FGF21 对二型糖尿病合并缺血性脑卒中血管保护和修复的作用及机制探究

Seeking a safe and effective drug target for the treatment of type 2 diabetes mellitus (T2D) with ischemic stroke is considered of fundamentally and translationally significant. Our previous pilot study found in dMCAO focal stroke of type 2 diabetic mice, FGF21 can significantly reduce the cerebral infarction volume, reduce endothelial cell permeability, promote cerebral vascular and white matter repair and remodeling, and enhance long term neurological function recovery. This project aimed to test our hypothesis: after T2D ischemic stroke, exogenous recombinant human FGF21 can correct the metabolic abnormalities, while can also activate the brain vascular endothelial cell surface receptor FGFR1- beta -Klotho complexes, pharmacologically functions in the acute phase after T2D ischemic stroke to increase PPAR gamma activity that result in protecting the blood-brain barrier disruption; while in the stroke recovery phase promoting AMPK/Nrf2 activation-mediated brain angiogenesis/remodeling and consequently associated vascular nutritional support to the white matter damage repair and remodeling, and thus achieving improvement of long term neurological function after T2D ischemic stroke. This project will help in development of anti-diabetes based multiple targeting strategies for treating ischemic stroke with T2D.

寻求有效安全的抗糖尿病代谢异常并具有抗脑组织损伤促进修复的药物分子靶标治疗二型糖尿病合并缺血性脑卒中具有重要基础理论和转化意义。我们前期研究发现，FGF21可以明显减小二型糖尿病小鼠脑梗死体积， 减轻内皮细胞通透性增加，促进dMCAO小鼠脑血管和脑白质的修复与重塑，增强长期神经功能恢复 。本项目将通验证我们的理论假设：即T2D缺血性脑卒中后外源性重组人源性FGF21可以纠正代谢异常，同时能激活脑血管内皮细胞表面受体FGFR1-β-Klotho复合物，在T2D缺血性脑卒中后急性期增加PPARγ活性实现对血脑屏障的保护；在脑卒中修复期促进AMPK/Nrf2活化介导的在修复期促进脑血管新生和重塑及相应血管营养支持白质损伤修复和重塑，最终增强T2D缺血性脑卒中后长期神经功能的恢复。本项目将利用抗糖尿病因子FGF21多靶点药理作用特点，将为开发多靶点抗糖尿病药物治疗缺T2D 缺血性脑卒中提供新的思路

脑卒中的复杂性和异质性以及相关的共病性可能导致神经保护药物在临床实践中效果不佳。因此，开发针对特定患者亚群的靶向治疗已成为转化性脑卒中研究的重点。缺血性中风伴2型糖尿病（T2D）的死亡率几乎翻了一番，神经系统预后更差。 FGF21 可能是有效治疗 T2D 脑卒中的候选药物。FGF21 是一个有效安全的新陈代谢调节因子，能通过简单扩散透过血脑屏障，且越来越多的实验结果表明在各种病理条件下，FGF21 发挥拮抗组织损伤促进修复的功能，我们由此推论，rFGF21 可能是对于 T2D 缺血性脑卒中的一个极具潜力有效多靶向治疗药物。研究方法：1.动物水平研究中，我们通过2型糖尿病db/db和非糖尿病基因对照db/+小鼠大脑中动脉远端闭塞（dMCAO）造成永久性局灶性缺血，在脑卒中后6小时后开始的每日给予rFGF21治疗，给药第7天后分别检测病灶周围皮质炎症细胞因子mRNA表达和小胶质细胞/巨噬细胞活化、神经功能缺损、缺血性脑梗塞和白质完整性；给药第14天后分别观察脑卒中后给予rFGF21对全身代谢紊乱、炎性门控PPARγ活性的影响。2.细胞水平研究中，我们通过人脑微血管内皮细胞（HBMECs）进行高血糖和炎症损伤实验，在损伤24小时后检测PPARγ DNA结合活性以及血脑屏障（BBB）连接蛋白和PPARγ靶向基因CD36和FABP4的mRNA水平，并检测血脑屏障的通透性。 验证了重组人成纤维细胞生长因子21（rFGF21）给药有助于改善T2D缺血性卒中的神经预后的假设，并且进一步发现FGF21可以通过激活脑血管PPARγ对2型糖尿病雄性小鼠缺血性脑卒中后血脑屏障破坏产生保护作用。本项目研究结果提示rFGF21对糖尿病脑卒中后急性血脑屏障渗漏有很强的保护作用，表明rFGF21可能是治疗T2D缺血性中风的一种新的和有效的疾病调节策略的候选者。