雌激素新型受体GPR30调控TLR4抑制脑缺血炎症反应

Stroke seriously threatens human life and health. A large number of studies have confirmed that estrogen has neuroprotective effects, which involves receptor selectivity and cell specificity. GPR30 is a new type of membrane estrogen receptor, which plays an important role in estrogen neuroprotection, as shown by our previous work. In the latest study, we observed that the expression of GPR30 in microglia was significantly up-regulated after ischemic injury, and GPR30 was colocalized with the key inflammatory molecules, namely TLR4. Moreover, activation of GPR30 significantly inhibited the inflammation in the acute phase of cerebral ischemia and TLR4 expression was thereby reduced significantly. It is therefore suggested that estrogen may inhibit TLR4 expression by activating microglia GPR30, which may suppress microglia inflammatory response and reduce inflammatory injury in acute stage of cerebral ischemia through E2-GPR30-TLR4 signaling pathway. In the current study, we aim to use microglia cell specific gpr30 -/- mice, microglia GFP reporter mice and tlr4-/- mice, along with two-photon imaging, electrophysiology and luciferase reporter gene analysis and other morphology, functional and molecular biology techniques to confirm the important role of microglia GPR30 in the anti-inflammatory effects of estrogen. We further try to elucidate the molecular mechanisms underlying its inhibition of TLR4 and downstream inflammatory signaling pathway, which will help to identify a new target for the development of stroke treatment.

脑卒中严重威胁人类生命健康，大量研究证实雌激素具有脑保护作用，其机制存在受体选择性和细胞特异性。GPR30是新型膜性雌激素受体，课题组前期研究发现其在雌激素脑保护中发挥重要作用。申请者最新研究发现脑缺血损伤后GPR30在小胶质细胞表达显著上调，与关键炎症分子TLR4存在共定位，激活GPR30显著抑制脑缺血急性期炎症反应，且TLR4的表达显著降低。提示：雌激素通过激活小胶质细胞GPR30抑制TLR4表达，即通过E2-GPR30-TLR4信号通路，抑制小胶质细胞炎症反应，减轻脑缺血急性期炎性损伤。本课题拟利用小胶质细胞特异性gpr30-/-小鼠、小胶质细胞GFP标记小鼠和tlr4-/-小鼠，采用双光子成像、电生理和荧光素酶报告基因分析等形态、功能和分子生物学技术，证实小胶质细胞GPR30在雌激素抗炎中的重要作用，阐明其抑制TLR4及下游炎症信号通路的分子机制，为开发脑卒中治疗策略提供新的靶点。

脑卒中严重威胁人类生命健康，如何有效减轻缺血性脑损伤是目前医学领域的研究热点。近年来大量研究证实雌激素具有显著的脑保护作用，然而雌激素全身使用所带来的副作用大大阻碍了其临床应用。课题组前期研究证实雌激素的脑保护作用具有受体选择性和细胞特异性。因此，深入阐明雌激素发挥脑保护作用的关键机制，探索特异性作用靶点，对开发基于雌激素神经保护作用的药物具有重要的理论和临床意义。GPR30是新型雌激素膜受体，课题组前期研究发现其在雌激素脑保护中发挥重要作用，但具体的分子机制尚未阐明。进一步研究发现脑缺血损伤后GPR30在小胶质细胞表达显著上调，与关键炎症分子TLR4存在共定位，提示雌激素脑保护作用可能是通过激活小胶质细胞GPR30抑制TLR4表达实现的。本课题利用在体、离体模型，证实缺血性损伤后激活小胶质细胞GPR30能够减轻脑缺血急性期炎性反应，具有显著的神经保护作用。同时发现激活小胶质细胞GPR30能够抑制脑缺血急性期小胶质细胞中TLR4的表达，证实GPR30通过抑制TLR4介导的小胶质细胞炎症反应减轻脑缺血损伤。此外，本课题还发现雌激素能够同时上调缺血再灌注后神经元中GPR30的表达，且GPR30的上调介导了植物雌激素的脑保护作用。探究GPR30发挥神经保护作用的下游信号通路时发现，GPR30可上调转录因子PGC-1α的表达，后者通过抑制NLRP3炎症小体的合成与激活，减少炎症因子的释放，发挥神经保护作用。上述结果表明雌激素可通过GPR30抑制脑缺血后炎症反应发挥神经保护作用，且在特定神经细胞中介导不同的下游信号通路，为开发基于雌激素受体的靶向性缺血性脑损伤防治策略提供了新的思路。