HMGB1-RAGE介导的炎症反应调节脑卒中溶栓治疗过程中血脑屏障破坏与出血转化

Tissue plasminogen activator (tPA) is used for early thrombolytic therapy in ischemic stroke. However, the limited therapeutic time window and the induction of brain hemorrhage of tPA restrict its clinical application. Blood-brain barrier (BBB) breakdown induced by inflammatory responses during cerebral ischemia-reperfusion is important for tPA-mediated hemorrhage transformation (HT). High mobility group box 1 (HMGB1) can be released from injured tissues and bind to the receptor for advanced glycation end products (RAGE), a receptor expressed in inflammatory cells, resulting in potent inflammatory reactions and exacerbating BBB disruption. Thus we hypothesize that targeting HMGB1-RAGE to protect BBB might reduce tPA-mediated HT and extend the therapeutic time window. We will apply several approaches to block HMGB1-RAGE signaling, including CRISPR/Cas9 system, RNAi, neutralizing antibody, peptides and small molecule drugs. With these methods, we will 1) study the regulatory role of HMGB1-RAGE-mediated neuroinflammation on tPA-induced BBB disruption and HT, and 2) find an effective drug and feasible way to block HMGB1-RAGE, decrease the side effects of tPA and extend the therapeutic time window.

组织纤溶酶原激活剂(tPA)用于缺血性脑卒中的早期溶栓，但较短的治疗时间窗和继发脑出血制约了其使用范围。脑缺血再灌注过程中的炎症反应引起的血脑屏障(BBB)破坏是tPA引发出血转化(HT)的重要原因。组织受损释放出的高迁移率族蛋白B1(HMGB1)结合炎症细胞相应的受体如晚期糖基化终产物受体(RAGE)可启动强烈的炎症反应并加剧BBB破坏。因此我们推测：以HMGB1-RAGE作为靶点保护BBB可以减少tPA溶栓所引起的脑出血并延长tPA的治疗时间窗。我们将采用的阻断HMGB1-RAGE的策略包括RNAi的遗传学手段，及中和抗体、肽类及小分子药物的等药理学手段。利用这些方法，我们将研究HMGB1-RAGE介导的神经炎症对tPA溶栓引起的BBB破坏和HT的调节作用，并寻找合适的药物及可行的给药方式阻断HMGB1-RAGE信号以减少tPA的副作用并延长治疗时间窗。

背景：缺血性脑卒中位居死亡疾病第二位，但是针对缺血性脑卒中目前尚缺乏有效治疗措施。组织型纤溶酶原激活剂（tPA）是被美国食品及药品管理局批准的唯一用于救治急性脑卒中的药物，但是较窄的治疗时间窗，继发脑出血、脑水肿等并发症严重限制了tPA的临床使用。血脑屏障破坏是引起tPA相关性出血转化及脑水肿的主要原因。因此，寻找一种保护血脑屏障药物与tPA联合使用，可能会减少tPA引起神经血管并发症风险。危险信号分子，例如高迁移率族蛋白B1（HMGB1），可以由缺血受损细胞释放到内环境，引起缺血后小胶质细胞激活和炎症因子表达，并进一步破坏血脑屏障。在脑组织损伤出现时，HMGB1可由免疫细胞主动分泌或坏死细胞被动释放至胞外，释放到胞外HMGB1可以结合在小胶质细胞表面受体上，启动细胞内信号转导，使炎症因子表达上升，最终导致脑缺血再灌注过程中的强烈炎症反应。考虑到神经炎症参与血脑屏障破坏以及tPA相关神经血管并发症，我们提出假说：阻断HMGB1介导的炎症反应可以改善tPA引起的并发症，保护血脑屏障。.主要研究内容：1）收集脑梗死溶栓病人在检测溶栓前后的血浆HMGB1水平的变化，同时通过动物造模实验进一步加以验证；2）阻断HMGB1信号后，研究是否可以通过阻断HMGB1和受体的结合从而抑制炎症、减轻BBB损害、减少tPA溶栓引起的脑出血；3）阻断HMGB1信号后改善全脑缺血后的神经血管单元损伤和炎症反应；4）低剂量HMGB1是否对缺血是否具有一定的预适应保护作用。.重要结果及关键数据：1）tPA溶栓治疗后，短时间内血清HMGB1分泌有所上升；2）HMGB阻断肽（HBHP）可改善tPA引起的高死亡率、严重神经功能缺损、脑肿胀，脑出血转化风险；3）HBHP的保护作用可能与减轻血脑屏障破坏和炎症反应相关，提示HMGB1可能是引起tPA溶栓后出血转化的风险因子，阻断其作用有助于减少脑卒中溶栓治疗相关并发症。.科学意义：为未来深入探究HMGB1介导炎症反应在溶栓治疗神经血管并发症中调节作用的分子机制和深入发掘HBHP的生物功能提供具有工作基础，为拓展tPA的临床运用带来新启发。