组蛋白去乙酰化酶-6通过调控免疫炎症反应促进脊髓损伤修复的机制研究

The inflammation and immunity are one of the most important pathological processes after spinal cord injury and play a critical role in functional recovery. The inhibition of histone deacetylases (HDACs) activity by broad-spectrum HDACs inhibitors is proved to be involved in regulation of inflammatory and immune response after SCI. Thus specific member of HDAC family may play an important role in inflammatory and immune response after SCI. In this study, HDAC6 knockout mice and HDAC6 specific inhibitor treated mice are subjected to SCI and their functional recovery is assessed through motor function and histological evaluation. Then high-throughput Micorarray technology and global protein acetylation assay (acetylome) technology are performed to detect the differentially expressed genes and differential acetylated proteins between HDAC6 KO and WT mice after SCI for further investigating the target proteins of HDAC6 in inflammatory and immune responses after SCI. This research could provide the theoretical basis for exploring more powerful therapeutic strategy to treat SCI through an intervention of inflammation and immunity.

免疫炎症反应是脊髓损伤后最重要的病理生理过程之一并在功能修复中起重要作用。组蛋白去乙酰化酶（Histone deacetylases, HDACs）活性抑制被证明参与免疫炎症反应的调控，所以HDACs家族成员可能参与脊髓损伤后免疫炎症反应的调控。本课题拟采用基因敲除和特异抑制剂研究HDAC6活性抑制在脊髓损伤修复中的作用。然后通过高通量的Micorarray技术和蛋白乙酰化组学技术来检测脊髓损伤后，HDAC6 基因敲除小鼠和野生型小鼠免疫炎症和神经再生相关差异表达基因以及差异化的乙酰化蛋白。通过信息组学方法分析HDAC6 基因敲除导致的乙酰化蛋白组学变化与差异表达基因涉及的主要信号通路之间的网络调控关系。进一步筛选出HDAC6的关键作用底物来研究其在脊髓损伤修复中调控免疫炎症反应的机制，为探索通过干预免疫反应进程来治疗脊髓损伤的策略提供理论基础。

免疫炎症反应是脊髓损伤后最重要的病理生理过程之一并在功能修复中起重要作用。组蛋白去乙酰化酶（Histone deacetylases, HDACs）被证明参与免疫炎症反应的调控，所以HDACs家族成员可能参与脊髓损伤后免疫炎症反应的调控。本课题采用基因敲除和特异抑制剂研究HDAC6活性抑制在脊髓损伤修复中的作用及其机制。我们发现，HDAC6 基因敲除小鼠或者HDAC6 特异性抑制剂TBSA处理，脊髓损伤后运动功能和组织结构修复都明显比野生型对照组明显提高。通过高通量的Micorarray技术分析发现，HDAC6 基因敲除小鼠脊髓损伤后免疫炎症反应明显降低，神经再生相关基因表达增加。进一步蛋白乙酰化组学技术来检测发现，HDAC6 基因敲除导致一系列蛋白乙酰化水平明显比野生型小鼠提高。在神经干细胞中敲除HDAC6发现对神经干细胞的增殖、分化没有明显影响，但是将LPS活化的野生型和HAC6 KO巨噬细胞与神经干细胞共同培养，发现HDAC6 KO的巨噬细胞细胞能减轻炎症因子对神经干细胞的增殖和分化的抑制作用，表明HDAC6通过免疫调控间接作用于神经元再生修复。在WT和HDAC6 KO的巨噬细胞进行代谢组学的检测，发现HDAC6 KO明显改变巨噬细胞的脂质代谢变化，造成细胞内脂滴的沉积，从而影响巨噬细胞的炎症反应。我们的研究阐明了HDAC6在脊髓损伤免疫调节过程中基因表达、乙酰化蛋白水平、脂质代谢的网络调控关系。进一步筛选出HDAC6的关键作用底物来研究其在脊髓损伤修复中调控免疫炎症反应的机制，为探索通过干预免疫反应进程来治疗脊髓损伤的策略提供理论基础。通过本项目的执行，发表SCI论文6篇和中文核心期刊论文3篇；申请专利6项目。