抑制GAPDH聚集作为急性缺血性卒中潜在治疗策略的机制与干预研究

针对急性缺血性卒中(AIS)中氧化/亚硝化应激诱导的神经元死亡机制，大阪都立大学Hidemitsu Nakajima团队发现GAPDH（甘油醛-3-磷酸脱氢酶）聚集通过线粒体功能障碍加剧脑损伤。通过构建神经元特异性表达C152A-GAPDH的转基因小鼠和开发抑制肽GAI-17，研究证实抑制GAPDH聚集可缩小梗死体积并改善神经功能缺损，为AIS治疗提供新靶点。

　　

急性缺血性卒中(AIS)是全球第二大死亡原因，但现有治疗如重组组织纤溶酶原激活剂存在时间窗狭窄等问题。缺血再灌注过程中爆发的氧化/亚硝化应激会触发神经元死亡，其中GAPDH（甘油醛-3-磷酸脱氢酶）的异常聚集被认为是关键机制。这一多功能蛋白在应激条件下通过活性位点Cys-152形成分子间二硫键，产生淀粉样纤维聚集，导致线粒体通透性转换孔开放和细胞坏死。然而，GAPDH聚集在AIS中的具体作用尚未明确，亟需针对性干预策略。

大阪都立大学Hidemitsu Nakajima团队在《iScience》发表研究，通过构建神经元特异性表达C152A-GAPDH（半胱氨酸152突变为丙氨酸的显性负效突变体）的转基因小鼠，结合新型肽抑制剂GAI-17的开发，系统评估了抑制GAPDH聚集对AIS的治疗潜力。研究采用的主要技术包括：1）大脑中动脉闭塞(MCAO)小鼠模型模拟AIS；2）四环素调控的转基因小鼠构建；3）AAV2介导的神经元靶向基因递送；4）非还原性Western blot检测GAPDH聚集；5）计算机辅助肽抑制剂设计及活性验证。

GAPDH聚集先于脑梗死发生
通过MCAO模型发现，再灌注12小时后即可检测到纹状体（缺血核心区）GAPDH聚集，早于24小时出现的脑梗死（图1）。这一时间顺序提示GAPDH聚集可能是缺血再灌注损伤的早期驱动因素。

C152A-GAPDH转基因小鼠展现神经保护作用
利用四环素调控系统（Dox-off）构建的转基因小鼠显示，神经元特异性表达C152A-GAPDH可使GAPDH聚集减少60.2%，同时显著降低梗死体积（皮质区从59.1±20.0 mm³降至30.2±15.4 mm³）和神经功能评分（图2）。机制上，该突变体通过形成酶活性保留的异源四聚体，阻断野生型GAPDH的异常聚集，但不影响其糖酵解功能或核转位。

肽抑制剂GAI-17的 therapeutic 潜力
通过靶向GAPDH活性口袋的肽库筛选，发现三肽SCT（GAI-17）能以IC₅₀=1.18μM高效抑制聚集（表1）。分子对接显示其结合于Cys-152邻近区域（图3C），且神经元特异性摄取。预处理60 nmol GAI-17使皮质梗死体积减少54.3%，并显著抑制线粒体细胞死亡介质（细胞色素c和AIF）释放（图3L-M）。值得注意的是，再灌注后6小时内给药仍有效，远超当前溶栓治疗的4.5小时时间窗（图4）。

研究结论指出，GAPDH聚集是AIS中缺血再灌注损伤的关键介质，其抑制剂GAI-17通过阻断聚集依赖性线粒体功能障碍发挥神经保护作用。该发现不仅阐明AIS新机制，更提供了一种具有延展治疗时间窗的潜在疗法。未来需进一步优化GAI-17的药代动力学特性，并探索其在永久性MCAO模型及慢性期的效果。