急性缺血性脑卒中是严重危害人类健康的重大疾病之一,具有发病率高、致死率高、致残率高和复发率高的特点,但迄今为止,其病理生理机制还尚不完全清楚,还未找到其治疗行之有效的方法。因此,深入阐明急性缺血性脑卒中的发病机制,寻找治疗新靶点并开发安全有效的治疗药物具有很高的经济意义和社会价值。大量研究表明脑缺血后细胞间隙谷氨酸过量释放引起兴奋性毒性在脑缺血刺激后神经元细胞死亡过程中起着非常的作用。过量释放的谷氨酸主要激活两种突触后膜受体,NMDARs和AMPARs。AMPARs亚基Glu A2抑制钙离子通透,决定了AMPARs对钙离子通透性,依据AMPARs是否含有Glu A2,将AMPARs分为CI-AMPARs和CP-AMPARs。脑缺血损伤后,大量钙离子经过通透性已改变的AMPARs进入相对脆弱的海马CA1区锥体神经元,使胞内钙超载,引发神经元细胞发生致死性反应。另外,AMPARs介导了中枢神经系统（CNS）绝大多数快兴奋性突触传递,在学习记忆和认知等方面具有重要作用。研究发现脑缺血后神经元细胞内钙离子内流增加还加剧了脑缺血后神经退行性病变进程。长时程增强（long term potentiation,LTP）和长时程抑制（long term depression,LTD）调控的突触可塑性被认为是学习和记忆的生理基础。近期文献报道,CI-AMPARs从突触外和/或细胞内向海马突触膜表面转运募集,因而改变钙离子流,影响突触胞膜上电流变化,调控LTP和LTD过程进而影响认知相关的学习记忆过程。但目前,CI-AMPARs在急性缺血性脑卒中后认知障碍中是否发挥作用还不清楚。内源性大麻系统最早被发现在调节神经行为功能中发挥重要作用,如成瘾,焦虑,摄食等,后来研究发现大麻系统在脑缺血再灌注和一些神经退行性疾病的病理生理机制中发挥重要作用。本课题组在前期工作中筛选到一与大麻素Ⅱ型受体（Cannabinoid receptor type 2,CB2）结合的CB2受体完全激动剂β-石竹烯（β-Caryophyllene,BCP）,初步发现其具有保护神经损伤和提高脑缺血动物的学习记忆能力,但其具体发挥作用的明确机制不详。鉴于有CB2受体激动剂可以调节啮齿类动物内侧前额叶皮质锥体神经元中Ca2+流,即CB2受体可能调节离子稳态和神经元兴奋性的文献报道,为此,我们推测CB2受体β-石竹烯（BCP）具有的保护急性缺血性脑卒中和卒中后认知功能障碍的作用可能与其调节与钙离子通透性相关的CI-AMPARs膜转运相关。基于这一科学假说,我们以小鼠神经元细胞糖氧剥夺复氧模型OGD/R及小鼠急性缺血性脑卒中模型MCAO为研究对象,通过MTT增殖实验、流式凋亡检测、细胞形态学观察、神经行为学评分、转棒实验、TTC染色、H&E染色、MWM水迷宫、物体辨别实验、免疫荧光双标、流式检测钙离子流、膜片钳电生理技术等实验,并初步分析临床急性脑梗病人临床样本与临床资料,从细胞、动物和临床标本水平,在验证与分析CB2受体β-石竹烯（BCP）具有保护急性缺血性脑卒中和卒中后认知功能障碍的作用基础之上,研究了BCP调节CI-AMPARs膜转运与保护急性缺血性脑卒中和卒中后认知功能障碍的关系,并探讨了BCP调节CI-AMPARs膜转运的分子机制。研究方法与结果:1.β-石竹烯保护急性缺血性脑卒中及卒中后认知功能障碍（1）以小鼠神经元细胞HT-22为研究对象,建立氧糖剥夺/复氧（OGD/R）模型,分组:Control组、Control+10μM BCP组（正常对照组）、OGD/R+5μM BCP组、OGD/R+10μM BCP组、OGD/R+20μM BCP组,作用时间24h、48h及72h,运用MTT增殖检测、流式检测细胞凋亡、显微镜下观察细胞形态等方法,从细胞水平验证与分析,BCP对OGD/R模型作用的剂量依赖及时间依赖关系,实验结果在细胞水平明确BCP对神经元细胞氧糖剥夺/复氧（OGD/R）具有保护作用。