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項(xiàng)目名稱： 腦缺血性疾病中星形膠質(zhì)細(xì)胞保護(hù)機(jī)制的研究
推薦單位： 中華醫(yī)學(xué)會(huì)
項(xiàng)目簡介： 本項(xiàng)目屬病理生理學(xué)研究領(lǐng)域。我們運(yùn)用最接近在體狀態(tài)的離體細(xì)胞模型，系統(tǒng)研究缺氧缺血條件下神經(jīng)系統(tǒng)中星形膠質(zhì)細(xì)胞的行為功能，探索其內(nèi)源性保護(hù)機(jī)制。研究成果將為中風(fēng)等腦缺血疾病的治療提供新靶點(diǎn)。
星形膠質(zhì)細(xì)胞是神經(jīng)系統(tǒng)中的重要組份，但長期以來卻一直被忽視。我們率先對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞的能量代謝及其在腦損傷中的功能進(jìn)行了大量開創(chuàng)性研究，確立其在神經(jīng)系統(tǒng)中的重要地位。我們早在八十年代就發(fā)現(xiàn)了星形膠質(zhì)細(xì)胞中谷氨酸代謝的重要性，更正了早期關(guān)于谷氨酸在腦中代謝途徑的研究結(jié)論；其后對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞在缺氧條件下的代謝和功能進(jìn)行了系統(tǒng)研究，對(duì)該領(lǐng)域的研究產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。我們首創(chuàng)的缺氧缺血模型在國際上被廣泛采用，為腦缺血疾病的研究奠定了方法學(xué)基礎(chǔ)。
在此基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目對(duì)缺氧缺血后星形膠質(zhì)細(xì)胞的形態(tài)、代謝、功能、基因蛋白表達(dá)和保護(hù)機(jī)制進(jìn)行了深入研究。在以下幾方面取得了突破性進(jìn)展：
（1）發(fā)現(xiàn)缺氧缺血后星形膠質(zhì)細(xì)胞死亡的主要形式是凋亡。
（2）率先系統(tǒng)研究了缺氧缺血后星形膠質(zhì)細(xì)胞中細(xì)胞因子等多種基因蛋白表達(dá)，明確了其時(shí)程變化。發(fā)現(xiàn)缺氧缺血損傷引起的PI3-K/Akt和ERK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路激活。
（3）首次發(fā)現(xiàn)了內(nèi)源性神經(jīng)保護(hù)蛋白14-3-3γ和腦紅蛋白在星形膠質(zhì)細(xì)胞中的表達(dá)。并發(fā)現(xiàn)缺氧缺血狀態(tài)下這兩種蛋白的表達(dá)上調(diào)。
（4）首次發(fā)現(xiàn)14-3-3γ在星形膠質(zhì)細(xì)胞缺氧缺血狀態(tài)下起重要保護(hù)作用，并闡明了其作用機(jī)制。
治療腦缺血疾病，歷來多針對(duì)神經(jīng)元的保護(hù)和修復(fù)，其療效卻不很理想。本研究著眼于另一類重要的神經(jīng)細(xì)胞-星形膠質(zhì)細(xì)胞，從深層次解釋了其缺血后凋亡的根本原因，闡明了腦缺血狀態(tài)下的自我保護(hù)機(jī)制，為腦缺血等疾病提供了神經(jīng)元以外的新的治療靶點(diǎn)，為神經(jīng)保護(hù)藥物的開發(fā)提供了理論依據(jù)。
本項(xiàng)目的相關(guān)研究已發(fā)表論文88篇，影響因子累計(jì)217.848，文章被引用總次數(shù)高達(dá)2346次，他引2227次；推動(dòng)了此領(lǐng)域的研究，提升了我國的神經(jīng)科學(xué)研究在該領(lǐng)域的國際影響力。
主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)： 星形膠質(zhì)細(xì)胞是神經(jīng)系統(tǒng)的重要組成部分。本項(xiàng)目著重研究星形膠質(zhì)細(xì)胞在缺血損傷時(shí)的保護(hù)機(jī)制。在此我們用我們首創(chuàng)并廣泛應(yīng)用的缺氧缺血模型，在體外模擬腦缺血，系統(tǒng)研究了該損傷下星形膠質(zhì)細(xì)胞的形態(tài)、代謝、功能、基因蛋白表達(dá)和保護(hù)機(jī)制，獲得以下重要發(fā)現(xiàn)：
