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PKC与脑缺血研究进展
时间：2010-08-23 17:51:41 来源： 作者：
| 1977年Nishizuka等首先将大鼠脑组织中的一种蛋白激酶确认为蛋白激酶C（protein kinase C）。此后，许多学者对PKC的化学结构、遗传学特征、激活方式和生理作用以及在组织细胞及亚细胞中的分布进行了深入研究。现已证实PKC在神经元兴奋性调节、信号传递、突触塑形、细胞生殖中起重要作用。近年来，PKC与神经元缺血损伤的关系倍受重视，本文就PKC与脑缺血关系研究进展作一综述。 1 PKC的生物学特征 1.1 PKC同工酶的分类及分布 PKC是一种钙、磷脂依赖性蛋白激酶，广泛存在于动物及微生物体内，分布在几乎所有的组织和器官中。1994年Tanaka 和Nishizuka将PKC家族分成四大类十三种亚型：cPKCs（classical PKC）：α、βI、βII、γ；nPKCs（novel PKC）：ι/η、δ、ε、θ、μ；（atypical PKC）：ι/λ、ζ；PRKs（PKC-Related-kinase）：PRK1、PRK2。分布在脑组织的PKC亚型包括α、β、γ、δ、ε和ζ，其中δ、ε、ζ等亚型在脑组织中含量较丰富，而γ亚型为脑和脊髓所独有。 1.2 PKC的基本结构 PKC是一类单链多肽，对PKC同工酶cDNA分析表明，该多肽链氨基端序列为调节域，羧基端序列为催化区，两者之间通过可被蛋白酶水解的“铰链区”（即V3区）连接，该区在酶的激活过程中发生降解，从而使PKC活性部位暴露。调节区含有C1、C2/V0、V1和V2四个区，酶催化域含有C3、C4、V4及V5四个区。在C1的氨基端还含有假底物位点，PRKs无此区；PKCμ在氨基端还有引导和跨膜两段序列。PKC各同工酶V1区的结构及组成的差异决定了各同工酶底物的多样性。 2 PKC与脑缺血的关系 脑缺血期间或脑缺血后谷氨酸的兴奋毒性引起细胞内钙离子增加，同时也激活磷脂酶A2和磷脂酶C，导致二酰基甘油（DAG）生成增加。这些改变均可导致缺血期间或缺血后PKC的激活，导致一系列的神经细胞的损伤。但是无论在体脑缺血模型还是离体神经元毒性实验中，PKC的活性究竟是增加还是降低，结果并不一致，研究PKC激活剂或抑制剂对脑缺血再灌注损伤的作用也得出不同的结论。 2.1 脑缺血后PKC活性的变化 脑缺血后PKC活性的改变具有组织特异性和亚型特异性，并且与动物缺血模型及缺血的严重程度密切相关。Hara等采用线栓法MCAO缺血再灌注SV-129、C57black/6和iNOS型突变大鼠模型中发现，在海马和大脑前动脉所供皮质区域，三种动物模型脑缺血再灌注期间 [3H] PDBu放射活性无明显改变。在纹状体和大脑中动脉所供区域， SV-129大鼠缺血3h再灌注10min [3H]PDBu放射活性无明显改变。在再灌注1~3h [3H]PDBu放射活性降低为对照值的35~50%，再灌注7d后[3H]PDBu放射活性降低为对照值的20~30%；C57black/6大鼠脑缺血3h再灌注3h [3H] PDBu放射活性降低为对照值的50%，而iNOS型突变大鼠C57black/6大鼠脑缺血3h再灌注3h [3H] PDBu放射活性降低为对照值的70%。说明不同动物模型和不同脑区脑缺血后PKC活性变化并不相同。陈康宁[5]等研究发现：大鼠脑缺血20min再灌注后，胞浆成分PKC的活性明显下降，再灌注4d后，PKC的活性降至最低，仅为缺血前的1/10。