麻醉药右美托咪定通过促进脑微血管内皮分泌CCN1保护血脑屏障的机制研究

It is of great clinical significance to clarify the effects of general anesthetics and its underlying mechanism. Recent studies show that some of inhaled anesthetics may be involved in the disruption of the blood-brain barrier and changes of the homeostasis of micro-environment in brain. Our recent studies showed that the anesthetics dexmedetomidine played a role to protect the blood-brain barrier; the results of Microarray analysis showed that the potential target gene of dexmedetomidine is CCN1, and dexmedetomidine promotes the secretion of CCN1 from cerebral microvascular endothelial cells, and the purified protein of CCN1 has protective effect in maintenance of the blood-brain barrier. Here we raised the hypothesis that dexmedetomidine promotes the secretion of CCN1 from cerebral microvascular endothelial cells, and then the released CCN1 interacts with the specific integrin receptor, which help to maintain the integrity of the blood-brain barrier. In this study, the molecular mechanisms of dexmedetomidine in protecting the blood-brain barrier from disruption will be explored, and the blocking effect of dexmedetomidine to attenuate the damage of the blood-brain barrier induced by inhalation anesthetics isoflurane will be analyzed. A new signaling pathway induced by dexmedetomidine to regulate the permeability of the blood-brain barrier will be shown, which will expand our understanding of the mechanism of dexmedetomidine and provide a new research highlight to the study of the effects of general anesthetics.

阐明全身麻醉药作用的分子机制具有重要的临床指导价值。新近研究指出，一些吸入麻醉药可能参与破坏血脑屏障进一步影响大脑微环境的稳定，造成脑损伤。申请者首次通过体内和体外实验发现，静脉麻醉药右美托咪定具有保护血脑屏障的作用；通过基因芯片筛选，申请者找到了右美托咪定的潜在靶分子——CCN1蛋白，观察到右美托咪定可以促进脑微血管内皮细胞分泌CCN1，且CCN1蛋白具有保护血脑屏障的作用。这促成了本项目的工作假说，即右美托咪定通过促进脑微血管内皮细胞分泌CCN1，作用于血脑屏障上的相应整联蛋白受体，从而维护血脑屏障完整性，减轻脑损伤。本项目拟深入分析右美托咪定保护血脑屏障的分子机制，并探讨右美托咪定对吸入麻醉药异氟烷破坏血脑屏障的阻断作用。本项目可望鉴定一条新的由右美托咪定启动的调控血脑屏障通透性的信号通路，拓展我们对右美托咪定作用机理的认识，并为全身麻醉药作用机制的研究提供新的切入点。

项目背景：申请者首次通过体内和体外实验发现，静脉麻醉药右美托咪定具有保护血脑屏障的作用。本项目拟深入分析右美托咪定保护血脑屏障的分子机制，鉴定一条新的由右美托咪定启动的调控血脑屏障通透性的信号通路，拓展我们对右美托咪定作用机理的认识，并为全身麻醉药作用机制的研究提供新的切入点。.主要研究内容：体外实验分析右美托咪定保护血脑屏障的分子机制，动物实验分析右美托咪定保护血脑屏障的分子机制及探讨右美托咪定对异氟烷破坏血脑屏障的阻断作用及其机制。.重要结果：右美预处理降低大鼠MCAO（一小时）脑缺血再灌注造成的神经行为学评分，具有脑保护作用。DEX 20ug/kg/H 组与10ug/kg/H组相比，Longa 评分组间没有统计学差异，与模型组相比，高剂量组差异具统计学意义，脑保护作用更胜一筹。NSS 评分两组与模型组相比均具统计学差异。MCAO模型建立后，两个（10/20 μg／kg/H ）右美组脑梗死面积比模型组小，具有统计学差异。同时，右美托咪定可以明显减轻血脑屏障通透性的升高，即具有保护血脑屏障通透性功能的作用，两组与模型组相比及组间均具统计学差异。免疫荧光技术确定了CCN1 与αVβ3及紧密连接蛋白间共定位的关系。体外培养人脑微血管内皮细胞，构建体外血脑屏障的模型：利用购买的CYR61的重组蛋白纯品，在体外培养条件下，观察CYR61对人脑微血管内皮细胞血管生成(Tube formation，也称In vitro angiogenesis)的影响。结果发现，CYR61的重组蛋白纯品具有抑制血管生成的作用，血管生成的管状结构的数量减少、交叉点变少、管状结构的长度变短。说明CYR61具有抑制人脑微血管内皮细胞的血管生成的作用同时抑制细胞迁移能力。体外培养人HBMEC ，形成细胞单层后，控制氧气含量至2%，缺氧条件下培养，同时以右美托咪定（30 µM）进行处理，收集细胞培养液，该培养液上清利用CCN1 Quantikine ELISA Kit进行分析，检测CCN1蛋白的分泌，得出结论是，不同时点CCN1分泌增加（P<0.05）。同时CCN1蛋白纯品降低缺氧造成的体外血脑屏障通透性。故得出结论DEX可减轻体外HBMEC 缺血氧造成的血脑屏障通透性升高，是通过增加分泌蛋白CCN1表达上调并向细胞外分泌。