消退素D1在蛛网膜下腔出血后早期脑损伤中的作用及分子调控机制

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背景:蛛网膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage,SAH)是严重的中枢神经系统出血性疾病,虽然只占脑卒中的5%,但由于其高致残率与致死率,引起了广泛重视。既往认为脑血管痉挛(cerebral vasospasm,CVS)是影响SAH预后的重要因素,而这种观点随着临床研究的开展逐渐被否定,取而代之的是早期脑损伤(early brain injury,EBI)。因此,针对EBI的治疗是改善SAH预后的关键调控靶标,而由于EBI机制复杂,目前尚未有疗效确切的药物可供使用,于是继续寻找潜在有效药物及靶点是研究的重点。消退素D1(resolvin d1,Rv D1)是一类二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)代谢产物,在炎症消退期出现,参与调节炎症进程及程度,可发挥抑制中性粒细胞的迁移与组织浸润、抑制炎性因子的产生、促进中性粒细胞的凋亡和巨噬细胞对凋亡细胞的吞噬等功能,使得炎症能够有良好转归。Rv D1已被证实在多种疾病,例如急性肾损伤、肺炎、胃肠道炎症、腹膜炎、疼痛等中发挥良好的抗炎作用,而在中枢神经系统中的,主要集中于Rv D1的镇痛效果以及其受体甲酰肽受体2(formyl peptide receptor 2,FPR2)在阿尔茨海默病中的作用,少数研究也探讨过作用于FPR2的其他激动剂在脑出血、脑缺血、蛛网膜下腔出血等疾病中的作用,但关于Rv D1对中枢炎症或其他方面作用的研究显得匮乏。于是本研究在实验室前期研究基础上,从对炎症产生广泛调节的物质(Rv D1)上着手,探讨Rv D1能否通过减轻EBI发挥SAH后神经保护的作用,并尝试探讨其潜在的作用机制。方法:本课题从体内体外两个方面探讨Rv D1在SAH后EBI中可能扮演的角色,体内模型以颈内动脉刺破造模,体外模型以血红蛋白刺激造模。首先应用免疫印迹和免疫荧光的方法研究了Rv D1受体FPR2在SAH后脑组织时程表达变化及细胞定位,并采用原代细胞培养的方式进一步确证FPR2的细胞定位;其次在体内动物模型中应用免疫荧光、免疫印迹和实时定量PCR等方法研究了不同剂量Rv D1对SAH后脑组织炎症反应即中性粒细胞浸润和胶质细胞激活的影响,并探究了其对炎症通路核因子-?B(Nuclear factor-?B,NF-κB)和丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)的影响;然后在体外原代小胶质细胞SAH模型中进一步探究了Rv D1对小胶质细胞表型极化的作用及潜在的作用机制;最后结合体内模型和体外原代神经元SAH模型,应用免疫印迹、免疫荧光、化学检测等技术探究了Rv D1对神经元凋亡的直接和间接作用,完善本课题的最初目的。结果:实验表明FPR2在SAH后表达是先升高后降低的,达峰在SAH后2天,体内细胞定位的研究显示FPR2主要表达于神经元而体外原代细胞免疫印迹结果显示FPR2不仅表达于神经元,在小胶质细胞中也可能有表达,而无论体内实验还是体外实验,FPR2都不在星形胶质细胞中表达;在体内实验和体外原代小胶质细胞实验中,Rv D1都显示出良好的抗炎特性,体现为抑制中性粒细胞浸润,减少促炎因子、趋化因子的分泌,抑制胶质细胞的激活,更进一步,体外实验不仅表明Rv D1显著的抑制了血红蛋白(hemoglobin,Hb)诱导的小胶质细胞促炎反应的发生,还提示其可能具有调控小胶质细胞表型转化的功能,同时,体内体外实验都表明,Rv D1可通过调节炎症通路NF-κB和MAPK来实现其作用,而具体调节的靶点可能是处于通路上游的肿瘤坏死因子受体相关蛋白6(TNF receptor associated factor 6,TRAF6)和白细胞介素-1受体相关激酶(interleukin-1receptor-associated kinase 1,IRAK1)蛋白。值得一提的是,体外实验表明在应用Rv D1的后期,促炎因子可能有一定程度的反弹性升高,这为Rv D1用药间隔可能也具有一定的提示作用。最后,体内实验也观察到Rv D1可减轻神经元的凋亡,而体外实验进一步证实了这种作用可通过Rv D1直接作用于神经元发挥作用,提示Rv D1在SAH后扮演并不单一的角色,可能涉及多种细胞类型及多条信号通路从而发挥多种作用。结论:本研究证实FPR2在小胶质细胞和神经元上都有表达,其激动剂Rv D1在SAH后脑损伤中能够发挥良好的抗炎作用,同时也具有一定的抗神经元损伤和凋亡的直接作用,揭示了FPR2作为干预靶点的潜在价值及Rv D1作为SAH后神经保护剂的潜在能力。
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