Osteopontin在高压氧预适应诱导神经保护效应中的作用及分子机制研究

血脑屏障(BBB)能够调节离子、分子及细胞在脑和血液之间的运动，对维持脑正常生理功能具有重要意义。前期发现，高压氧预适应(HBOP)可以通过下调基质金属蛋白酶-9(MMP-9)表达、减轻BBB损伤和减少神经元凋亡诱导神经保护效应。而骨桥蛋白(OPN)可能参与BBB损伤和神经元凋亡的调节。结合最新进展，我们推测HBOP可能通过OPN－IL-1β/NFκB－MMP-9通路减轻BBB损伤和OPN－Akt－FoxO3a通路减少神经元凋亡。本课题拟采用大鼠大脑中动脉阻塞模型，使用激光共聚焦、western blottig、流式细胞仪、酶谱法、高效液相色谱等技术，观察HBOP后OPN及其下游信号分子IL-1β/NFκB、MMP-9、ZO-1、Akt、FoxO3a的表达、血脑屏障的损伤以及神经元的凋亡情况，探讨OPN在HBOP诱导神经保护效应中的作用和分子机制，为HBOP在中枢神经系统的应用奠定基础。

高压氧预适应可以诱导神经保护效应，且应用方便、安全性好，无伦理学问题，有关其保护机制的研究较少。骨桥蛋白(osteopontin, OPN)是一富含精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列的分泌型糖蛋白，近年来，陆续有较多研究提示OPN在神经系统外伤、缺血、蛛网膜下腔出血等造成的神经损伤中发挥神经保护作用。目前已有研究证实高压氧状态能诱导机体OPN的表达上调，因此本研究的目的是探讨骨桥蛋白（Osteopontin, OPN）在高压氧预适应（Hyperbaric oxygen preconditioning, HBOP）诱导神经保护效应中的作用及机制。方法：SD雄性大鼠分作两部分，第一部分大鼠分为假手术组，HBOP+假手术组，单纯大脑中动脉闭塞（Middle cerebral artery occlusion, MCAO）组，HBOP +MCAO组；第二部分大鼠分为HBOP+MCAO+空白对照组和HBOP+MCAO+OPN siRNA组。结果：HBOP+MCAO组较MCAO组神经功能明显改善；应用OPN siRNA后，神经功能较空白对照组显著恶化。HBOP+MCAO组脑梗塞率明显低于单纯MCAO组(P<0.05)；而HBOP+MCAO+OPNsiRNA组的大鼠脑梗塞率较空白对照组有明显增加。HE染色结果，与单纯MCAO组相比，HBOP+MCAO组大鼠缺血区的脑组织病理损伤有明显减轻，尼氏染色亦见缺血侧海马区神经元分布及形态有明显好转，神经元计数明显增加；而在应用OPN siRNA后，病理损伤及神经元损伤均相应加重。Western blot法检测结果提示HBOP+MCAO组与单纯MCAO组比较，IL-1β/NFκB在术后缺血区的表达明显减少，而OPN及Akt的表达则有明显增加；而HBOP+MCAO+OPNsiRNA组与空白对照组对比，IL-1β/NFκB在术后缺血区的表达显著增加，而OPN及Akt的表达则有明显减少。结论： HBOP可以诱导对大脑脑缺血的神经保护作用；OPN在高压氧预适应诱导的神经保护效应中发挥关键作用；HBOP诱导神经保护效应的机制与内源性OPN表达增强激活AKT信号通路而抑制IL-1β/NFκB信号通路密切相关。本研究为高压氧甚至OPN在中枢神经系统的应用奠定了理论基础和实验依据。