内源性硫化氢影响斑马鱼脑血管发育的机制研究

Hydrogen sulfide is now considered the third member of the gaseotransmitter family, along with nitric oxide and carbon monoxide. Hydrogen sulfide’s role on the peripheral vasculature involves vasorelaxation and proangiogenic effect. Though none has been reported about hydrogen sulfide’s role on cerebrovascular development, several studies have reported that hydrogen sulfide at a physiological concentration serves as neuroprotectant and neuromodulator. We took zebrafish as an experimental model and knocked down the hydrogen sulfide-producing enzymes cystathionine-β-synthase and cystathionine-γ-lyase, thus inhibiting endogenous hydrogen sulfide production. We found that the midbrain blood vessel density significantly decreased during 3-5dpf, which indicated that hydrogen sulfide is necessary for cerebrovascular development. Based on our previous work, we plan to furhter verify hydrogen sulfide’s proangiogenic effect on cerebrovascular development and explore related cellular and molecular mechanisms. This would be the first in vivo research on this topic and if successfully carried out, would probably provide potential references and insights for cerebrovascular disease treatment.

硫化氢已被广泛接受认为是继一氧化氮和一氧化碳后的第三个气体递质家族成员，硫化氢对外周血管系统的作用主要分为血管舒张作用和促血管生成作用。虽然国内外尚未有硫化氢对脑血管发育影响的报导，但已有多项研究表明生理浓度的硫化氢在中枢神经系统起着神经保护剂和神经调质的作用。我们以斑马鱼为实验模型，下调体内硫化氢产生酶胱硫醚β合成酶和胱硫醚γ裂解酶的表达，从而减少内源性硫化氢的产生，发现斑马鱼3-5dpf的中脑血管密度明显减少，说明硫化氢在斑马鱼脑血管发育过程中发挥了必要的作用。我们拟在前期实验的基础上，采用形态学和分子细胞生物学的多种实验方法，进一步验证并探索内源性硫化氢促进脑血管发育的作用及其相关细胞和分子机制。本课题将首次在体研究内源性硫化氢对脑血管发育的影响，阐明硫化氢对脑血管发育的影响及机制，可能对硫化氢治疗脑血管疾病具有潜在启示意义。

在课题资助下，在四年的研究中取得了以下进展：.1. 课题组通过利用CRISPR/Cas9技术分别下调和敲除斑马鱼硫化氢产生酶，能够显著抑制斑马鱼脑血管发育。增加硫化氢供体GYY4137能够改善下调cbs和cth所导致的脑血管发育障碍。表明内源性硫化氢通过NOS/NO通路促进斑马鱼脑血管生成。.2. 课题组将过表达RBM8A病毒注射至AD小鼠海马内，发现AD小鼠海马内淀粉样生成显著减少，且学习认知相关的行为明显改善。进一步研究发现，过表达RBM8A可以显著促进小鼠海马神经元新生并且可以减少神经元病理性损伤坏死。.3. 课题组建立慢性偏头痛小鼠模型，发现在三叉神经尾核（TNC），初级躯体感觉皮层(SSp)、杏仁核外侧核(LA)、初级视觉区(VISp)和时间关联区 (TEa)中检测到Egr1表达信号的升高，使用托吡酯治疗发现可以改善慢性偏头痛小鼠模型的畏光行为，且Egr1表达增加在TNC中完全逆转。.4. 课题组通过16S rRNA基因测序比较了26名偏头痛患者与29名健康受试者的口腔微生物群落。表明与健康受试者相比，偏头痛患者口腔微生物群的组成存在显着差异。.5. 课题组纳入26名惊恐障碍（PD）患者和40名健康对照患者，通过16S rRNA测序方法发现两组患者中的口腔生物群落组成具有显著差异。 .6. 课题组纳入726名良性阵发性位置性眩晕（BPPV）患者和 502名正常患者，通过二代测序针对VDR、LOXL1和LOXL1-AS1基因共30个突变位点进行检测，发现在1个位于LOXL1基因内含子区域内的单核苷酸突变 (SNV) rs1078967，其等位基因频率存在明显差异，提示在中国人群中BPPV患者rs1078967突变风险更为显著。.7. 课题组对1827 名精神分裂症患者（SCZ）和1004名正常对照者的全外显子组序列进行靶向测序。在患者中发现的九个非同义罕见变体 p.Glu96fs、p.Arg127X、p.Val145Ile、p.Ala177Thr、p.Arg269Gln、p.Asn312His、p.Glu319Lys、p.Gln340X 和 p.Ile347Val，其中八个位于重要区域都可能影响 AMPAR 的表达或功能，并通过调节 PSD95 和 AKAP79/150 的棕榈酰化来影响突触可塑性。