（2）（1）选用C57BL/6,雄性,6～8周龄小鼠,随机分为假手术组（sham组）、sham+BCP 72mg/kg组（正常对照组）、模型+溶剂组、模型+BCP 36mg/kg治疗组、模型+BCP 72mg/kg治疗组和模型+144mg/kg治疗组,每组6只C57BL/6小鼠,连续灌胃给药6天,第6天采用大脑中动脉闭塞（Middle cerebral artery occlusion,MCAO）建立急性缺血性脑卒中模型。（2）脑急性缺血1小时再灌注7天后,通过改良Longa 5的0～5分制法进行神经行为学评分、神经功能缺失程度评分（Modified Neurological Severity Score:m NSS）和转棒实验,观察BCP对MCAO后小鼠神经及运动功能的影响。2,3,5—氯化三苯基四氮唑（TTC）染色检测各组小鼠脑梗死体积,苏木精-伊红（H&E）染色观察各组小鼠海马区域神经细胞病理结构变化,从动物水平验证与分析BCP具有保护急性缺血性脑卒中小鼠的作用,结果发现BCP有明显剂量依赖性保护急性缺血性脑卒中小鼠模型脑神经损伤的作用。（3）脑急性缺血1小时再灌注7天后,通过Morris水迷宫实验的空间定位航行实验、空间探索实验检测逃避潜伏期、经过目标平台的次数及目标现象活动时间,物体识别实验（Object Recognition Task,ORT）检测各组小鼠的学习记忆功能的变化情况,验证与分析BCP保护急性缺血性脑卒中后学习记忆障碍,结果发现BCP能明显改善急性缺血性脑卒中模型MCAO小鼠的逃避潜伏期、经过目标平台的次数、目标现象活动时间及物体识别指数,即BCP能明显改善急性缺血性脑卒中模型MCAO小鼠的认知功能障碍。2.β-石竹烯促进急性缺血性脑卒中后CI-AMPARs膜转运（1）运用生物素Sulfo-NHS-SS-Biotin标记法提取细胞膜蛋白,再采用Western Blot检测各组细胞中CI-AMPARs关键蛋白AMPARs亚基Glu A2在胞膜表面及总蛋白中的表达变化情况,结果发现BCP可以促进氧糖剥夺/复氧（OGD/R）细胞模型中CI-AMPARs膜表达增加。（2）运用钙离子荧光探针Fluro-3 AM孵育各组细胞,运用流式细胞检测仪和激光共聚焦检测共同观察细胞内外钙离子流情况,结果发现OGD/R细胞模型中,细胞内钙离子流增多,而BCP处理的OGD/R细胞,细胞钙离子内流减少,即BCP可以抑制氧糖剥夺/复氧（OGD/R）细胞模型中钙离子内流。（3）收集小鼠海马标本,提取其膜蛋白应用Western Blotting检测膜蛋白和总蛋白中Glu A2在各实验组中的表达变化情况,制作冰冻切片,应用免疫荧光双染共定位方法（共染突触标志物Synaptophysin及Glu A2）检测各实验组标本中CI-AMPARs关键蛋白Glu A2在突触膜表面的表达情况,结果发现急性缺血性脑卒中模型MCAO中Glu A2在神经突触膜表面聚集减少,而BCP给药后可以增加MCAO后Glu A2在神经突触膜表面的聚集表达,该研究结果提示,BCP可以促进急性缺血性脑卒中MCAO动物模型中CI-AMPARs膜表达增加。（4）应用膜片钳电生理检测技术观察各组小鼠海马CA1区椎体层神经元细胞突触后膜AMPA受体介导的微小兴奋性后电流（m EPSCs）的振幅和频率,结果发现BCP给药后可以缓解急性缺血性脑卒中MCAO模型AMPA受体介导的m EPSCs的振幅和频率增加影响LTP和LTD进程。3.β-石竹烯通过PKA依赖的CI-AMPARs膜转运保护急性缺血性脑卒中及卒中后认知功能障碍（1）采用ELISA技术、Western Blot技术检测氧糖剥夺/复氧（OGD/R）细胞模型、急性缺血性脑卒中MCAO动物模型中及BCP给药后,与神经保护和学习记忆过程、CI-AMPARs转运密切相关的c AMP/PKA信号通路关键分子c AMP、PKA、CREB、BDNF及其活化形式p-PKA、p-CREB的表达变化情况,发现BCP可以激活OGD/R细胞模型及MCAO动物模型中c AMP/PKA信号通路。