脑微血管内皮细胞TREK-1参与脑缺血后血脑屏障结构破坏与功能失调的机制研究

The blood-brain barrier (BBB) plays an instrumental role in microenvironment homeostasis of neurovascular unit. However, the underlying mechanisms of BBB injury remain unclear. Brain inflammation can both cause and result from BBB dysfunction. Previous research have showed that TREK-1(TWIK- related potassium channel-1) is key in inflammation-related BBB dysfunction through downregulation of the expression of cellular adhesion molecules, and leukocyte trafficking into CNS. In our preliminary study, we found that TREK-1 influenced BBB permeability, leukocytes infiltration and expression of inflammatory cytokines after focal ischemia. In the present research, we would investigate the role of TREK-1 on BBB dysfunction after cerebral ischemia and the underlying mechanism in vitro and in vivo using TREK-1 knockout mice. Our research result will offer a new therapeutic intervention and theoretical basis for the treatment of ischemic stroke.

血脑屏障在维持神经血管单元微环境的平衡和稳态中发挥重要作用，但脑缺血后血脑屏障结构功能损伤的具体分子机制目前仍不清楚。炎症反应与血脑屏障的破坏及功能障碍密切相关，互为因果，在脑缺血的病理过程中具有重要作用。既往研究表明，双孔钾通道TREK-1(TWIK- related potassium channel-1)参与内皮细胞粘附因子的表达，白细胞浸润等，在炎症诱导的血脑屏障破坏及功能失调中发挥重要作用。我们前期采用转基因小鼠模型研究发现TREK-1参与脑缺血后血脑屏障通透性的改变，炎症细胞浸润及炎性因子表达，因此本项目拟进一步从分子、细胞、整体水平研究TREK-1在脑缺血后血脑屏障结构破坏及功能失调中的具体作用，并进一步探讨其涉及的信号分子机制，为脑缺血神经保护的研究提供新的理论依据及干预靶点，为开发新的神经保护药物奠定理论基础。

背景：早期研究表明TREK-1可降低全脑缺血的死亡率而具有神经保护作用，而最新研究证明TREK-1由于可以稳定血脑屏障减少外周血淋巴细胞向中枢神经系统的浸润而对多发性硬化具有保护作用，因此本研究旨在探讨脑微血管内皮细胞TREK-1在脑缺血后血脑屏障结构破坏与功能失调的可能机制。.方法与结果：首先，为明确TREK-1在脑各细胞的表达情况，对成年小鼠大脑切片进行免疫荧光染色，证实了TREK-1高表达于神经元、星形胶质细胞，在少突胶质细胞前体细胞、少突胶质细胞、内皮细胞也有表达，而小胶质细胞的TREK-1表达未成功鉴定。通过PCR与Western Blot鉴定证明TREK-1敲除小鼠的成功构建，并发现TREK-1敲除未影响脑Willis循环的前、后交通动脉以及大脑中动脉供血区的分布，也没有改变大脑皮层、纹状体、海马的微血管密度，同时，微血管内皮细胞的紧密连接蛋白ZO-1以及星形胶质细胞终足上的水通道蛋白AQP4也未发生变化，但是，TREK-1敲除显著降低了小胶质细胞在皮层、纹状体、海马的密度。激光散斑监测成年雄性WT与TREK-1敲除小鼠MCAO 60分钟过程，发现大脑中动脉的缺血面积、血流下降程度、再灌注均无差异，激光多普勒监测也重复出血流下降、再灌注程度无差异，在再灌注72小时后，TREK-1敲除小鼠的体重、脾脏质量指数、存活率均稍高于WT小鼠，但未达统计学差异，然而，TREK-1敲除小鼠的神经功能缺损、梗死体积均显著低于WT小鼠，而脑水肿体积无差异；利用成年雌性WT与TREK-1敲除小鼠以及TREK-1特异抑制剂Spadin干预成年雄性WT小鼠也获得同样结果。.结论:不同于以往研究结果，本研究发现TREK-1的敲除或抑制对脑缺血具有显著保护作用，其保护作用除与血脑屏障之外，可能与小胶质细胞的功能有关。此外，该研究提示未来通过Spadin抑制TREK-1以保护脑缺血具有广阔的临床应用前景。