创伤性脑损伤（Traumatic brain injury,TBI）是致残和导致脑部疾病发生的主要原因之一,占到所有与脑伤害相关死亡的30%。据统计,在美国,每年大约有170万人经历创伤性脑损伤,530万人患有创伤性脑损伤相关的并发症和后遗症,包括长期神经和精神疾病、慢性炎症和慢性创伤性脑病,创伤性脑损伤是一种复杂的病理生理过程,可分为原发性和继发性脑损伤。而近年来,人们对脑血管在脑损伤发病机制中的作用越来越感兴趣。研究发现头部受到撞击时可直接破坏脑血管,导致创伤后立即出血和血流异常等血管功能障碍,而血管功能障碍可导致低氧血症、缺氧、低灌注、缺血和血脑屏障（Blood Brain Barrier,BBB）破坏。血脑屏障是一种由血管内皮细胞、周细胞和星形细胞组成的特殊的血管结构,是维持神经系统稳态的重要屏障。研究表明,血管系统周围组织的病变可以引起血管源性水肿、组织肿胀和颅内压升高,进而引发大约50%的患者因重型颅脑损伤死亡。此外,创伤性脑损伤（TBI）患者血管通透性的增加可使有害分子和血液毒素进入大脑,从而导致神经元损伤和长期的功能缺陷。另有研究表明,血管内皮细胞中细胞因子、趋化因子和白细胞粘附分子的上调增加了炎症反应,进一步增加了水肿形成和神经元功能障碍的风险。因此,血管内皮细胞在创伤性脑损伤的发病机制中起着至关重要的作用。然而,血管内皮细胞在受到创伤性脑损伤（TBI）后的分子水平变化还未系统研究。本论文主要研究内容和结果如下:1.基于NCBI数据库,共下载三组转录数据集:包括小鼠整个大脑皮层RNA序列数据、流式细胞分选的血管内皮细胞RNA序列数据和小鼠脑海马单细胞RNA序列。前两转录数据集采用受控皮质冲击（CCI）模型,后面一组采用液体冲击损伤（FPI）模型,首先对三个转录组数据集的实验组和对照组利用cuffdiff工具进行单独的生物学信息学分析,再将三组转录数据集进行比较分析,最终筛选出三个差异表达的基因（Igfbp7、Fxyd5和Itm2a）。研究发现Igfbp7、Fxyd5表达显著上调,Itm2a表达显著下调。因为,Igfbp7是上调最显著的基因,并且IGFBP7在内皮细胞群显示富集,而且IGFBP7被认为是血管生成、血管完整性和内皮粘附分子的关键调节剂,这些可能与TBI的发病机制有关。因此,我们推测IGFBP7在创伤性脑损伤（TBI）发病机制中起重要作用,而且IGFBP7有可能成为创伤性脑损伤的生物标志物。2.通过对天津医科大学附属医院的人类创伤性脑损伤样本进行CD31（血管标记基因）和IGFBP7免疫荧光共染色,发现创伤性脑损伤（TBI）反应后血管系统中的IGFBP7显著上调,进一步证实了IGFBP7是血管生成、血管完整性和内皮粘附分子的关键调控因子,而且与TBI的发病机制有关。3.TGFβ诱导血管内皮细胞中Igfbp7/IGFBP7的表达。前期研究已证实在VEGFA和TGFβ的刺激下,IGFBP7在乳腺癌和胶质母细胞瘤血管系统中的表达分别上调。此外,缺氧是创伤性脑损伤致病机制的最显著特征之一,Co Cl2可以通过稳定HIF1α诱导缺氧的刺激。本论文是用VEGFA、TGFβ和Co Cl2对b END.3（小鼠脑微血管内皮细胞）和HUVECs（人脐静脉内皮细胞）两种细胞进行刺激。并通过实时荧光定量PCR（q PCR）鉴定IGFBP7在内皮细胞的表达量。相比Co Cl2和VEGFA分别刺激内皮细胞而言,TGFβ刺激内皮细胞后可显著上调Igfbp7/IGFBP7的表达量。实验结果证实TGFβ可诱导血管内皮细胞中Igfbp7/IGFBP7的表达。综上所述,本研究首次对IGFBP7在创伤性脑损伤中的表达进行鉴定和分析,为IGFBP7复杂机制的进一步研究提供了参考。同时,本研究不仅明确了创伤性脑损伤内皮细胞的基因表达变化,而且还整合了两项大规模RNA序列和单细胞RNA序列研究结果,初步揭示了创伤性脑损伤内皮细胞的关键分子的变化,进一步研究确定了IGFBP7可作为创伤性脑损伤反应的血管标志物。