復旦大學腦科學研究院高艷琴課題組發(fā)現(xiàn)ASK1-K716R通過保護血腦屏障完整性以減少創(chuàng)傷性腦損傷后神經(jīng)炎癥和白質(zhì)損傷

近日，復旦大學腦科學研究院高艷琴課題組與上海市肺科醫(yī)院合作，研究發(fā)現(xiàn)ASK1-K716R點突變抑制ASK1的活性，同時也抑制腦內(nèi)促凋亡JNKs通路和促炎癥p38通路的激活，進一步研究也證實了ASK1-K716R抑制血管內(nèi)皮細胞中下游JNKs的激活，減少內(nèi)皮細胞凋亡和TJ蛋白丟失，保護了BBB完整性，并且減少神經(jīng)元損傷以及白質(zhì)結構、功能損傷，同時減輕腦內(nèi)的炎癥反應，最終改善小鼠TBI后長期的感覺運動和記憶等神經(jīng)功能障礙。其研究論文在線發(fā)表于Journal of Neuroinflammation雜志上。

創(chuàng)傷性顱腦損傷（Traumatic brain injury，TBI）是引起全球廣泛關注的健康問題。凋亡信號調(diào)節(jié)激酶1（Apoptosis signalregulating kinase 1，ASK1）是多種中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）疾病的關鍵分子，通過磷酸化級聯(lián)反應分別激活p38和JNK通路，從而參與細胞死亡以及炎癥反應等。近年來研究發(fā)現(xiàn)ASK1敲除后對缺血性卒中和癲癇具有潛在的神經(jīng)保護作用。越來越多的研究證明ASK1的活性抑制在治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病、促進腦損傷后神經(jīng)功能恢復方面具有相當大的治療潛力。然而，ASK1對TBI的具體影響及其潛在機制仍不清楚。

此研究利用Crispr/Cas9系統(tǒng)構建了攜帶位點特異性突變的ASK1 Map3k5-e（K716R）的轉(zhuǎn)基因小鼠，采用控制性皮質(zhì)撞擊法制備TBI模型，發(fā)現(xiàn)ASK1-K716R不改變小鼠體內(nèi)ASK1的mRNA及其總蛋白的表達，但抑制TBI后ASK1蛋白磷酸化及其激酶活性，提示ASK1在TBI后發(fā)揮作用。Western blot證實ASK1-K716R可有效抑制TBI后ASK1、JNKs和p38的磷酸化。此外，提取腦內(nèi)微血管進一步行免疫印跡分析發(fā)現(xiàn)，ASK1-K716R通過抑制內(nèi)皮細胞ASK1/JNKs的激活，從而改善TBI后BBB的損傷，提示內(nèi)皮細胞中ASK1可能僅激活下游JNK促凋亡通路的激活。進一步研究發(fā)現(xiàn)，ASK1-K716R可有效抑制外周免疫細胞向腦實質(zhì)的浸潤，調(diào)節(jié)小膠質(zhì)/巨噬細胞極化，并下調(diào)多種促炎因子的表達，進而減少神經(jīng)炎癥的發(fā)生。此外，ASK1-K716R可減輕TBI后的腦白質(zhì)損傷，改善有髓和無髓神經(jīng)纖維的神經(jīng)傳導功能。與此同時，ASK1-K716R顯著改善了TBI后長期感覺運動和認知功能障礙，表明靶向抑制ASK1活性可在TBI后發(fā)揮神經(jīng)保護作用。

該論文的第一作者為孟珊碩士研究生，高艷琴教授和施宏教授為共同通訊作者。該研究得到國家自然科學基金、教育部腦科學前沿中心、上海市科技重大專項和張江實驗室等的資助和支持。