CD38-cADPR-Ca2+通路调控的线粒体跨细胞转移—区域性亚低温治疗缺血性脑卒中的重要机制？

With the development of mechanical thrombectomy, the neuroprotection of regional hypothermia on the basis of vascular recanalization in patients with acute ischemic stroke have drawn more and more attention. Although many studies have shown that hypothermia play a neuroprotective role in multiple pathological in ischemic brain damage, little is known about the role it plays in energy metabolism. Recently years, significant progress has been made in the neuroprotective mechnism of transfer of mitochondrial cross cells, and we found that the regional hypothermia on the basis of vascular recanalization can increase the regulation of the CD38-cADPR-Ca2+ pathway which was a regulator of transfer of mitochondrial across cells. Therefore, we hypothesized that mild hypothermia could promote the transfer of mitochondria across cells and play a protective role by acting on the CD38-cADPR-Ca2+ pathway. In this study, the CD38 is intervened by adenovirus vector in vivo and in vitro experiments, and the molecular biology was used to detect the energy transfer between astrocytes and neurons and its key regulatory mechanisms of CD38-cADPR-Ca2+ pathway from the microscopic phenomenon of mitochondrial transfer. The results of this study can clarify the theoretical basis of hypothermia for patients after mechanical thrombectomy from a new perspective.

随着急诊取栓的发展，血管再通基础上的区域性亚低温对缺血性脑卒中的脑保护作用逐渐受到关注。虽然多项研究表明亚低温能够干预缺血性脑损伤后的多个病理环节，然而其对缺血性损伤的始动环节—能量代谢障碍的作用仍知之甚少。近期，线粒体跨细胞转移的神经保护研究取得重大进展，且我们前期通过预实验发现，血管再通基础上的区域性亚低温能够上调线粒体跨细胞转移的调控通路CD38-cADPR-Ca2+。因此我们推测亚低温通过作用于CD38-cADPR-Ca2+通路，促进线粒体跨细胞转移，发挥脑保护作用。本研究拟通过在体和离体实验，构建慢病毒载体干预CD38的表达，采用分子生物学技术，从线粒体跨细胞转移这一微观现象出发，检测星形胶质细胞和神经元间能量传递及其关键调控机制，研究CD38-cADPR-Ca2+通路介导的线粒体跨细胞转移在亚低温脑保护中的作用机制。本课题将从新的视角为亚低温用于取栓后的患者提供基础理论依据。

目前我国脑卒中患病人数已经超过肿瘤和心血管疾病，成为国民第一位死亡和致残原因。对适宜的患者，尽早采用静脉溶栓联合血管内治疗使闭塞的血管获得再通，已成为急性缺血性脑卒中首选的治疗方法。然而，血管再通并不等于良好预后预后良好预后，血管再通后仍有约一半的患者预后不良。随着急诊取栓技术的进展，血管再通基础上的区域性亚低温对缺血性脑卒中的脑保护作用逐渐受到关注。虽然多项研究表明亚低温治疗能够干预缺血性脑损伤后的多个病理环节，然而亚低温对缺血性损伤的始动环节——能量代谢障碍的作用仍知之甚少。我们在预实验的基础上，发现血管再通基础上的区域性亚低温能够上调线粒体跨细胞转移的调控通路CD38-cADPR-Ca2+。因此我们推测亚低温通过作用于CD38-cADPR-Ca2+信号通路，促进线粒体跨细胞转移，发挥神经保护作用。我们提高或抑制CD38的表达，用亚低温进行干预，发现亚低温干预可以上调体外培养的大鼠大脑皮质星形胶质细胞内CD38-cADPR-Ca2+信号通路，提高细胞外线粒体的数量、形态和活性的影响。在此基础上我们进一步提高或抑制体外培养星形胶质细胞CD38的表达，用亚低温进行干预。然后将星形胶质细胞的ACM加入大鼠皮质神经元亚低温OGD模型或应用星形胶质细胞与神经元共培养亚低温OGD模型，发现亚低温提高了细胞外线粒体的数量、形态和活性，促进了神经元活性。我们采用FVB/N-Tg (GFAPGFP)14Mes/J转基因小鼠制作MCAO线栓模型，用亚低温进行处理，发现亚低温干预对梗死体积和神经元内星形胶质细胞来源线粒体的影响与CD38-cADPR-Ca2+信号通路密切相关。我们用改良PE50导管制作大鼠MCAO模型，提高或抑制CD38的表达，通过改良的PE50导管进行血管再通基础上的区域性血管内亚低温，发现在体水平上，亚低温通过CD38-cADPR-Ca2+信号通路减小梗死体积、改善大鼠行为学。本研究通过在体和离体实验，构建慢病毒载体干预CD38的表达，从线粒体跨细胞转移这一微观现象研究CD38-cADPR-Ca2+通路介导的线粒体跨细胞转移在亚低温脑保护中的作用机制，为血管再通基础上的区域性血管内亚低温脑保护用于取栓后的患者提供了基础理论依据。

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