至再灌注7d仍未恢复到缺血前的水平。而在胞膜成分脑缺血20min后PKC的活性明显增加。为缺血前的2.71倍，再灌注以后PKC的活性继续增加，最高达缺血前的4倍。而Onodera等用[3H] PDBu放射自显影技术观察短暂脑缺血（20min）及再灌注时PKC活性的变化规律，发现海马CA1区放射活性增加，再灌注6~12h达到高峰，再灌注7d后放射活性下降。出现上述结果的原因可能与检测方法、动物种属及模型有关。也有学者认为这与PKC的限制性调节有关。 2.2 缺血组织PKC表达的基因调控 局灶性脑缺血或全脑缺血均可引起PKC表达的改变，即使是严重的脑缺血PKC mRNA的水平明显上升，并且具有亚型特异性。Zablocka等研究沙土鼠短暂的脑缺血海马PKC mRNA的表达显示，脑缺血损伤可引起海马PKCγmRNA特异性表达，并认为PKCγmRNA表达是缺血损伤的一种较早信号标志。他们研究发现沙土鼠脑缺血5min即可引起PKCγmRNA表达明显增加，再灌注3h后PKCγ mRNA表达上升至对照组的145%，随后PKCγmRNA表达又出现下降，至再灌注6h下降至对照组的60%~65%，随再灌注时间的延长至再灌注24h一直呈下降趋势，但在再灌注72h后PKCγmRNA表达又恢复至对照组水平。而PKCα和PKCβ在脑缺血再灌注期间无明显改变。Siber等应用Westernblot和免疫组织化学技术观察狗不完全性脑缺血也发现缺血神经元损伤的发生率随PKC活性的增加而增加，而且海马CA1区、CA4区和小脑PKC蛋白表达增加，PKCβ、PKCγ无变化。而Koponen 等研究发现大鼠四血管阻断20min造成全脑缺血再灌注24h在CA1区椎体细胞PKCδmRNA明显上升，在再灌注3~7天小胶质也明显上升。在再灌注8h至96h皮质区PKCδmRNA的水平也明显上升，所有这些均说明了脑缺血所引起的PKC基因调控具有组织特异性和亚型特异性。 3 PKC的激活剂和抑制剂对脑缺血损伤的影响 PKC的激活剂和抑制剂对脑缺血究竟产生如何影响，目前仍有争议。Behrens等研究发现PKC的激活剂佛波醇酯（PMA）可以诱导激活PKC，从而抑制p38丝裂元激活蛋白的激活，阻止神经元的凋亡。而陈康宁等研究PMA对培养神经元胞内游离钙的影响及神经元毒性发现，PKC的激活可以促进神经元内钙积聚，并且随着PMA剂量的增大，细胞内钙积聚越明显，细胞损伤也越明显，细胞毒性率明显升高。也有学者研究认为PKC的活性是维持轴浆运输的基础，PKC活性的下降或应用PKC抑制剂可影响细胞的轴浆运输。Felipo等研究发现PKC抑制剂1-（5-异喹啉磺酰基）-2-甲基哌嗪（H-7）和calphostin C可明显抑制谷氨酸的兴奋毒性，减轻脑缺血再灌注损伤。胡振林等应用PKC抑制剂H-7及苦参碱研究其对脑缺血损伤的影响，发现H-7及苦参碱可明显减轻脑缺血再灌注损伤，减轻缺血区域的脑水肿。徐超等研究PKC抑制剂Chelerythrine对缺血纹状体γ-氨基丁酸和甘氨酸释放的影响显示，Chelerythrine可明显促进γ-氨基丁酸的释放而抑制甘氨酸，减轻脑缺血再灌注损伤。Durkin等认为在脑缺血所致谷氨酸释放前抑制PKC的活性可阻止在再灌注期间PKC活性的进一步下降，这可能是PKC抑制剂神经保护作用的真正原因。 总之，PKC活性与脑缺血再灌注损伤之间的关系非常复杂，其在脑缺血再灌注损伤中的具体作用及其作用机制目前仍不清楚。有待于以后进一步进行深入研究证实。 |
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