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科研成果

我校侯圣陶课题组首次发现并阐述植物抗逆境激素在动物大脑内功能

发布日期:2016-12-27 15:40:16

          植物的抗逆境能力众所周知,比如抗干旱、抗高盐、抗高温、抗低氧等。其体内产生的抗逆境激素是调节植物生长和发育、促进脱落和休眠、加速衰老和节约水分等过程的关键分子。那么动物除了使用逃避等方法抗逆境外,是否也利用与植物相同的机制抵抗来自内外界的不利因素哪?最近,南方科技大学生物系、神经与认知科学研究中心侯圣陶教授课题组在这令人关注的研究领域取得成果。

          侯圣陶教授团队经过3年的研究,首次证明植物中出现的抗逆境激素红花菜豆酸在动物大脑内大量存在,是脑损伤诱发的内源性应激保护分子。课题组在人、大鼠和小鼠脑组织以及脑脊液里发现了大量的红花菜豆酸,而且红花菜豆酸的含量随着脑缺血、缺氧损伤的时间而迅速上升。通过质谱比较分析后发现大脑里的PA都来自内源性脑组织而并非来自食物。免疫组化分析发现大脑的PA主要来源于脉络丛,这个发现也解释了为什么红花菜豆酸在脑脊液内的含量高出脑间质组织。尤其重要的是,脑缺血缺氧造成的红花菜豆酸升高具有神经保护作用。课题组通过电生理等手段初步确定了红花菜豆酸的神经保护作用的分子机理。该团队的相关文章最近在生命科学世界一流期刊Journal of Biological Chemistry上发表。 该期刊也是Nature Index收录的68本刊物之一。

 


图: 小鼠大脑脑室内脉络丛含有大量红花菜豆酸(红色标记)

 

 

 

          这些令人振奋的新发现,打开了探讨植物应激激素在动物大脑的功能和作用之门,展示了动、植物有可能利用同样的分子和机制来应激、抗逆。 研究植物应激激素在动物神经系统的功能和作用是一个崭新的方向, 目前国内外上未见报道, 对探讨动物应激机制进化具有深远的理论和创新意义,同时,也提供认识大脑出血、缺血性卒中所引起的神经细胞功能损伤的分子机制提供新的途径,为发现新的药物靶点和生物学标志物提供理论依据。与此相关研究迄今未见文献报道,具有较高的前沿性、技术创新性和科学研究价值。

          这一研究工作得到了来自国家自然基金面上项目,国家神经科学重点实验室开放课题,深圳市科创委基础研究项目等支持, 同时也得到了加拿大国家研究院植物研究所的合作支持。

背景知识:

脑卒中已经成为严重危害人类健康的三大疾病之一。世界卫生组织WHO最新数据表明,全球每6秒钟就有一个人发生脑卒中,其中75%以上患者致残,如偏瘫、失语、失明等。脑卒中具有“四高”特点:高发病率、高死亡率、高复发率和高致残率,已经成为严重威胁居民健康水平的重大疾病。中国是全世界脑血管病死亡率最高的国家(甚至高出欧美国家4倍),据卫生部疾控局2011年数据表明,中国脑卒中正以每年接近9%的速度上升,它已经成为中国位居第一的致病死因。脑卒中每年造成的各种直接和间接经济损失高达数百亿元,成为家庭和中国公共卫生事业的巨大经济负担。因此,积极开展治疗脑卒中的研究,阐明脑卒中发生、发展的深层分子机制,确定脑卒中诱发脑损伤生物学标志物、寻找有效治疗脑卒中的方法与手段是国家实现全面小康事业刻不容缓的目标之一。

目前,临床治疗脑卒中的药物除了临床使用时间窗极为有限的通栓药tPA(tissue Plasminogen Activator)之外,并无其他有效的神经细胞保护剂,也没有具有促进神经功能恢复的治疗药物。脑卒中病发后的治疗时间窗极短; 如果错过,将导致不可逆神经细胞损伤,且通栓药物也失去其功效。因此,探索脑卒中诱发的内源性神经保护分子和机理, 深入理解大脑自我保护机制、发现保护神经细胞的药物靶点和开发有效的治疗脑卒中的方法,是脑卒中疾病研究的重点和热点问题。