Nrf2抑制ROS/MMPs通路以缓解脑出血所致白质损伤的机制研究

Intracerebral hemorrhage ICH)can cause cognitive dysfunction, even dementia, which is still lack of the effective therapeutic measurement.Our previous clinical study indicated that white matter lesion (WML) was an important risk factor for post-ICH dementia. Our basic research found there was obvious WML in ICH mouse models. Nrf2 signaling pathway is an important protective pathway for biosome against various types of oxidative stress. By using Nrf2 knockout mice, we found that Nrf2 pathway was able to attenuate WMLs through depressing MMP-9 mediated inflammatory pathway, to improve proliferation of glial cells as well as cognitive function. All above primary findings suggest us to speculate that Nrf2 mediated WMLs restoration will be a promising strategy. Based on this, in the current project, we are trying to use multiple methods including Nrf2 knock out, gel zymography, immunoblotting, immunofluorescence, quantitative PCR as well as behavior tests in order to indentify our speculations by testing the change of expression of MMPs and MMPs-mediated anti-inflammatory mediators, proliferation of glial cells, extent of WMLs as well as cognitive impairment before and after Nrf2 inhibition and activation post ICH. We aim to 1)explore the mechanism of post ICH cognitive impairment; 2) provide the new perspective of protecting ICH patients from cognitive impairment and also developing new anti-dementia therapy.

脑出血能导致认知功能障碍、甚至痴呆，目前仍缺乏治疗措施。我们前期临床研究发现脑白质损伤是脑出血后痴呆的重要危险因素,前期基础研究发现脑出血后白质损伤显著。Nrf2通路是生物体抵御各种氧化应激的重要保护通路。我们预实验利用Nrf2基因敲除小鼠，发现Nrf2抑制MMPs参与的炎症反应,改善脑出血后白质损伤、促进胶质细胞增殖、改善认知功能。这提示Nrf2介导的脑白质损伤后修复是一个治疗脑出血后认知障碍的新方向。本课题拟通过：1）细胞实验验证：血红蛋白刺激小胶质细胞释放ROS,激活MMPs,导致少突胶质前体细胞（OPC）凋亡；Nrf2干预能下调ROS及MMPs表达，增加OPC存活率；2）使用Nrf2基因敲除小鼠脑出血模型验证：Nrf2能抑制ROS/MMPs，促进OPC增殖分化，促进髓鞘及轴索修复，并改善认知功能。从而阐明脑出血后白质损伤及修复、认知功能障碍及改善的机制，为其预防和治疗提供新的视角。

脑出血(ICH)是一种高致死率和致残率的疾病，但我们对脑出血后白质损伤及其相关机制的认识还比较有限。本研究拟通过研究脑出血后炎症反应→MMPs 激活→WML 形成→认知功能下降这一系列改变，及 Nrf2 与上述改变过程之间的关系，将进一步阐明脑出血后 WML 的形成及认知损伤产生的机制。.在本研究的动物模型部分，我们证实了MMP9与Nrf2在脑出血导致的白质损伤与修复中的作用关系。我们发现，在WT小鼠的胶原酶诱导的脑出血（ICH）模型中，MMP9在白质中表达增高，使用MMP9的抑制剂进行干预，可以减轻血肿周围纹状体的白质损伤，相应的损伤标记物下调。同时，MMP9抑制剂的干预下调了氧化应激标记物的表达，抑制了星形胶质细胞与小胶质细胞的活化，减少了细胞变性，减轻了铁质沉积，但并未增加髓鞘增值细胞（少突胶质前体细胞 OPC）的表达。提示MMP9通过上述多种作用参与了脑出血后白质损伤，通过抑制MMP9产生的上述作用, 能减少白质损伤的发生。同时，我们观察到在Nrf2KO小鼠的ICH模型中，MMP9在脑白质中的表达较WT小鼠ICH模型升高，上述ICH后损伤均较WT小鼠更重。在使用MMP9抑制剂干预后，对Nrf2KO模型的脑白质同样起到保护作用。这些结果表明, Nrf2对脑出血后的白质损伤有保护作用，该作用通过抑制MMP9及其介导的氧化应激通路发挥效应。.在临床试验部分结果提示：1. 多因素回归模型显示教育、血肿体积、颞叶内侧萎缩是脑出血后短期认知功能下降的独立危险因素；2. 在大样本卒中队列中，筛查出包括脑白质变性评分在内的7个变量，构建出脑卒中后短期认知功能下降的预测模型，简便快捷的识别卒中后认知功能损伤高危患者。再次提示脑白质损伤对包含脑出血在内的脑卒中的认知功能损伤有重要的预测价值。.从这项研究中，动物研究部分获得的结论将推进我们对脑出血后白质损伤及修复的认识，对未来的临床前研究产生积极作用；临床研究部分的结论能够指导我们对脑出血后认知损伤的高危患者的筛查，有显著的实用价值和临床意义。