调控Sirt6对缺血性神经损伤的保护及其机制研究

Stroke is the leading cause of mortality in Chinese population, hence it is critical to delineate the mechanisms of ischemic brain injury and search for new neuroprotective molecules. Sirtuins as histone deacetylase are a key group of epigenetic modulators that regulate normal and pathophysiology including cancer and metabolic diseases. Our previous experiments demonstrated that Sirt6 could regulate neuroinflammation whereas in the mouse transient middle cerebral artery occlusion (tMCAO) model, Sirt6 level is downregulated. In this project, we seek to identify the regulatory role of Sirt6 in ischemic stroke using oxygen-glucose deprivation (OGD) model of primary neuron cultures, as well as tMCAO model in normal and Sirt6 transgenic mice. By using neuron- or astrocyte-specific and tetracycline-inducible lentiviral system or transgenic mice overexpressing Sirt6, we will modulate the up-regulation of Sirt6 in a time-controlled and cell-specific manner. By analyzing a panel of parameters including neuronal cell survival, death and infarct area, blood vessel density and glucose metabolic rate, inflammatory response and behavioral scores in animals with or without Sirt6 overexpression, we will confirm whether Sirt6 plays a role to attenuate ischemic brain injury. Furthermore, based on this information, we will simulate compound-Sirt6 binding and identify small molecules that activate Sirt6 using a platform of computational biology and drug screening, which will again be tested in OGD primary culture and tMCAO models. In summary, this project will delineate the role of Sirt6 in ischemic brain injury and identify small molecule drugs that might be neuroprotective through activating Sirt6.

脑卒中已成为我国排名第一的致死因素，研究缺血性脑损伤的机制和发现新的保护性分子有着重要的临床意义。Sirtuin作为关键的表观遗传学调控蛋白, 参与影响神经系统疾病的发生。我们前期研究发现Sirt6调控炎症反应，而在小鼠短暂性大脑中动脉栓塞（tMCAO）模型中，损伤后Sirt6水平显著降低。在本课题中，我们将应用原代神经元氧糖剥夺（OGD）、Sirt6过表达慢病毒转染和Sirt6转基因小鼠的tMCAO模型，研究在神经元或星形胶质细胞特异性过表达Sirt6对缺血性神经损伤的调节作用。我们从细胞存活和死亡、影像和代谢、炎症反应和行为学等多方面验证Sirt6的过表达是否缓解缺血性脑损伤，并利用计算生物学和药物筛选平台发现激活Sirt6 的小分子化合物，在脑缺血模型中验证其是否能缓解神经损伤。通过研究，我们将明确Sirt6在脑缺血时的功能并可能找到具有神经保护作用的Sirt6 激活性药物。

脑缺血严重威胁生命健康和影响生活质量。卡路里限制、白藜芦醇和缺血预适应对脑缺血损伤均有一定保护作用，而这些都与Sirtuin蛋白家族密切相关。Sirtuin蛋白能够调控能量代谢、应激反应、免疫炎症以及细胞凋亡等各个方面，而这几点都是造成脑缺血损伤的重要因素。多种基因、药物和治疗手段对脑缺血的保护作用均涉及Sirtuin表达或活性的改变，但Sirtuin能否直接影响脑缺血还尚不清楚。本课题聚焦Sirtuin蛋白家族的一员 SIRT6，探讨其在脑缺血中的可能作用及相关机制。.我们首先研究SIRT6在大脑中的分布。正常情况下，SIRT6 在皮层和纹状体主要表达于神经元中，且定位于细胞核，而在侧脑室下区几乎没有表达。缺血再灌注后急性期，梗死周围区的神经元中SIRT6表达下调，而活化星型胶质细胞中SIRT6 表达上调，且定位于细胞浆；缺血再灌注后亚急性期，侧脑室下区的神经干细胞和神经前体细胞中SIRT6也开始出现表达，同样定位于细胞浆。.接着我们采用双氧水处理SH-SY5Y细胞模拟缺血再灌注过程中神经元受到的氧化应激损伤。过表达SIRT6能够抑制AKT信号通路，从而促进自噬造成的细胞死亡和活性氧分子的产生。.另外我们研究了SIRT6在神经干细胞中的作用，以便为其对神经再生的影响提供一定参考。我们的实验发现过表达SIRT6能够促进神经干细胞的增殖和自我更新，以及在此过程中SIRT6激活的新的下游通路。.在研究过程中我们发现了一个激活Sirtuin家族蛋白的小分子药物adjudin，可以抑制神经炎症、降低脑缺血后的血脑屏障破坏、缓解脑缺血引起的神经功能损伤，可能成为治疗或缓解脑缺血损伤的潜在药物。