硫氧还蛋白在蛛网膜下腔出血后血管内皮细胞凋亡中的作用机制研究

研究表明，早期脑损伤（EBI）是导致蛛网膜下腔出血（SAH）预后不良重要原因。血管内皮细胞凋亡可加重SAH后血脑屏障损伤并诱发EBI，但作用机制不清。我们新近发现，SAH后，血管内皮细胞凋亡的同时，硫氧还蛋白（Trx）活性显著降低；提示 1）硫氧还蛋白活性降低可能是SAH后血管内皮细胞凋亡以及由此导致的EBI的重要分子机制；2）硫氧还蛋白的翻译后修饰，而非其表达水平变化，是导致SAH后硫氧还蛋白活性降低的主要机理。然而一系列更加重要的问题亟待解决：1）蛛网膜下腔出血后硫氧还蛋白发生了何种翻译后修饰？2）那些细胞内分子参与了硫氧还蛋白的翻译后修饰？3）提高硫氧还蛋白活性是否可有效减轻SAH后细胞凋亡以及由此引发的EBI？得到这一系列问题的答案将不但有助于彻底揭示硫氧还蛋白系统活性的分子调节机制及其在SAH发生与发展中的作用；而且将有可能为有效减轻SAH后EBI、降低残死率找到全新的治疗靶点。

背景：蛛网膜下腔出血（SAH ）早期主要表现为大脑的出血性损伤，包括患者即刻出现颅内压升高、脑血流灌注压降低、血脑屏障的破坏以及神经元死亡等广泛早期脑损伤现象。而SAH晚期主要表现为大脑的缺血性损伤，包括脑细胞缺血缺氧后的凋亡甚至死亡引起的一系列临床症状。本课题主要观察硫氧还蛋白（Trx）在SAH 引起的出血性损伤和缺血性损伤中作用，同时研究Trx抗SAH的具体机制。内容：（1）观察SAH后脑组织和神经功能变化，并观察SAH后基底动脉内皮细胞凋亡率、Trx蛋白水平和活性、氧化硝基化应激水平。研究外源性补充Trx对脑缺血组织及血管内皮细胞的影响。（2）因为SAH晚期表现为缺血性损伤，我们还研究了Trx对大脑缺血损伤的作用及其机制。（3）血红素加氧酶1（HO-1）是体内血红素降解的限速酶，研究证实HO-1有明确的抗氧化、抗凋亡作用。重要的是，HO-1还在Trx药理作用中扮演重要角色。因此我们进一步研究了HO-1在大脑缺血损伤中的作用，同时观察了NO和氧化硝基化应激在其中的角色。结果：（1）补充Trx可以减轻SAH引起的脑损伤、改善神经功能，降低Cleaved-caspase3，同时还能减轻内皮细胞凋亡率和减轻氧化硝基化应激水平。（2）Trx可以显著改善脑缺血后神经功能、减少梗死面积、减少细胞凋亡率，显著减少脑组织中ONOO⁻含量。ONOO⁻激动剂SIN-1不仅可以显著逆转Trx的脑保护作用，还显著减弱了Trx抗氧化硝基化应激和抗凋亡的作用。（3）病毒转染高表达HO-1（Ad-HO-1）可以有效抑制缺血引起的脂质过氧化反应和蛋白硝基化水平、减少梗死面积、改善神经功能。HO-1特异性阻断剂ZnPP IX能显著逆转Ad-HO-1大脑保护作用。Ad-HO-1对缺血后脑组织中总NO水平影响轻微，然而Ad-HO-1可以显著抑制iNOS蛋白表达而对nNOS和eNOS蛋白水平无显著影响。Ad-HO-1还可以通过上调p-eNOS蛋白水平维持NO活性。科学意义：本项目研究证实氧化硝基化应激在SAH后脑组织和血管内皮细胞损伤中发挥重要作用，外源性补充Trx即可减轻SAH早期的出血性损伤也可以减轻SAH晚期缺血性损伤，其机制跟减轻内皮细胞凋亡、减轻氧化硝基化应激水平、激活HO-1、维持NO活性有关。本项目结论有助于阐明SAH新机制，为开发更有效的治疗SAH的治疗方法和药物提供理论依据。