二甲双胍调控内皮细胞/周细胞之间ET-1/ETRA 通路改善脑梗死后无复流的机制研究

The no-reflow phenomenon after cerebral infarction is closed related to prognosis for stroke. We previously found that metformin could alleviate stroke symptom via activating AMPK, which affected endothelial ET-1 secretion and pericyte constriction triggered by ET-1. We will explore the related mechanisms in vivo and in vitro with methods such as transwell co-culture system, Silicone Rubber Substratum Technique, Western blotting, immunocytofluoresence, MRI DWI and PWI sequences ，PET and so on. Firstly, we will observe the effect of metformin on stroke with increasing reperfusion, reducing ischemic volume and improving prognosis. Secondly, we will prove that metformin not only inhibit endothelial cells’ ET-1 synthesis and secretion, but also prevent pericyte constriction induced by ET-1, both of which is involved in the reperfusion improvement after stroke. Our study would provide clue for developing new therapeutic strategy for stroke.

脑梗死后无复流现象是影响疾病预后的重要因素。我们前期研究发现，二甲双胍能通过激活AMPK，影响内皮细胞/周细胞ET-1/ETRA 收缩通路，改善脑梗死预后。本项目将以内皮细胞分泌ET-1诱导周细胞收缩为突破点，在动物和细胞水平上，通过二甲双胍干预，采用transwell小室共培养体系、硅橡胶基质实验、Western blotting、免疫荧光技术、磁共振灌注成像、PET等多种技术相结合的实验方法，阐明二甲双胍通过激活AMPK，一方面抑制内皮细胞分泌ET-1；另一方面抑制内皮细胞ET-1释放介导的周细胞收缩，缓解无复流、减小梗死体积及改善预后。二甲双胍缓解脑梗塞后无复流现象使之有望成为与血管开通治疗同步进行的重要治疗手段。

二甲双胍是一种具有强大降血糖作用的一线治疗糖尿病药物。研究报道，二甲双胍可以改善脑梗死患者预后，并且这种作用与其降血糖作用无关。然而，其具体保护机制仍不清楚。在本项研究中，我们通过在体（SD大鼠）构建短暂性大脑中动脉闭塞（tMCAO）模型，及体外（人脐静脉内皮细胞，HUVECs）构建葡萄糖和氧气剥夺/复氧 (OGD/R)模型，探索二甲双胍在脑缺血再灌注 (I/R) 损伤中的作用和具体机制。在体实验结果表明，低剂量二甲双胍（10 mg/kg）急性治疗通过减小SD大鼠脑梗死体积，减轻脑水肿，减少缺血半暗带区神经元凋亡，改善大鼠神经功能缺损评分。二甲双胍通过上调缺血半暗带区中AMP 活化蛋白激酶 (AMPK) 和 cAMP 反应元件结合蛋白 (CREB) 的磷酸化水平，增加脑源性神经营养因子 (BDNF) 的表达。体外实验结果表明，OGD/R 条件下低浓度二甲双胍 (20 μM)通过激活AMPK/CREB 通路，促进 HUVECs表达BDNF。Transwell 小室实验表明，OGD/R 条件下用二甲双胍处理的 HUVECs 可减少神经元（SH-SY5Y 细胞）凋亡，HUVECs对SH-SY5Y 细胞的保护作用可能通过BDNF起作用。总之，我们的研究表明，二甲双胍可能通过激活 AMPK/CREB 通路上调脑缺血半暗带区 BDNF 水平，从而在脑 I/R 损伤中发挥保护作用。