TLR4/MYD88/NF-κB信号通路在虾青素对蛛网膜下腔出血后脑损伤保护作用的机制研究

Brain injury is the primary cause of poor prognosis in subarachnoid hemorrhage (SAH). And there is no effective treatment. Based on the latest research in the world, oxidative damage and inflammatory response played important roles in the development of brain injury after SAH. Astaxanthin (ATX) is the most potent antioxidant in the nature world. And mounting studies mainly centered on the mechanism of anti-oxidative. In our previous study, we also proved that ATX could ameliorate oxidative stress in the SAH. However, few studies concentrated its other functions. We previously found that ATX could also reduce inflammation response in the SAH, and inhibit NF-ĸB related pathway. These findings are consistent with previous studies. Hence, we will use RNAi in both vivo and vitro with the methods of molecular biology and histology combined to analyze the potential role of TLR4/MYD88/ NF-ĸB in the anti-inflammation of ATX in SAH. The current study will establish a new rationale for the neuro-protective effects of ATX, and provide a novel therapeutic strategy for clinical translational research of ATX.

蛛网膜下腔出血后脑损伤是SAH不良预后的重要原因，但目前仍无有效治疗方案。国内外研究发现，SAH后氧化损伤与炎症反应在脑损伤发生发展过程中起关键作用。虾青素是自然界最强的抗氧化剂，国内外大量研究围绕其强抗氧化机制展开。而前期我们同样证实虾青素能够显著减轻SAH后脑组织氧化应激损伤，但是鲜有研究关注其其他保护作用。申请人在前期研究基础上发现虾青素同样能够减轻SAH后炎症损伤，并且抑制NF-ĸB相关通路，与国内外相关研究报道吻合。因此，本课题将围绕TLR4/MYD88/NF-ĸB信号通路是否在虾青素对抗SAH后炎症反应起重要作用进行展开，拟通过体内、体外两个范畴，在上下游分别应用RNA干扰及过表达技术，结合分子生物学及组织形态学研究进行验证。通过本课题可为虾青素中枢神经保护作用提供新的机制，为后续虾青素临床转化研究提供新的治疗策略。

蛛网膜下腔出血（SAH）后继发脑损伤是SAH患者不良预后的主要原因，然而目前仍缺乏有效的治疗手段。虾青素是自然界最强的天然抗氧化剂，国内外大量研究围绕虾青素的强抗氧化特性展开，却忽略了虾青素其他生物学作用，包括抗炎特性。课题组前期实验发现虾青素能够减轻SAH后炎症损伤，并抑制炎症反应中枢NF-κB激活，但其具体分子作用机制并不明确。结合国内外相关研究报道，课题组提出虾青素可能通过调控TLR4/MYD88/NF-κB减轻SAH后继发炎症损伤。本课题通过构建体内视交叉池注血SAH模型及体外神经元和小胶质细胞共培养SAH模型证实虾青素能够减轻体内、体外SAH模型炎症刺激，改善SAH后动物神经功能预后。同时在体内、体外实验中均证实虾青素能够抑制TLR4/MYD88/NF-κB信号通路激活，并证实SAH后TLR4/MYD88/NF-κB炎症信号通路主要通过小胶质细胞活化起作用。此外，课题组进一步对TLR4/MYD88/NF-κB炎症信号激活的源头进行了探索，证实HMGB1和Prx2蛋白作为DAMP家族分子在TLR4/MYD88/NF-κB信号通路激活过程中起重要作用。同时，课题组发现两种DAMP家族分子均受SIRT1去乙酰化调控。应用虾青素能够激活SIRT1信号通路，减少HMGB1乙酰化水平，抑制下游TLR4/MYD88/NF-κB信号通路激活，减轻SAH后续炎症反应。相反， SIRT1特异抑制剂sirtinol能够抑制SAH后SIRT1表达升高，增加乙酰化HMGB1，诱导TLR4/MYD88/NF-κB信号通路激活，逆转虾青素对SAH后继发脑损伤的保护作用。此外，课题组还证实SIRT1自身能够调控ac-FOXO、ac-NF-κB、ac-P53乙酰化水平，并交互调控Nrf2信号通路减轻SAH后氧化应激损伤、炎症刺激及神经细胞凋亡等。除TLR4/MYD88/NF-κB参与调控SAH后炎症反应，课题组另外发现NLRP3炎症小体与SAH后炎症损伤密切相关，抑制SAH后NLRP3炎症小体活化能够减轻小胶质细胞活化，减少神经元凋亡，并提高SAH动物模型功能预后。通过本项研究不仅对虾青素在SAH后脑保护作用中的分子机制有了全新的认识，同时进一步明确了SAH后继发脑损伤的相关分子机制，为今后SAH临床治疗提供了新的治疗靶点和治疗策略。