（2）应用PKA抑制剂H-89,小鼠海马神经元细胞HT-22,分为Control组、OGD/R组、OGD/R+10μM BCP组、OGD/R+10μM BCP+H-89组:运用生物素Sulfo-NHS-SS-Biotin标记法提取细胞膜蛋白,再采用Western Blot检测各组细胞中Glu A2在胞膜表面及总蛋白中的表达变化情况,运用钙离子荧光探针Fluro-3 AM孵育各组细胞,运用流式细胞检测仪和激光共聚焦检测共同观察细胞内外钙离子流情况,结果发现PKA抑制剂H-89可以逆转BCP促进OGD/R细胞模型中CI-AMPARs膜表达增加和抑制钙离子内流的作用,即BCP促进OGD/R细胞模型中CI-AMPARs膜转运是PKA依赖形式的。（3）C57BL/6雄性小鼠,分为Sham组、MCAO组、MCAO+72mg/kg BCP组、MCAO+72 mg/kg BCP+H-89组:收集小鼠海马标本,提取其膜蛋白应用Western Blotting检测膜蛋白和总蛋白中Glu A2在各实验组中的表达变化情况,免疫荧光双染共定位方法检测各实验组标本中CI-AMPARs关键蛋白Glu A2在突触膜表面的表达情况,应用膜片钳电生理检测技术观察各组小鼠海马CA1区椎体层神经元细胞突触后膜AMPA受体介导的微小兴奋性后电流（m EPSCs）的振幅和频率,结果发现,PKA抑制剂H-89可以逆转BCP促进急性缺血性脑卒中MCAO动物模型中CI-AMPARs膜表达增加,可以逆转BCP抑制MCAO模型中AMPA受体介导的m EPSCs的振幅和频率,即BCP促进MCAO动物模型中CI-AMPARs膜转运调控LTP和LTD过程是PKA依赖形式的。（4）Western Blotting同时监测（2）和（3）的各组中c AMP/PKA信号通路关键分子c AMP、PKA、CREB、BDNF及其活化形式p-PKA、p-CREB的表达变化情况,证实BCP可以激活OGD/R细胞模型及MCAO动物模型中c AMP/PKA信号通路。（5）应用PKA抑制剂H-89,小鼠海马神经元细胞HT-22分组:Control组、OGD/R组、OGD/R+10μM BCP组、OGD/R+10μM BCP+H-89组:MTT增殖检测、流式检测细胞凋亡、显微镜下观察细胞形态等方法,结果发现BCP是通过PKA依赖的CI-AMPARs膜转运发挥对神经元细胞氧糖剥夺/复氧（OGD/R）模型发挥保护作用。（6）应用PKA抑制剂H-89,C57BL/6雄性小鼠,分为Sham组、MCAO组、MCAO+72 mg/kg BCP组、MCAO+72 mg/kg BCP+H-89组:脑急性缺血1小时再灌注7天后,通过改良Longa 5的0～5分制法进行神经行为学评分、神经功能缺失程度评分和转棒实验,观察BCP对MCAO后小鼠神经及运动功能的影响。TTC染色检测各组小鼠脑梗死体积,H&E染色观察各组小鼠海马区域神经细胞病理结构变化,结果发现BCP是通过PKA依赖的CI-AMPARs膜转运发挥对MCAO动物模型神经功能损伤的保护作用。（7）应用PKA抑制剂H-89,C57BL/6雄性小鼠,分为Sham组、MCAO组、MCAO+72 mg/kg BCP组、MCAO+72 mg/kg BCP+H-89组:脑急性缺血1小时再灌注7天后,通过Morris水迷宫实验、物体识别实验检测各组小鼠的学习记忆功能的变化情况,结果发现BCP是通过PKA依赖的CI-AMPARs膜转运调控LTP和LTD过程改善急性缺血性脑卒中后认知学习记忆障碍。（8）收集30例临床急性缺血性脑卒中病人取栓治疗前后血清样本,ELISA法检测c AMP的浓度变化,结合病人临床病例资料分析统计c AMP的浓度变化与治疗前后缺血性脑卒中临床指征的关系,发现急性缺血性脑卒中病人取栓后c AMP浓度上调。研究结果表明:（1）明确了BCP具有保护急性缺血性脑卒中神经损伤及卒中后认知功能障碍的作用;（2）首次发现BCP具有促进急性缺血性脑卒中后CI-AMPARs膜转运的作用;（3）发现BCP可通过PKA依赖的CI-AMPARs膜转运抑制神经元细胞钙离子内流,调节神经突触可塑性发挥保护急性缺血性脑卒中及卒中后认知功能障碍的作用。本研究结果为进一步阐明BCP在保护急性缺血性脑卒中及卒中后认知功能障碍的作用和分子机制奠定基础,为寻找急性缺血性脑卒中治疗新靶点并开发安全有效的治疗药物提供了新思路。