血管再通基础上治疗性低温的神经保护作用及“help-me”信号相关机制研究

Neuroprotection to prevent infarct progression as a potential treatment for acute ischemic stroke should be given a special attention in the reperfusion Era. The main purpose is to preserve penumbra, however, potential mechanism and promise is still not clear. Injured neurons could send “help-me” signals, such as cytokines, chemokines, even mitochondria, to attain helps from surrounding glial and vascular compartments. These signals may be new targets for treatments. Therapeutic hypothermia after successful recanalization is observed to have neuroprotective effects in rat MCAO models, including reduced apoptosis and inflammations. We also develop thrombus-thrombolysis stroke models in rhesus monkeys. Based on our previous observations, we make a hypothesis that therapeutic hypothermia after successful recanalization will have translational values in stroke patients. Penumbra tissue could be preserved following hypothermic therapy based on MRI images in rat and rhesus monkey models. Neuroprotection will be proved in rhesus models according to images, neurologic scores and behavior tests. Then, “help-me” signals will be screened based on penumbra tissues of rat and rhesus monkey models. “help-me” signals, will be confirmed according to in vitro cell cultures. The translational evidence will be collected based on data from animal models, MRI images and cell cultures.

血管再通基础上神经保护的根本在于更有效的保护缺血半暗带组织，但保护机制和临床转化前景尚不明确。近期研究发现，受损神经元可以释放细胞因子、趋化因子等“help-me”信号而实现自我保护，这种内源性保护方式可能是干预的新靶点。我们前期成功制备恒河猴血栓-溶栓脑卒中模型，还发现血管再通基础上低温治疗通过降低凋亡、抑制炎症反应等方式对大鼠局部脑缺血模型具有保护作用。但该方法是否通过“help-me”信号介导，临床转化前景尚需更高级动物模型评估。本课题依托大鼠和恒河猴模型，拟采用MRI灌注成像方法量化再通基础上低温治疗对缺血半暗带的保护作用；采用蛋白芯片等方法从半暗带组织中发现1-2种新的“help-me”信号，经体外细胞共培养、转基因动物模型等方法验证；通过神经功能评分、多模态MRI成像等方法，在恒河猴模型上评估再通基础上低温治疗的神经保护作用，为脑卒中低温治疗提供直接证据。

项目的背景：在血管内取栓治疗脑卒中的新时代，有效再灌注基础上的脑保护治疗，可能降低神经系统损伤，显著改善患者预后。我们旨在探索靶向血管内低温基础上的内源性“help-me”信号，评估这些信号作为新干预靶点的可行性，这将为脑卒中后神经保护提供更多新思路和方法。.主要研究内容：我们依托大鼠和恒河猴脑缺血模型，评估了血管再通基础上，靶向血管内低温治疗的局部降温作用，对于缺血半暗带的神经保护作用，提供靶向低温治疗神经保护的证据；依托血管内介入方法制备的恒河猴血栓-溶栓模型，根据MRI弥散加权成像（DWI）与灌注加权成像（PWI）的不匹配区域，留存半暗带区域组织，并进行蛋白芯片、RNA-seq等多组学分析，从细胞因子、血脑屏障（BBB）成分、血管新生等几个方面筛查可能的“help-me”信号；采用离体和在体脑缺血模型，明确上述“help-me”信号，发挥神经保护作用的机制和应用前景。.重要结果：我们在恒河猴模型和大鼠MCAO 模型上，发现再通基础上血管内低温处理可以显著降低梗死灶、改善神经功能，明确了血管再通基础上靶向低温的神经保护作用；完成再通基础上低温治疗的影像学分析和半暗带组织留取，确定缺血侧半暗带脑组织的炎症因子（IL-4等）、差别表达基因（Tmem30a等）可能是“help-me”信号，通过细胞OGD和在体模型等方法，验证了IL-4的保护作用，深入探索Tmem30a等，提出了保护半暗带区域细胞膜正常分布可能的保护作用潜力的新假说。其次，通过电生理技术、MRI影像学、免疫组织病理学等，局部短期低温可以改善MCAO小鼠的长期神经功能预后，促进恒河猴模型长期神经功能恢复。最后，我们总结灵长类动物脑卒中模型研究的经验，提出了灵长类动物血管内介入制备模型的标准方案。.关键数据及其科学意义：确定了脑血管再通基础上神经保护的可行性。为靶向低温临床转化提供了重要参数。分子层面，发现了多个具有探索和分析潜力的help-me信号分子。动物模型层面，形成了恒河猴模型制备的标准方案。