胆绿素通过调控P4hb/MAPK/mTOR通路抑制自噬缓解脑缺血再灌注损伤

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Cellular Signalling 4.4

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  本研究针对脑缺血再灌注损伤(CIRI)中自噬过度激活的病理机制,探讨了胆绿素(BV)的神经保护作用。研究人员通过大鼠MCAO/R模型和PC12细胞OGD/R模型,结合分子生物学技术,发现BV通过下调P4hb表达,抑制MAPK/mTOR通路介导的自噬,显著减轻CIRI损伤。该研究为缺血性卒中提供了新的治疗靶点和理论依据,具有重要临床转化价值。

  

脑卒中作为全球第三大致死疾病,每年导致约730万人死亡,其中缺血性卒中占比高达87%。尽管再灌注治疗是临床主要手段,但随之而来的脑缺血再灌注损伤(CIRI)常引发二次神经损伤,其核心机制与自噬(autophagy)调控失衡密切相关。自噬如同细胞"清道夫",适度激活可清除损伤细胞器,但过度激活会加速神经元死亡。目前针对CIRI的自噬靶向调控策略仍存在通路机制不明、药物靶点稀缺等瓶颈问题。

昆明医科大学的研究团队在《Cellular Signalling》发表的研究中,创新性地探索了血红素代谢产物胆绿素(Biliverdin, BV)的神经保护机制。通过构建SD大鼠中脑动脉闭塞/再灌注(MCAO/R)模型和PC12细胞氧糖剥夺/复氧(OGD/R)模型,结合分子干预手段,首次揭示BV通过调控脯氨酰4-羟化酶β(P4hb)/MAPK/mTOR信号轴抑制自噬过度激活的关键作用。

研究采用四大关键技术:1)动物行为学评估(mNSS神经功能评分、转棒试验);2)细胞活力检测(CCK8法、Calcein/PI双染);3)自噬动态监测(MDC染色、LC3II/I蛋白检测);4)分子通路解析(P4hb基因敲降/过表达、MAPK通路抑制剂干预)。

研究结果
自激活态在CIRI后24小时达峰
Western blot显示LC3II/I比值随再灌注时间递增,24小时达峰值,确立后续实验时间节点。

BV显著改善神经功能缺损
BV治疗组大鼠mNSS评分降低42.7%,脑梗死体积减少58.3%,转棒停留时间延长2.3倍,提示BV具有明确的神经保护效应。

P4hb是BV调控自噬的关键靶点
基因干预实验证实:P4hb敲降使自噬标志物Beclin-1表达降低63%,而过表达P4hb可完全逆转BV的自噬抑制作用,表明P4hb是BV发挥作用的上游枢纽。

MAPK通路介导P4hb-mTOR信号传递
救援实验发现,MAPK抑制剂U0126可阻断P4hb过表达引起的mTOR磷酸化抑制,证实ERK1/2是连接P4hb与mTOR通路的核心环节。

讨论与意义
该研究首次阐明BV通过"P4hb↓→MAPK↓→mTOR↑"级联反应抑制自噬过度激活的分子机制。在理论层面,突破性地将血红素代谢产物与内质网应激相关蛋白P4hb的功能关联,拓展了对CIRI病理机制的认知边界;在应用层面,BV作为内源性物质具有良好生物相容性,其靶向P4hb的干预策略为卒中治疗提供了新思路。值得注意的是,研究者强调自噬调控的"时间窗"效应,建议在再灌注早期(24小时内)施用BV以最大化治疗效果,这一发现对临床给药时机选择具有重要指导价值。

研究仍存在若干局限:P4hb在神经元与胶质细胞中的差异表达未作分选,MAPK亚型(ERK/JNK/p38)的具体贡献有待细化。未来研究可结合单细胞测序和基因编辑技术,进一步优化BV的精准治疗方案。该成果不仅为缺血性卒中治疗开辟了新途径,也为其他自噬相关疾病(如阿尔茨海默病、帕金森病)的药物开发提供了借鉴范式。

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