缺血性脑卒中占脑血管病70%左右,是目前人类三大死亡疾病之一,存活者多半还会遗留神经功能障碍,临床治疗唯有溶栓疗法得到了美国FDA认可。"治疗性血管生成"概念的提出为治疗脑缺血提供了新思路,提示可以通过调控血管生成因子促进局部血管再生,加速缺血区侧支循环建立,从而提高缺血区的血液供应,改善预后。文献报道LKB1/AMPK信号通路可以通过调节VEGF、eNOS或HIF1α等促血管生成因子,正性调节外周组织缺血后的血管重构。但脑血管在解剖结构和功能上跟外周血管都有很大区别,AMPK对脑缺血的作用目前存疑,因为不同实验室的结论相悖,相关研究亦未涉及到AMPK对脑血管和对缺损神经功能修复的影响。因此本课题拟围绕血管生成,从细胞和动物水平探讨LKB1/AMPK信号对脑缺血的作用和机制,以及脑缺血时LKB1对AMPK作用的调控,目前尚无这方面的直接研究。研究结果可能为缺血性脑卒中的临床治疗提供新靶点。
cerebral ischemia;angiogenesis;metformin;tight junction protein;AMPK
申请人带领研究团队,按照申请书中研究计划实施并展开了相关内容,实验进展比较顺利,在规定的期限时间内基本完成了申请书拟定的研究方案,取得了较好的实验结果,完成了预期目标。实验结果总结如下 1. 离体细胞实验结果表明,给予缺氧刺激后,LKB1/AMPK信号通路被激活,尤其是在缺氧的早期1-12h达到最大值,然后活性逐渐减弱,如果在36-48h给予AMPK药理激动剂metformin或AICAR,可以促进AMPK的活性的提高。AMPK激活后促进了血管生成相关因子如VEGF,Angiopoietin,bFGF等的表达,保持血管内皮细胞紧密连接相关蛋白如Occludins,JAM等的稳定,促进血管内皮细胞迁移和血管结构的形成,而AMPK的抑制剂Compound C或C75 则效应相反。 2. 整体动物实验表明,给予AMPK激动剂Metformin的大鼠脑缺血后生存率显著提高,但缺血后1-3天给药组与非药物治疗组在脑梗死体积方面无明显差异,缺血7天可观察到脑梗死体积显著低于非药物治疗组,神经行为学评分明显高于非药物治疗组;给药组可以促进血管生成相关因子VEGF,Angiopoietin,bFGF等的表达,保持血管内皮间紧密连接相关蛋白Occludins,JAM的稳定,影响脑组织凋亡相关蛋白的表达,减少脑组织细胞的凋亡。 3. 缺血后的血管生成是一个循序渐进的过程,许多促血管生成因子,包括VEGF,Angiopoietin,bFGF等都参与并发挥着主要作用。我们的结果证明激活AMPK可以促进这几个主要血管生成因子的表达。但是VEGF在促进血管生成的同时,还具有强大的促进血管通透性增加的作用,可以导致脑水肿的加重,这在脑梗死早期是非常不利和危险的因素,而Ang-1不仅能够促进血管的成熟与稳定,还是一种很强的抗血管渗透的因子,与VEGF在调节血管通透性方面发挥着相反的作用,Metformin同时有利于维持血管内皮紧密连接相关蛋白的稳定,抑制脑组织的细胞凋亡。因此,我们推断,在脑缺血的急性期(1-3天)使用Metformin过度激活AMPK有可能促进血管渗透,加重脑水肿;而在脑缺血的后期(7天以后)使用Metformin提高AMPK的活性有助于血管生成,促进损伤组织修复,改善神经功能症状。