黄体酮受体信号通路在新生儿缺血缺氧性脑病中的作用和机制

Neonatal ischemic-hypoxic encephalopathy (HIE) is a brain injury syndrome caused by cerebral ischemia and hypoxia. Up till now, there is no effective treatment for it. Many studies have found that progesterone (PROG) has neuroprotective effects on adult traumatic and ischemic brain. We hypothesize that progesterone receptor (PR) signaling pathway plays an important role in the pathogenesis of HIE. We will use PR and its subtypes A and B (PRA, PRB) gene knockout mice to establish the mouse model of HIE. By using the methods of behavior, histochemistry, molecular biology and imaging, we will investigate: 1) role and mechanisms of PR signaling pathway in the pathogenesis of HIE; 2) neuroprotective effects of exogenous PROG on HIE and its mechanisms of action. We will provide the following innovations: 1) the anatomic and cellular distribution of PRA and PRB in the HIE brain, and their relationship to the selective vulnerability to ischemia in neonatal brain; 2) the different role of PR, PRA, and PRB in the pathogenesis of HIE, and their mechanisms of action; 3) neuroprotective effects of exogenous PROG on HIE, and its gender difference, optimal dose, mechanisms of action, and long-term behavioral effects.

新生儿缺血缺氧性脑病(HIE)是脑缺血缺氧所导致的脑损伤综合征，目前尚无有效的治疗药物。研究发现黄体酮对成年外伤及缺血性脑损伤具有保护作用。我们假设：黄体酮信号通路在HIE的发病机制中起重要作用。本课题将应用黄体酮受体（PR）及其亚型A,B（PRA，PRB）基因敲除的小鼠建立HIE模型，并通过行为学、免疫组织化学、分子生物学和影像学等方法，以研究：1.黄体酮受体及其亚型调节的信号通路在HIE的损伤过程中的作用与机制；2.外源性黄体酮对HIE的神经保护作用及机制。本课题将提供以下创新发现：1.PRA和PRB在HIE脑组织中的解剖学和细胞学分布，及其与新生儿脑组织缺血缺氧易损区的关系；2.PR、PRA和PRB在HIE的发病机制中的不同作用及机制；3.外源性黄体酮是否对HIE有神经保护作用，及其作用的性别差异、最佳剂量、作用机制和对行为学的远期影响。

新生儿缺血缺氧性脑病（NHIE）是脑缺血缺氧（HI）所导致的脑损伤综合征，目前尚无有效的治疗方法。既往的研究发现黄体酮对成年外伤性及缺血性脑损伤具有神经保护作用，然而，其对NHIE的作用尚不清楚。本项目建立新生小鼠缺氧缺血脑损伤模型和细胞培养模型，应用行为学、影像学（MRI）、电生理、组织学及分子生物学方法探讨黄体酮受体信号通路在NHI中的作用及机制，评估外源性黄体酮对NHIE的神经保护作用。本研究发现：1.黄体酮受体亚型广泛表达于脑组织内，HI后黄体酮受体亚型B（PRB）、黄体酮受体膜相关元件1 和2（PGRMC1和PGRMC2）在脑组织的表达显著增高；阻断PGRMC1可加重HI急性期脑水肿和神经元死亡以及成年后的认知功能障碍。结果提示，PRB、PGRMC1和PGRMC2参与HI的病理生理过程。2. 外源性黄体酮治疗可显著抑制缺血缺氧诱导的神经炎症因子的释放、减轻急性期脑损伤。然而，这种神经保护作用在雄性小鼠显著优于雌性小鼠，其机制可能与脑内神经生化物质的调节存在性别差异有关。结果提示外源性黄体酮对NHIE具有神经保护作用，但是其应用和疗效评估要考虑到性别差异。3.黄体酮对NHIE的最佳治疗时间窗及剂量组合是NHI后1小时低剂量（8mg/kg），和NHI后12小时中等剂量（16mg/kg）；低剂量和中等剂量均优于高剂量（32mg/kg）；缺氧缺血后早期治疗优于晚期治疗。4.黄体酮抑制Aβ1-42 诱导的小胶质细胞的激活及炎症因子的释放、减少神经元死亡。提示黄体酮可作为阿尔茨海默病（AD）发病机制的研究及药物开发的新靶点。5.黄体酮调控Toll样受体（TLRs）的表达。阻断TLR调节的MyD88信号通路可抑制缺血脑组织炎症反应的活化、上调干扰素beta1和血管内皮生长因子的表达；而TLR2基因敲除损害血脑屏障的完整性及突触传递功能。综上所述，本研究首次发现PGRMC在HI脑组织内的表达及其作用，首次评估黄体酮治疗NHIE的最佳时间窗和剂量，并探讨其作用的性别差异及机制，为阐明黄体酮受体信号中的作用及机制，以及黄体酮治疗NHIE的转化医学及临床试验研究提供理论和实验依据。