1)我們系統(tǒng)研究了缺氧缺血損傷在星形膠質(zhì)細(xì)胞中引起的一系列分子水平反應(yīng)及其導(dǎo)致的細(xì)胞死亡，在國際上首次發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)凋亡是該狀態(tài)下的主要死亡形式，明確了損傷后細(xì)胞因子等多種蛋白表達(dá)的時(shí)程變化，并發(fā)現(xiàn)在缺血損傷時(shí)，星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)的兩條信號(hào)傳導(dǎo)通路—PI3-K/Akt和 MAPK/Erk被激活，理清了其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制。此發(fā)現(xiàn)屬病理生理學(xué)領(lǐng)域，相關(guān)文章見附件主要論文[1][2][3][5][7]。 此前普遍認(rèn)為，缺血損傷時(shí)星形膠質(zhì)細(xì)胞的死亡形式是壞死，對(duì)其凋亡的描述鮮有報(bào)道。本研究首次從細(xì)胞形態(tài)，生化指標(biāo)和分子生物學(xué)方面發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)星形膠質(zhì)細(xì)胞在缺血損傷時(shí)發(fā)生了凋亡，并解釋了此前其他小組偶爾觀察到的在體中樞神經(jīng)缺血時(shí)，有一些星形膠質(zhì)細(xì)胞也表現(xiàn)類似凋亡的現(xiàn)象。此研究首次闡明了星形膠質(zhì)細(xì)胞缺血死亡中的能量變化。上述發(fā)現(xiàn)已被普遍接受，引用29次。我們又進(jìn)一步理清了缺血導(dǎo)致凋亡的機(jī)制，發(fā)現(xiàn)在此損傷下PI3-K/Akt和 MAPK/Erk兩條信號(hào)通路的激活和細(xì)胞凋亡密切相關(guān)。而此前對(duì)腦缺血狀態(tài)下神經(jīng)細(xì)胞中這些信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的功能還不明了，更沒在星形膠質(zhì)細(xì)胞中研究。此成果屬神經(jīng)科學(xué)的重要發(fā)現(xiàn)，引用32次。
2)首次發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元特異性蛋白14-3-3γ、腦紅蛋白在星形膠質(zhì)細(xì)胞中也有表達(dá)，且14-3-3γ在星形膠質(zhì)細(xì)胞缺血狀態(tài)下起重要內(nèi)源性保護(hù)作用，徹底闡明了星形膠質(zhì)細(xì)胞的內(nèi)源性保護(hù)機(jī)制，更為治療臨床腦缺血性疾病提供新靶點(diǎn)。此發(fā)現(xiàn)屬病理生理學(xué)領(lǐng)域，相關(guān)文章見附件主要論文[4][6][8][9][10]，引用15次。
14-3-3γ是多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的調(diào)控蛋白，曾認(rèn)為它只在神經(jīng)元有表達(dá)，而我們體外研究發(fā)現(xiàn)，14-3-3γ在星形膠質(zhì)細(xì)胞中也有特異性表達(dá)，并在缺氧缺血損傷后表達(dá)會(huì)上調(diào)，且這種上調(diào)在缺血損傷的星形膠質(zhì)細(xì)胞中起抗凋亡作用，還闡明了其抗凋亡作用是通過結(jié)合磷酸化Bad阻止后者進(jìn)入線粒體啟動(dòng)凋亡實(shí)現(xiàn)的。此結(jié)果不但明確了14-3-3γ是星形膠質(zhì)細(xì)胞中一種重要內(nèi)源性保護(hù)蛋白，對(duì)其保護(hù)機(jī)制的闡明更為以后的臨床應(yīng)用提供了理論依據(jù)。我們又發(fā)現(xiàn)在星形膠質(zhì)細(xì)胞中存在另一種內(nèi)源性保護(hù)蛋白――腦紅蛋白。對(duì)這種2001年新發(fā)現(xiàn)的氧運(yùn)輸?shù)鞍椎难芯恐饕性谏窠?jīng)元，是否在膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)一直不清楚。我們不但發(fā)現(xiàn)了它存在于星形膠質(zhì)細(xì)胞中，且在缺氧缺血情況下對(duì)細(xì)胞有重要的抗凋亡保護(hù)作用，還為腦中新的氧運(yùn)輸方式的發(fā)現(xiàn)提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
上述發(fā)現(xiàn)不但是神經(jīng)科學(xué)研究的重要組成部分，更為腦缺血疾病的有效治療提供了新視角，提示臨床上可通過外源性保護(hù)蛋白來延緩細(xì)胞死亡的可能性。
主要完成人： 1. 于常海
1. 完成項(xiàng)目選題、課題總體設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)安排，評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)進(jìn)展，提出策略性建議，撰寫科學(xué)論文。對(duì)主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1、2均有重要貢獻(xiàn)，占工作量的80%，發(fā)表論文見主要論文[1][2][3][4][6][5][7][8][9][10]。
