碱性成纤维细胞生长因子对创伤性脑损伤后血脑屏障的修复作用及其机制研究

The damage of blood brain barrier (BBB) after the traumatic brain injury (TBI) plays an important role for the prognosis of TBI. Thus, drugs protecting the BBB could be a promising management strategy for treatment of traumatic brain injury. Blood brain barrier integrity is mainly depended on the presence of tight junctions and endothelial dysfunctions.In our previous studies we have found that exogenous bFGF attenuate the TBI-induced Evans Blue leakage in BBB permeability. Meanwhile, bFGF could also up-regulate the levels of zonula occludens-1, occludin, and claudin-5.In another hand bFGF attenuate the oxygen and glucose deprivation-induced blood brain barrier dysfunctions in brain endothelial cells. Based on the early research fundament, this project uses the traumatic brain injury models, evaluate the effect and mechanisms of bFGF on the blood brain barrier integrity; co-cultures endothelial cells and astrocytes to establish BBB model in vitro, uses the corresponding inhibitors or siRNA to clarify the mechanisms of FGF to PI3K-Akt-Rac1 signaling pathway with tight junctions. Intend to supply new sight and pharmacal target for the therapy and recovery of traumatic brain injury, also to establish the completely and deeply theoretical foundation for the development of new drugs with bFGF and the other growth factors.

创伤性脑损伤(TBI) 后血脑屏障(BBB) 的破坏是继发性脑损伤致死的重要原因。有效修复BBB是治疗创伤性脑损伤主要手段之一。细胞间紧密连接和黏附连接对于维护BBB完整性的非常重要。我们前期研究发现在TBI大鼠模型中脑室内注射bFGF可以减少伊文斯蓝染料在脑室内的扩散，且bFGF可以减少在缺糖缺氧条件下脑微血管内皮细胞对亲水性大分子的通透性，并上调ZO-1，Occludin 和Claudin-5等蛋白。本课题拟在前期工作的基础上，采用液压TBI模型首次探讨TBI后bFGF对BBB的通透性的影响及其机制；通过内皮细胞和星型胶质细胞共培养建立体外BBB模型，并用相应的抑制剂或siRNA阐明bFGF是否通过PI3K-Akt-Rac1信号通路影响紧密连接和黏附连接相关蛋白，从而促进BBB的修复。本项目旨在为TBI的治疗提供新的思路，也为 bFGF 等生长因子类药物的新药开发奠定理论基础。

创伤性脑损伤(TBI)是一种极其严重的神经系统性损伤，能够引起一系列疾病，导致终身疾病，甚至死亡。血脑屏障(BBB)主要是由脑微血管内皮细胞，星形神经胶质细胞终足，周细胞和基底膜组成的一种选择性屏障，内皮细胞间通过紧密连接蛋白连接而成，从而调节细胞旁通透性维持细胞内外环境稳定。碱性成纤维生长因子(bFGF)能够维持血管的完整性，促进血管再生，在脑外伤模型中对血脑屏障的修复作用已有文献报道，但是具体机制的研究并不是很清楚。本文旨在阐明外源性的bFGF对创伤性脑损伤后血脑屏障的修复作用及其机制的研究。在体内实验中，我们通过建立小鼠脑外伤模型，给予bFGF之后再进行脑损伤，结果发现小鼠的神经功能受到了保护，伊文思蓝和FITC-dextran渗透量明显降低，另外bFGF可以提高紧密连接蛋白（claudin-5、occludin、ZO-1）和粘附蛋白（p120-catenin、β-catenin）的表达，紧密连接相关蛋白表达上调表明小鼠血脑屏障得到修复，bFGF对小鼠血脑屏障具有保护作用。在体外实验中，我们用OGD作用HBMECs模拟体内脑创伤模型，发现OGD作用之后细胞间通透性显著上升，FITC-dextran渗透量增加，紧密连接相关蛋白下调，而bFGF可以促进细胞紧密连接相关蛋白的上调。另外我们还发现在动物脑组织标本中bFGF可以上调PI3K/Akt 信号通路，并在HBMECs上得到了进一步的证实。我们还引入了PI3K/Akt通路的抑制剂LY294002，结果显示当阻断这一信号通路时，bFGF对紧密连接相关蛋白的保护作用都被部分抑制了。另外，为了确定Rac1在整个实验中的重要性，引入Rac1 siRNA抑制Rac1活化，抑制了bFGF对血脑屏障的保护作用。因此，我们得出结论bFGF的保护作用是通过激活PI3K/Akt/Rac1 信号通路。总而言之，我们的研究显示bFGF能够促进TBI小鼠以及HBMECs血脑屏障的修复，使紧密连接蛋白和粘附蛋白表达量增加，达到其修复作用主要是通过外源性bFGF激活PI3K/Akt/Rac1信号通路抑制RhoA的活性，进而修复血脑屏障的完整性。