第十四卷 第七期 - 2010年七月二日 PDF
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VEGF-A/VEGFR-2訊息傳遞導致CREB磷酸化是前置處理所引發神經及內皮細胞保護作用的共同路徑
李學德1, 張瑛玿4, 杜伊芳2,3,黃朝慶1,2*
1小兒學科, 2臨床醫學研究所, 3急診學科, 成功大學醫學院,
4小兒學科, 高雄長庚醫院
 
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生兒窒息性腦病變會造成極高的死亡率及倖存者永久性的神經性傷害後遺症。

我們的研究將針對此疾病在缺氧前,經過前置性處理造成的耐受程度做探討。儘管神經細胞為前置處理的指標,血管細胞因應缺血的耐受程度也具不容忽視的神經保護效果。根據研究指出,前置處理可以改善微血管灌流量並保護大腦血管免於缺血的傷害,但目前對於前置處理引起保護血管內皮細胞的分子機制尚未研究透徹;更重要的是,過去鮮少研究曾探討前置處理引起的神經細胞及內皮細胞保護作用,是否透過相同的訊息傳遞路徑。

在我們過去的研究中發現,我們利用新生七天之幼鼠動物模式,若在缺氧前施予單側頸總動脈結紮二十四小時對照於只單側結紮一小時之組別;發現能夠提供完全的腦部保護效果。而我們亦發現單側頸總動脈結紮二十四小時之前置性處理所引發之腦部保護效果是必須藉由轉錄因子 cAMP response element-binding protein (CREB) 的活化而顯現,此轉錄因子和神經系統的突觸可塑性,記憶及細胞存活有關。然而,在神經細胞及內皮細胞裡,到底是何種CREB的上游傳遞因子導致CREB的活化;值得更進一步的確認。
在腦部發育時期,神經和血管的生長息息相關,兩者間存在共通的訊息因子,例如Vascular endothelial growth factor (VEGF)-A,一種神經和內皮細胞皆須賴以存活的生長因子。由於在新生兒腦部,常能發現VEGF-A大量表現於神經及血管;近來很多研究指出VEGF-A及其下游因子對於神經疾病之治療扮演著重要的角色,因此認為VEGF-A是主要保護神經及血管免於傷害的因子。

VEGF-A會和細胞表面的tyrosine kinase receptors,VEGF 第一型受體(VEGFR-1)和VEGF 第二型受體(VEGFR-2)結合進而活化下游的訊息傳遞路徑;其中VEGF/VEGFR-2路徑就和缺氧前置處理的神經保護作用有關。至於是何種表現型的分子參與VEGF/VEGFR-2 路徑而達成保護神經的作用仍未確定;在此,我們想知道對於前置性處理引起的神經及內皮細胞保護作用,是否共同藉由VEGF-A/VEGFR-2活化CREB這條訊息傳遞路徑而達成。到底是何種CREB的上游傳遞導致CREB的活化;目前並未有詳盡的機制探討。Vascular endothelial growth factor (VEGF)-A,一種神經和內皮細胞皆須賴以存活的生長因子;於發育中之腦部常能發現其大量表現。在此份研究中,我們研究的重心有:

一、新生鼠腦中施予單側頸總動脈結紮二十四小時前置性處理下可以活化CREB進而具有腦部保護效果,這樣的結果必須透過VEGF-A及VEGF 第二型受體表現增加;而非第一型受體。
二、在海馬回神經細胞株(H19-7) 中對抗缺氧缺糖性(OGD)刺激之傷害中,VEGF第二型受體及CREB的活化在VEGF-A所調控的腦部保護機制中是必須的。

實驗中,在頸總動脈結紮後取出腦組織利用生化及免疫組織之分析方法予以利用,並利用antisense oligodeoxynucleotides (ODN)之方式抑制 VEGF-A, VEGF第一型及第二型受體,並加以探討機制。在第十四天時,取出左右大腦半球內皮質、海馬回 及紋狀體之腦面積來評估腦傷程度。在 H19-7 細胞中,我們利用藥理性方式抑制VEGF第二型受體表現及利用突變態 Serine 133 CREB 來探討VEGF第二型受體/CREB在缺氧缺糖性傷害的相關訊息傳遞。我們發現單側頸總動脈結紮二十四小時後,在同側大腦皮質內之神經元及血管中均表現VEGF-A, VEGF 第二型受體及磷酸化態CREB,但VEGF第一型受體並未有明顯變化。我們亦發現利用antisense ODN 之方式抑制VEGF-A及VEGF第二型受體均能有效降低CREB活化狀態進而減少因頸總動脈結紮前置處理所引發腦部保護效果。 而在H19-7細胞株中, VEGF-A 也能調控提高VEGF第二型受體表現及活化CREB之表現. 若利用VEGF第二型受體專一性抑制劑 SU5416 能有效減少CREB活化及因VEGF所提供對抗OGD傷害的細胞保護效果;此外,利用轉染突變態CREB (S133A mutant CREB)亦能解釋VEGF所提供對抗OGD傷害的H19-7細胞保護中,VEGF第二型受體/CREB之間的訊息傳遞所扮演之角色。總而言之,上述之發現,我們認為在發育中的腦部中,VEGF所提供的腦部保護中主要是藉由VEGF第二型受體而非第一型受體的活化導致CREB的活化,所以利用調控VEGF第二型受體/CREB之間的訊息相關的藥理性前置處理可能可以作為未來治療窒息性腦病變傷害的重要策略。
圖。發現單側頸總動脈結紮二十四小時之前置性處理這組,在同側大腦皮質內之神經元(arrowheads)及血管中(arrows) 均表現VEGF 第二型受體及磷酸化態CREB
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