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7月10日,上海交通大学医学院附属第六人民医院殷善开、时海波教授团队以第一作者、第一通讯单位在《自然》(Nature)杂志发表研究论文,首次提出经典神经递质谷氨酸正向变构调节ASICs的核心概念,认为谷氨酸通过促进ASICs的过度激活和开放加剧了缺血性脑损伤。也就是说,ASICs是引起缺血性卒中脑损伤的“元凶”,氢离子与谷氨酸是其左膀右臂和强有力的杀伤性“武器”,一旦ASICs获得足够的“装备”,将造成神经元细胞不可逆的损伤和人类健康的严重危害。
研究团队指出,近40年来的研究观点认为,经典神经递质谷氨酸过度激活N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDAR)是造成缺血性卒中脑损伤的主要原因。然而,越来越多针对NMDAR进行拮抗的临床试验显示,仅阻断NMDAR并没有显著改善卒中患者的神经功能,甚至引发了一系列精神症状,甚至患者的死亡,表明NMDAR可能并不适合作为缺血性卒中的治疗靶点。
此次研究揭示了一种完全区别于经典谷氨酸-NMDAR独特的谷氨酸-ASICs结合模式,并证实该结合模式可导致神经元细胞强烈的不可逆损伤和死亡效应,这意味着,ASICs具有成为治疗缺血性卒中新靶点的潜在价值,解除谷氨酸-ASICs结合或许能够减轻缺血性卒中患者的脑神经细胞损伤,改善卒中患者神经功能预后。
最初,研究团队在体缺血性卒中模型研究数据显示,与野生型模型小鼠相比,ASICs基因缺失小鼠的脑梗死体积减小了60%。一系列细胞死亡实验也证实,pH为6.5-7.0,非缺血核心区脑组织的pH值的弱酸性环境中,谷氨酸促进ASICs而非传统认为的NMDAR活性发挥最强的神经损伤作用,进一步表明对于缺血性卒中个体,大脑酸感知是一个隐藏的危险因素。
为了回答这一问题,研究人员首先联想到,既然与谷氨酸化学结构相似的小分子可以促进ASICs活性,或许存在减弱ASICs活性的小分子。因此,研究团队利用计算机模拟以及高通量虚拟筛选、基因定点突变和细胞电生理等技术,揭示了ASICs 细胞外结构域中存在的谷氨酸结合口袋,定向筛选得到了一种小分子化合物LK-2,该小分子化合物可与谷氨酸“争夺”该结合口袋28预测神网,从而阻止谷氨酸与ASICs结合。
殷善开、时海波教授为论文的共同通讯作者,赖轲博士后、刘珍齐博士为共同第一作者。该研究得到加拿大多伦多病童研究所和多伦多大学的科学家、上海交通大学医学院松江研究院徐天乐教授及团队的齐昕博士、卢剑飞博士以及先声药业(南京)有限公司相关研究人员的大力支持和帮助。本研究由国家自然科学基金重点项目、重点国际合作项目及青年项目等资助。
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