外泌体包裹SIRPα变异体诱导红细胞吞噬调控脑出血后脑损伤的机制研究

Intracerebral hemorrhage is associated with high morbidity and mortality. Brain injury is an important factor for its poor prognosis. Our previous studies have demonstrated that improving the efficiency of erythrocyte clearance after intracerebral hemorrhage can reduce brain damage. The interaction between CD47 on the erythrocyte surface and SIRPα on microglia/macrophage is important for regulating microglial / macrophage polarization and of erythrophagocytosis. Knocking out CD47 on erythrocytes can induce microglial M2 polarization and accelerate the erythrocyte clearance after cerebral hemorrhage, which can alleviate the brain injury. However, the underlying mechanisms remain unclear and clinical transformation is lacking. In this study, we intend to use exosome harboring SIRPα variants, to block the CD47-SIRPα signaling pathway between red blood cells and microglia/macrophages after intracerebral hemorrhage, in vivo and in vitro. We The microglial/macrophage polarization and erythophagocytosis will be observed and their relationships with acute and chronic brain injury after cerebral hemorrhage will be evaluated. With the combined techniques of lentivirus transfection, gene knockout tools, molecular and animal experiments, we will take effort to seek out the underlying mechanisms of CD47-SIRPα Signal regulating microglial/macrophage polarization, which may provide new targets and new ideas for the translational studies on the treatment of intracerebral hemorrhage.

脑出血后致死、致残率高，脑损伤是其预后不良的重要原因。前期研究证明，红细胞表面的CD47与小胶质/巨噬细胞表面SIRPα间的信号交互是调节小胶质/巨噬细胞极化并执行红细胞吞噬功能的重要环节。敲除红细胞表面的CD47分子可以诱导小胶质细胞向M2型极化并加速脑出血后红细胞的清除，减轻脑损伤。但其具体机制仍不明确，也缺乏临床转化的手段。本课题拟利用外泌体作为载体装载SIRPα变异体，通过体内实验及体外实验阻断脑出血后红细胞与小胶质/巨噬细胞间CD47-SIRPα信号通路，观察巨噬细胞极化趋势以及其对红细胞吞噬的影响，分析其与脑出血后急慢性远期脑损伤的关系；进一步运用慢病毒转染、基因敲除等遗传工具，并通过分子技术及动物实验相结合，系统地解析CD47-SIRPα信号调控小胶质/巨噬细胞极化的机制，为脑出血的治疗提供新靶点，并有望为脑出血治疗的转化医学研究提供新思路。

脑出血发病率逐年增加，其居高不下的死亡率和致残率为家庭与社会带来了沉重的负担。但遗憾的是，目前并没有针对脑出血的特异性靶向药物，已临床应用的药物也都疗效不理想。小胶质细胞活化后引起的白质损伤是脑出血后继发性脑损伤的重要原因之一。目前研究已经证实通过调节小胶质细胞极化可减轻脑出血后的白质损伤，改善远期神经功能障碍。高亲和度的SIRPα变异体可与机体自身的SIRPα竞争，阻断CD47-SIRPα信号复合体传递的“别吃我”信号，加强小胶质细胞/巨噬细胞对靶细胞的吞噬作用，但是血脑屏障对其的限制阻碍了SIRPα变异体在各类中枢神经系统损伤中的研究与应用。.因此，我们借助外泌体良好的组织穿透性，将高亲和度的SIRPα变异体用外泌体装载，以帮助其更好的穿越血脑屏障。我们首先观察了使用SIRPα变异体外泌体，小鼠脑出血后血肿的吸收情况，检测了小鼠脑出血后急性期和远期的神经功能及白质损伤情况，发现SIRPα变异体外泌体可明显加快小鼠脑内血肿的清除速率，减轻白质损伤，改善小鼠脑出血后的神经功能障碍。接下来，我们验证了脑出血后小胶质细胞极化状态的时间依从性，探索了SIRPα变异体外泌体对小胶质细胞/巨噬细胞极化和Treg细胞的调控和作用。最后通过体外实验更进一步探讨了SIRPα变异体外泌体对脑出血后小胶质细胞极化调控的作用机制，最终得出以下结论：1） SIRPα变异体外泌体可加快小鼠脑出血后血肿清除速率，减轻白质损伤，改善感觉运动神经功能和认知功能障碍；2） SIRPα变异体外泌体参与调节小鼠脑出血后小胶质细胞的极化，促进小胶质细胞向M2亚型极化，抑制其向 M1亚型极化。同时SIRPα变异体外泌体可在血肿周围区募集CD4+CD25+ Treg细胞；3） SIRPα变异体外泌体可通过抑制p38 MAPK/STAT1信号通路对脑出血后小胶质细胞极化进行调控，抑制其向促炎的M1亚型极化；4） SIRPα变异体外泌体通过激活PI3K/Akt/mTOR信号通路调节脑出血后小胶质细胞极化，促进其向抑炎的M2亚型极化，这一过程需要CD4+CD25+ Treg细胞的协同。