创伤性颅脑损伤(Traumatic brain injury，TBI)是全球广泛关注的健康问题。凋亡信号调节激酶 1（(Apoptosis signal-regulating kinase 1, ASK1）是多种中枢神经系统(CNS)疾病的关键分子，通过磷酸化级联反应分别激活p38 和 JNK 通路，从而参与细胞死亡以及炎症反应等。近年来，研究发现ASK1敲除后对缺血性卒中和癫痫具有潜在的神经保护作用。越来越多的研究证明，ASK1的活性抑制在治疗神经系统疾病、促进脑损伤后神经功能恢复方面具有相当大的治疗潜力。然而，ASK1对TBI的具体影响及其潜在机制仍不清楚。
复旦大学脑科学研究院高艳琴课题组与上海市肺科医院合作，发现ASK1-K716R点突变抑制ASK1的活性，同时抑制了脑内促凋亡JNKs通路和促炎症p38通路的激活，进一步研究也证实了ASK1-K716R抑制血管内皮细胞中下游JNKs的激活，减少了内皮细胞凋亡和TJ蛋白丢失，保护了BBB完整性；并且减少神经元损伤以及白质结构/功能损伤，减轻了脑内的炎症反应，最终改善小鼠TBI后长期的感觉运动和记忆等神经功能障碍。2023年10月24日，相关研究结果在线发表于《神经炎症杂志》（Journal of Neuroinflammation）。
本研究利用Crispr /Cas9系统构建了携带位点特异性突变的ASK1 Map3k5-e (K716R)的转基因小鼠，采用控制性皮质撞击法制备TBI模型，发现ASK1-K716R不改变小鼠体内 ASK1 的 mRNA 及其总蛋白的表达，但抑制TBI 后 ASK1 蛋白磷酸化及其激酶活性，提示ASK1在TBI后发挥作用。Western blot证实ASK1-K716R可有效抑制TBI后ASK1、JNKs和p38的磷酸化。有趣的是，提取脑内微血管进一步行免疫印迹分析发现，ASK1-K716R 通过抑制内皮细胞 ASK1/JNKs（而不是 ASK1/p38）的激活，从而改善 TBI 后 BBB 的损伤，提示内皮细胞中 ASK1 可能仅激活下游 JNK 促凋亡通路的激活。进一步研究发现，ASK1-K716R可有效抑制外周免疫细胞向脑实质的浸润，调节小胶质/巨噬细胞极化，并下调多种促炎因子的表达，进而减少神经炎症的发生。此外，ASK1-K716R可减轻TBI后的脑白质损伤，改善有髓和无髓神经纤维的神经传导功能。与此同时，ASK1-K716R显著改善了 TBI 后长期感觉运动和认知功能障碍，表明靶向抑制ASK1活性可在TBI后发挥神经保护作用。
本研究的第一作者为孟珊硕士研究生，高艳琴教授和施宏教授为共同通讯作者。
论文地址：https://jneuroinflammation.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12974-023-02923-6
