过氧化物还原酶Peroxiredoxin 1/2在蛛网膜下腔出血后继发性脑损伤中的双重作用研究

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背景:蛛网膜下腔出血(Subarachnoidhemorrhage,SAH)是一类具有高死亡率和高致残率的疾病,其最常见的病因是颅内动脉瘤破裂。幸存的患者中约有50%遗留有永久性神经功能损害,给家庭和社会带来了沉重的负担。尽管随着手术和血管内治疗技术的发展,SAH患者的死亡率有所下降,但其遗留的神经功能损害未能得到改善。SAH后颅内压升高,脑灌注压降低,脑血流量减少,给脑组织带来第一波损伤性打击;而继发的脑炎性反应则对脑组织形成第二波损伤性打击。目前理论认为,SAH患者的预后与继发性脑炎性反应的强弱直接相关。因此,阐明SAH后继发性炎性反应的病理生理过程,对于改善SAH患者预后具有重要意义。过氧化物还原酶Peroxiredoxin 1/2(Prx1/2)是一种在人体细胞内广泛表达的过氧化氢酶,其本职作用是分解过氧化氢(H2O2)。研究表明Prx1/2在多种疾病过程中既扮演保护作用,又扮演破坏作用。我们猜想:SAH后,神经细胞内的Prx1/2可以分解H2O2,减轻氧化应激损伤,从而缓解继发性脑炎性反应;然而,释放到细胞外的Prx2具有损伤相关分子模式(Damage-Associated Molecular Pattern,DAMP)的作用,可以激活小胶质细胞从而启动炎性反应,加重神经元损伤。方法:本课题使用免疫荧光染色确定了 Prx1/2在神经细胞内的分布情况,使用Western Blot法检测其在SAH后不同时间点的表达;我们利用Prx1/2功能抑制剂腺花素(Adenanthin,Adn)分别抑制小鼠脑内及体外培养神经细胞内Prx1/2的功能,利用腺相关病毒(Adeno-associated virus,AAV)升高小鼠脑内Prx1/2的表达,使用免疫荧光、Western Blot、流式细胞和生物化学等多种方法观察其对SAH后神经功能、炎性反应、氧化应激和神经元凋亡等指标的影响,并探讨其致伤作用的可能分子机制和信号通路。然后,我们采用原代神经元和小胶质细胞Transwell共培养体系构建体外SAH模型,并向共培养体系内加入重组Prx2,通过Western Blot、ELISA和免疫荧光等手段评估小胶质细胞的激活,我们使用TLR4-KO小鼠获取TLR4-KO原代小胶质细胞,利用ST-2825和PDTC分别抑制小胶质细胞中的MyD88和NF-κB,通过LDH检测,TUNEL检测等方法评估神经元的损伤。结果:中枢神经系统中,Prx1主要分布于星形胶质细胞,Prx2主要分布于神经元;在SAH后Prx1/2蛋白表达量显著增高,6-12小时达到高峰,达峰时间早于相关促炎因子,7天后恢复到基线水平。抑制Prx1/2的功能会导致SAH后脑组织内过量H2O2蓄积,加重氧化应激损伤,继而加重炎性反应程度,过量的H2O2会激活凋亡信号调节激酶 1(Apoptosis signal-regulating kinase 1,ASK1)ASK1/p38信号通路,导致神经元凋亡;提高脑组织中Prx1/2的表达可以降低SAH后脑组织中H2O2的含量,有利于减轻炎性反应。但是,体外研究表明,胞外的Prx2会作用于小胶质细胞上的Toll样受体4(Toll-likereceptor 4,TLR4),通过TLR4/MyD88/NF-κB途径激活小胶质细胞,从而加重神经元的凋亡。结论:神经细胞内的Prx1/2在SAH后表达升高,分解过量的H2O2,从而起到减轻氧化应激损伤的作用;然而,SAH后释放到胞外的Prx2可通过TLR4/MyD88/NF-κB通路激活小胶质细胞,引起神经元凋亡。
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