烟酰胺单核苷酸腺苷转移酶1在脑卒中致缺血损伤中的作用及对自噬的调节机制研究

Stroke causes high incidence of morbidity and mortality, but there is no effective clinical treatment yet. Nicotinamide mononucleotide adenylyltransferase (NMNAT-1) is the key enzyme catalyzing biosynthesis of NAD, but the role of NMNAT-1 in cerebral ischemia / hypoxia injury is still unclear. We revealed that overexpression of NMNAT-1 protein could protected brain against ischemic injury. SIRT1 is an NAD mammals dependent deacetylase, capable of interacting with TSC2 negative regulation of mTOR signaling pathway. To investigate the role of NMNAT-1, we will clarify the effects of NMNAT-1 on ischemia-induced cell acute necrosis, necroptosis, apoptosis and autophagy, and reveal the regulatory mechanism of NMNAT-1 on mTOR mediated autophagy dependent SIRT1. The achievement of this study will enrich our understanding of mechanisms underlying cerebral ischemic injuries and provide new drug targets for clinical prevention and treatment of stroke.

脑卒中具有较高的发病率、致残率和死亡率，但目前临床尚缺乏有效的治疗措施。烟酰胺单核苷酸腺苷转移酶1(NMNAT-1)对神经元轴突变性具有保护作用，但其在神经细胞缺血性损伤中的作用仍知之甚少。我们的前期研究发现使用慢病毒过表达NMNAT-1可保护缺血脑组织，但其影响及分子机制仍待进一步阐明。近期研究表明，在NMNAT-1催化下的NAD生物合成水平，对于SIRT1的活性有重要影响，SIRT1能够与TSC2相互作用负性调控mTOR信号通路。提示NMNAT-1可能通过调控mTOR介导的自噬保护缺血脑组织。因此，本课题拟通过后续实验，在细胞和动物水平，进一步阐明NMNAT-1在脑缺血神经细胞急性坏死、凋亡和自噬中作用，揭示NMNAT-1调节SIRT1/TSC2/mTOR信号通路，影响细胞自噬的分子机制，为缺血性脑卒中的防治提供理论依据，奠定基础。

NMNAT1作为参与脑缺血损伤发生发展的关键蛋白，目前国际上缺乏对NMNAT1信号通路的认识和系统研究。本课题利用MCAO缺血性卒中小鼠模型和OGD离体神经元氧糖剥夺模型，阐明了NMNAT1通过SIRT1/TSC2/mTOR信号通路调节自噬的机制。由于脑缺血经常发生在老年人群中，所以在我们的实验中我们使用了老年的小鼠进行大脑中动脉闭塞模型进行相应的研究。我们的结果发现，在脑缺血3h，6h后，NMNAT1在模型缺血侧的半影区表达增高，免疫荧光检测发现在缺血半影区，NMNAT1的表达明显增高，说明NMNAT1在脑缺血损伤中发挥着重要作用。我们应用体内和体外研究结果表明，上调NMNAT1可以明显发挥神经保护作用，并且通过结果SIRT1-mTOR-自噬激活途径实现缺血后神经损伤的保护作用。我们的结果明确了NMNAT1蛋白在MCAO缺血性卒中脑损伤中的作用，为缺血性脑卒中操起诊断和防治提供新的靶点，我们研究有助于构建参与缺血性脑卒中发生发展的NMNAT1特异性信号通路，具有重要的学术意义和潜在的临床使用价值。项目资助发表SCI文章一篇，培养本科生2人，项目投入直接经费17.5万元，支出10.39万元，各项支出基本与预算相符，剩余经费7.11万元，用于项目后续研究支出。