THC通过LncRNA AK023391调控GSK3β/PTEN/PI3K/Akt信号轴影响颅脑创伤后小胶质细胞极化发挥神经保护作用

Microglia (MG), which has two types of polarization phenotypes M1 and M2, is involved in the inflammatory response after traumatic brain injury (TBI) and could exhibit both protection and injury effect for nerve. Our previous work demonstrated that tetrahydrocurcumin (THC) could activate PI3K/AKT signaling pathway, reduce reactive oxygen cluster, inhibit neuronal apoptosis, thus alleviating cerebral injury. Considering that THC is the main and most active metabolite of curcumin, curcumin could inhibit inflammatory response of MG thus protecting neuron, and PI3K/AKT is the key signaling pathway promoting M2 polarization of MG, we hypothesized that THC could present neuroprotection effect in TBI through regulation of MG polarization. In this project, we plan to investigate the effect of THC on MG polarization and the neuron protection effect of THC through co-culture of MG and neuron. Then the mechanism of the regulation of MG polarization by THC could be investigated in cell level, concerning the LncRNA AK023391-GSK3β/PTEN/PI3K/Akt axis. Finally, the protective effect and mechanism of THC in TBI could be verified in animal model. The completion of this project will provide solid basis for the study of the neuroprotective effect of THC and explore new therapeutic targets.

小胶质细胞（MG）存在M1、M2两种极化类型，参与颅脑创伤（TBI）后炎症反应并具有神经损伤和保护双向作用。本课题组前期研究发现，脑创伤后四氢姜黄素（THC）可激活PI3K/AKT信号通路，降低活性氧簇，抑制神经元凋亡，减轻脑损伤。鉴于THC是姜黄素在体内最活跃的主要代谢产物；姜黄素在脑创伤后可抑制MG炎症反应，保护神经元；PI3K/AKT是MG 向M2型极化的关键信号通路，本课题组推测THC在TBI后通过调控MG极化发挥神经保护作用。本项目先通过体内外实验研究THC对MG极化的影响，通过MG与神经元共培养研究THC通过调控MG极化发挥神经元保护作用；然后在细胞水平研究THC影响MG极化的机制：THC通过LncRNA AK023391-GSK3β/PTEN/PI3K/AKT信号轴影响MG极化，并用动物实验验证。项目的完成将为THC的神经保护作用研究提供依据，为探索脑创伤新治疗靶点开拓思路。

创伤性脑损伤（TBI）指外部机械力对大脑造成的损害，可遗留短暂或永久功能障碍，是高病残率、高死亡率的疾病之一。分为原发性脑损伤和继发性脑损伤，继发性损伤是在原发性损伤基础上对机体的进一步损伤，决定脑损伤病人的预后。TBI引起的炎症、氧化应激、凋亡和坏死在继发性脑损伤中扮演着关键角色。而小胶质细胞的M1/M2型转化在TBI引起的炎症反应起着重要的调控作用。姜黄素作为姜黄的提取物，具有较好的抗氧化、抗炎、抗菌、抗病毒等特性，在各种神经退行性疾病中具有良好的神经保护作用。四氢姜黄素（THC）作为姜黄素在体内的主要代谢产物，具有比姜黄素更高的生物活性。本课题组在前期工作中已证实，THC通过激活磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（AKT）信号通路在大鼠创伤性脑损伤中发挥神经保护作用，然而，THC在TBI中发挥保护作用的机制尚未明确。因此，本课题组结合前期工作和近年报道，提出“THC通过调控PI3K/AKT轴，影响小胶质细胞M1/M2表型转化，从而起到神经保护作用”的假设，并设计实验予以验证。综合运用动物实验、细胞和分子生物学方法、单细胞转录组测序方法研究发现，小胶质细胞Mac_CCL2亚群在TBI患者创伤脑组织中高富集，广泛参与炎症反应及缺氧应激，提示该亚群小胶质细胞可能在TBI中发挥重要功能。利用小鼠脑创伤模型和体外细胞实验证实，THC可通过调控PI3K/AKT轴使小胶质细胞从促炎状态转化至抑炎状态，促进M2型小胶质细胞相关基因表达，同时减少炎症因子表达，增强细胞自噬功能，降低细胞凋亡水平，从而减轻TBI。本研究阐明了THC对TBI的脑保护作用及其作用机制，加深了对THC以及小胶质细胞生物学功能的认识，为脑保护治疗提供新的实验依据，为探索脑创伤新的治疗靶点开拓思路。