CAMK2D作为创伤性脑损伤导致认知障碍新治疗靶点的研究

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目的:创伤性脑损伤(Traumatic Brain Injury,TBI)是全球普遍性公共卫生疾病,影响着全球数百万人,青少年时期发生的脑损伤会导致中老年认知障碍性疾病的发生。目前青少年时期脑损伤后长短期认知障碍发生的具体分子机制并不十分明确。因此,针对此方面的研究对于创伤性脑损伤后认知障碍的临床治疗和靶点的监测具有非常重要的意义。方法:我们采用12-14周的C57BL/6小鼠构建自由落体控制型皮层损伤模型,对损伤后1周,1个月,3个月TBI和sham组(假手术组)小鼠进行Y迷宫,新物体识别,旷场,高架十字迷宫,糖水偏好和强迫游泳等行为学检测,观察小鼠学习、记忆能力和焦虑抑郁状态。随后运用高通量蛋白质组学技术检测不同年龄阶段小鼠海马组织中蛋白,并结合生物信息学知识对显著差异蛋白进行具体分析,预测与脑损伤后认知障碍相关的蛋白为靶点钙/钙调素依赖蛋白激酶2D(CAMK2D)和参与的长时程增强信号(long-term potentiation,LTP)通路的变化并通过蛋白质免疫印迹(Western Blot),免疫荧光(IF)等技术手段进行验证。最后通过海马立体定位注射KN93和AAV-CAMK2D过表达病毒等治疗方法检测蛋白的主要分布区间和参与调节的通路变化情况以及认知行为的改善趋势。结果:不同行为学检测发现TBI组小鼠较sham组小鼠相比,出现了不同程度的认知障碍,同时表现出不同程度的焦虑、抑郁症状。蛋白质组学分析发现脑损伤后早期内与学习、记忆行为密切相关的长时程增强通路发生异常变化,结合生物信息学分析发现LTP途径中发生显著差异的蛋白主要为CAMK2D蛋白。海马体注射CAMK2抑制剂KN93后发现小鼠认知行为缺陷,并出现一定程度的焦虑状态,经注射AAV-CAMK2D病毒方式上调脑损伤早期小鼠海马组织中的CAMK2D蛋白表达后,小鼠的认知行为显著改善。结论:结合行为学和蛋白质组学分析,我们构建了创伤性脑损伤后实时病理/生理数据库,为临床监测和研究脑损伤疾病分子机制和不同途径提供了重要的参考价值。同时,本课题发现并验证了 CAMK2D蛋白在脑损伤后早期参与调控长时程增强通路,导致该通路相关蛋白的改变,通过AAV-CAMK2D病毒的治疗小鼠认知行为发生了一定程度的逆转。这一研究结果对于临床创伤性脑损伤导致认知障碍的机制研究及治疗具有实际意义。
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