科研进展

脑科学研究院高艳琴课题组发现ASK1-K716R通过保护血脑屏障完整性减少创伤性脑损伤后神经炎症和白质损伤

作者:脑科学研究院摄影:来源:脑科学研究院发布时间:2023-10-31

创伤性颅脑损伤(Traumatic brain injury,TBI)是全球广泛关注的健康问题。凋亡信号调节激酶 1((Apoptosis signal-regulating kinase 1, ASK1)是多种中枢神经系统(CNS)疾病的关键分子,通过磷酸化级联反应分别激活p38 和 JNK 通路,从而参与细胞死亡以及炎症反应等。近年来,研究发现ASK1敲除后对缺血性卒中和癫痫具有潜在的神经保护作用。越来越多的研究证明,ASK1的活性抑制在治疗神经系统疾病、促进脑损伤后神经功能恢复方面具有相当大的治疗潜力。然而,ASK1对TBI的具体影响及其潜在机制仍不清楚。

复旦大学脑科学研究院高艳琴课题组与上海市肺科医院合作,发现ASK1-K716R点突变抑制ASK1的活性,同时抑制了脑内促凋亡JNKs通路和促炎症p38通路的激活,进一步研究也证实了ASK1-K716R抑制血管内皮细胞中下游JNKs的激活,减少了内皮细胞凋亡和TJ蛋白丢失,保护了BBB完整性;并且减少神经元损伤以及白质结构/功能损伤,减轻了脑内的炎症反应,最终改善小鼠TBI后长期的感觉运动和记忆等神经功能障碍。2023年10月24日,相关研究结果在线发表于《神经炎症杂志》(Journal of Neuroinflammation)

本研究利用Crispr /Cas9系统构建了携带位点特异性突变的ASK1 Map3k5-e (K716R)的转基因小鼠,采用控制性皮质撞击法制备TBI模型,发现ASK1-K716R不改变小鼠体内 ASK1 的 mRNA 及其总蛋白的表达,但抑制TBI 后 ASK1 蛋白磷酸化及其激酶活性,提示ASK1在TBI后发挥作用。Western blot证实ASK1-K716R可有效抑制TBI后ASK1、JNKs和p38的磷酸化。有趣的是,提取脑内微血管进一步行免疫印迹分析发现,ASK1-K716R 通过抑制内皮细胞 ASK1/JNKs(而不是 ASK1/p38)的激活,从而改善 TBI 后 BBB 的损伤,提示内皮细胞中 ASK1 可能仅激活下游 JNK 促凋亡通路的激活。进一步研究发现,ASK1-K716R可有效抑制外周免疫细胞向脑实质的浸润,调节小胶质/巨噬细胞极化,并下调多种促炎因子的表达,进而减少神经炎症的发生。此外,ASK1-K716R可减轻TBI后的脑白质损伤,改善有髓和无髓神经纤维的神经传导功能。与此同时,ASK1-K716R显著改善了 TBI 后长期感觉运动和认知功能障碍,表明靶向抑制ASK1活性可在TBI后发挥神经保护作用。

本研究的第一作者为孟珊硕士研究生,高艳琴教授和施宏教授为共同通讯作者。

论文地址:https://jneuroinflammation.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12974-023-02923-6

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