基本信息
- 项目名称：
- 脑内预缺血ERK/Raf信号通路反馈性抑制Raf/MEK/ERK激酶级联的机制研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 缺血性脑中风是当前医学首要的致残致死性疾病，严重威胁人类健康，探寻有效的预防措施一直是医学研究的热点。研究发现： ERK激活是预缺血减轻随后致死性缺血脑组织损伤的重要保护机制，然而预缺血也刺激了ERK的短暂失活，导致其双期活性变化（快速激活、失活和再次持续激活）。其功能及调控机制不明。
- 详细介绍：
- 缺血性脑中风是当前医学首要的致残致死性疾病，严重威胁人类健康，探寻有效的预防措施一直是医学研究的热点。研究发现： ERK激活是预缺血减轻随后致死性缺血脑组织损伤的重要保护机制，然而预缺血也刺激了ERK的短暂失活，导致其双期活性变化（快速激活、失活和再次持续激活）。其功能及调控机制不明。 本研究采用免疫印迹技术观察预缺血处理脑内Raf、ERK蛋白磷酸化及其活性的变化；运用钙通道和MEK抑制剂探明Raf和ERK信号蛋白之间可能的调控机制；采用Realtime RT-PCR分析了 ERK不同形式的激活对其下游基因表达的影响及其可能导致的功能差异。 研究发现： 1.脑内缺血预处理能刺激ERK强烈激活继而磷酸化Raf-1的S296，诱导Raf-1失活，反馈性阻断Raf/MEK/ERK激酶级联，可能参与ERK短暂失活的调节。 2.钙信号抑制能阻断预缺血激活的Raf-1/MEK/ERK激酶级联，继而抑制Raf-1(S296)的磷酸化及ERK/Raf-1反馈性调节。 3.MEK抑制剂也能抑制脑缺血诱导的ERK激活及ERK/Raf-1(S296)反馈性调节，但并不影响Raf-1活性上调。 4.尽管有研究发现多肽脯氨酰顺反异构酶Pin-1能通过异构作用调节Raf-1(S296)的去磷酸化，但并未发现其与预缺血ERK/Raf-1的反馈性调节有关。 5. 磷酸酶PP2A抑制剂能通过阻断ERK去磷酸化，拮抗ERK/Raf-1(S296)反馈性抑制，诱导ERK的持续激活。 6.脑内ERK的持续激活能上调GAP-43和p21等抗增殖基因。 因而，我们得出以下结论：脑内缺血预处理能通过上调ERK/Raf信号通路反馈性抑制Raf/MEK/ERK激酶级联，诱导ERK的快速失活，从而阻断ERK的持续激活，抑制ERK信号级联介导的增殖分化效应，发挥了对脑内缺血损伤的保护作用，是ERK信号分子参与增殖、分化和保护等不同生物学功能调控的重要机制。 该研究首次揭示了预缺血激活的ERK存在反馈性抑制机制及其可能的功能。为开发ERK激活剂治疗缺血性脑卒中提供更为全面的认识。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 能拮抗预缺血对致死性缺血损伤的保护作用，预示：ERK是神经自身保护机制的重要信号分子。然而实验研究也发现：脑内缺血预处理也导致了大鼠海马组织ERK的活性抑制，即预缺血后，早期ERK的强烈激活.
科学性、先进性及独特之处
- 1、首次揭示了预缺血激活的ERK存在反馈性抑制机制。 2 、ERK反馈性抑制能拮抗ERK介导的增殖和分化信号，可能是其调控预缺血神经保护的重要机制。 3、为开发ERK激活剂治疗缺血性脑卒中提供更为全面的认识。
应用价值和现实意义
- 1、识别了预缺血激活ERK信号通路，参与缺血性神经保护的新机制。 2、提出了预缺血ERK过度激活能反馈性抑制其上游信号分子，下调其活性及生理功能，扩展了对ERK介导神经保护的认识。 3、有助于合理开发ERK激活剂治疗缺血性神经损伤提供一定的理论基础。
学术论文摘要
- 目的 ERK信号通路激活是缺血预处理脑内神经保护的重要机制，然而脑内预缺血处理也诱导了ERK信号分子的快速失活，导致其双期激活（快速激活、失活和再次持续激活）。本研究探讨其调节机制及可能的生理功能。 方法 采用免疫印迹技术观察预缺血处理脑内Raf、ERK蛋白磷酸化及其活性的变化；运用钙通道和MEK抑制剂探明Raf和ERK信号蛋白之间可能的调控机制；采用Realtime RT-PCR研究ERK不同形式的激活对其下游基因表达的影响及其可能诱导的功能差异。
获奖情况
- 本研究成果于2011年1月在SCI收录期刊《Neurochem Res》（IF=2.72）36卷第一期153-162页公开发表。
鉴定结果
- 无
参考文献
- 1. Pérez-Pinzón MA, Xu GP, Mumford PL et al (1997) Rapid ischemic preconditioning protects rats from cerebral anoxia/ischemia. Adv Exp Med Biol 428:155-161. 2. Dirnagl U, Simon RP, Hallenbeck JM (2003) Ischemic tolerance and endogenous neuroprotection. Trends Neurosci 26(5):248-254. 3. Shamloo M, Rytter A, Wieloch T (1999) Activation of the extracellular signal-regulated protein kinase cascade in the hippocampal CA1 region in a rat model of global cerebral ischemic preconditioning. Neuroscience 93(1):81-88 4. Moelling K, Schad K, Bosse M et al (2002) Regulation of Raf-Akt Cross-talk. J Biol Chem 277(34):31099-31106.
同类课题研究水平概述
- 缺血性脑中风是当前医学首要的致残致死性疾病，严重威胁人类健康，因而，探寻有效的预防措施一直是医学研究的热点。 本研究在探讨缺血性神经保护方面，揭示了以下新认识： 1. ERK在介导缺血预处理的保护功能过程中，存在反馈性抑制调节。 2.这一反馈性抑制调节与其钙依赖性激活密切联系。 3.其活性下调能阻断其自身反馈性抑制作用。 4.多肽脯氨酰顺反异构酶Pin-1与ERK/Raf-1的反馈性抑制调节无关。 5.缺血预处理诱导的ERK信号通路反馈性抑制可能参与阻断了ERK增殖分化效应，促进其对脑内缺血神经元的保护功能。 基于以上创新的认识，本研究成果在国际SCI收录的神经分子研究期刊发表了论文，表明该研究成果对开拓神经科学的认识有一定的现实意义。
