TNFα–NFкB信号通路在局灶性脑缺血后作用的研究

Tumor necrosis factorα( TNFα) through binding to its receptor to activate NFкB signaling pathway plays an important role in various pathophysiological process after cerebral ischemia. The recovery of neurological function after ischemic stroke is closely related with the reduction of cell death in acute phase and the promotion of neural plasticity, neurogenesis and angiogenesis in convalescence. There is still controversial about the neuroprotective effect of TNFα-NFкB pathway in acute phase after ischemic stroke. No reports about the effect of TNFα-NFкB pathway on neural plasticity in convalescence phase after ischemic stroke. The project will establish the barrel cortex ischemic model to observe the alteration of TNFαand its signal transduction pathway on cerebral protection and neurovascular remodeling after cerebral ischemia. The gene knockout mice will be used to observe the role of TNFR1 , TNFR2 and NFкB in inflammatory response, neurogenesis, angiogenesis and the recovery of neurological function after focal cerebral ischemia. We also investigate the effect of TNFα-NFкB signal on the cell viability, proliferation and migration of the neurons, vascular endothelial cells and neural stem cells isolated from the gene knockout mice after hypoxia treatment. Also, we will test the plasma levels of TNFα、TNFR1、TNFR2 and NFкB of ischemic stroke patients at different time points to explore the relationship between TNFα-NFкB pathway and prognosis of ischemic stroke.

肿瘤坏死因子α通过与其受体结合激活NFкB信号通路在脑缺血后的病理生理过程中具有重要作用。脑梗死后神经功能的恢复与急性期减少细胞死亡、恢复期促进血管新生及神经重塑密切相关。TNFα-NFкB信号通路在脑梗死急性期是否具有神经保护作用尚无定论,在恢复期血管新生、神经再生作用未见报道。临床上亦缺乏TNFα及相应受体在脑梗死患者不同时期表达特点及其作用的研究。本研究将建立Barrel皮质缺血模型对比研究TNFR-1、TNFR-2和NF-кB基因缺陷在局灶性脑缺血后炎性反应、神经发生、血管新生和神经功能恢复中的作用；观察TNFα-NFкB信号通路对分离培养的上述基因缺陷小鼠神经元、血管内皮细胞及神经干细胞缺氧后的耐受、增殖、迁移的影响；检测脑梗死患者在发病后不同时间外周血TNFα、TNFR-1、TNFR-2和NFкB的表达情况及其功能恢复情况，以明确TNFα-NFкB信号通路在脑梗死后的作用。

缺血性卒中发生后，颅内发生一系列病理生理变化，其过程包括钙离子超载、兴奋性毒性、神经细胞受损或死亡、炎症反应等。炎症反应不仅是一个单纯的缺血后的反应，它在缺血性卒中整个疾病过程中发挥重要作用。然而，对于缺血性卒中的具体分子机制，在炎症反应过程中可能发挥重要作用的基因尚不完全清楚。本研究应用RNA-seq技术，对小鼠局灶性脑缺血后不同时间点（D1, D3, D7, D14, D21）缺血灶脑组织以及对照组进行基因表达谱测序，筛选出不同时间点差异表达的基因；对不同时间差异表达基因KEGG pathway功能分析；进一步选出在5各时间点同时存在的炎症反应相关基因，并分析促炎和抗炎相关基因表达水平的动态变化。结果：在局灶性脑缺血后不同时间点（D1, D3, D7, D14, D21），差异表达基因的数量逐渐增多。差异表达基因涉及18个KEGG 信号通路，其中功能相关的信号通路中以炎症反应信号通路为主，其中包括TNF信号通路。筛选了87个可能在炎症反应中发挥重要作用的基因。促炎相关基因（CD16, CD32, CD86, CD11b, TNF-a, IL-1b）在第1天开始升高，第14天达到高峰，之后逐渐下降或者保持较高的表达水平；抗炎相关基因（Arg1 和 Ym1）在第1天达到高峰，IL-10在第7天达到高峰，TGF-β 和 CD206在第14天达到高峰。科学意义：所有的这些结果可能为缺血性卒中的分子机制的研究奠定了基础，同时对人缺血性卒中的治疗提供了一定的指导性意义。