2. 創(chuàng)新性地建立了體外培養(yǎng)細(xì)胞的缺氧缺糖模型模擬在體腦缺氧缺血。
3. 完成了缺氧缺血損傷在星形膠質(zhì)細(xì)胞中引起的一系列分子水平反應(yīng)及其導(dǎo)致的細(xì)胞死亡形式的研究，尤其是在國際上首次證實(shí)了凋亡是該狀態(tài)下星型膠質(zhì)細(xì)胞的主要死亡方式。
4. 完成了缺氧缺血狀態(tài)下14-3-3γ、腦紅蛋白在星型膠質(zhì)細(xì)胞中的重要保護(hù)作用及機(jī)制的研究。
2. 陳曉釬
1. 完成了對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)的兩條重要信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在缺血缺氧狀態(tài)下引起凋亡的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制的研究。
2. 完成了14-3-3γ、腦紅蛋白的功能以及他們在缺氧缺血時(shí)對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞起保護(hù)作用的機(jī)制研究。
以上研究占工作量的70%，對(duì)主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1、2均有重要貢獻(xiàn)，發(fā)表論文見主要論文[3][7][4][6][8][9][10]。
3. 劉樂庭
1. 完成了星形膠質(zhì)細(xì)胞在缺氧缺血損傷下死亡形式的研究，明確了由損傷引起的細(xì)胞因子等蛋白表達(dá)的時(shí)程變化。
2. 完成了腦紅蛋白的功能研究。
以上研究占工作量的60%，對(duì)主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1、2均有重要貢獻(xiàn)，發(fā)表論文見主要論文[1][2][5]。
4. 陳建國
1．完成了星形膠質(zhì)細(xì)胞在缺氧缺血狀態(tài)下，14-3-3γ保護(hù)功能的研究。對(duì)主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)2做出重要貢獻(xiàn)，占工作量40%，發(fā)表論文見主要論文[6]。
10篇代表性論文： 1. Expression of interleukin-1 alpha, tumor necrosis factor alpha and interleukin-6 genes in astrocytes under ischemic injury. / Neurochem Int
2. Ischemia-induced apoptosis in primary culture of astrocytes. / Glia
3. Activation of Erk1/2 and Akt in astrocytes under ischemia./ Biochem Biophys Res Comm
4. The association of 14-3-3γ and actin plays a role in cell division and apoptosis in astrocytes./ Biochem Biophys Res Comm
5. Changes of ATP and ADP in cultured astrocytes under and after In vitro Ischemia./ Neurochem Res
6. 14-3-3gamma is upregulated by in vitro ischemia and binds to protein kinase Raf in primary cultures of astrocytes. / Glia
7. Apoptosis and activation of Erk1/2 and Akt in astrocytes post-ischemia. / Neurochem Res
8. Association of 14-3-3gamma and phosphorylated bad attenuates injury in ischemic astrocytes./ J Cereb Blood Flow Metab
9. The presence of neuroglobin in cultured astrocytes. Glia 50:182-186. / Glia
10. Inactivation of bad by site-specific phosphorylation: the checkpoint for ischemic astrocytes to initiate or resist apoptosis./ J Neurosci Res
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