基于外泌体miR-21跨细胞调控探讨人参皂苷Rg1对脑血管损伤保护作用的新机制研究

Some natural active components which are difficult to penetrate the blood brain barrier have a very good cerebral vascular protective effect. However, the mechanisms of these natural active components remain unclear. Combined with the previous research foundation and the latest progress, we hypothesize that ginsenoside Rg1 suppress the secretion of exosome-miR-21 via the key non-muscle myosin heavy chain IIA (NMMHC IIA), improve the effect of cerebral vascular endothelial injury, protect the integrity of the blood brain barrier, and then play the role of prevention and treatment of cerebral vascular disease. In the present study, we will comprehensively use a variety of cross technology of medical science, molecular biology, pharmacology, pathology and imaging technology and combine using whole animal and cell models to explore novel mechanism of ginsenoside Rg1 in the prevention and treatment of cerebral vascular disease through regulating the release pathway of exosome. Our studies reveal biological signal transduction characteristics and signaling pathways of exosomes miR-21 cross cerebral microvascular endothelial cells. Our findings would also provide some new research direction and thinking for similar features of natural active ingredients in prevention and treatment of cerebrovascular disease and provide insights and methodology reference for the cell-cell comunication research. New research data has strong pertinence and clinical significance.

针对某些天然活性成分难以透过血脑屏障，但具有很好脑血管保护作用其作用机制又难以表征的难题，结合前期研究基础和最新前沿进展，我们提出假说：“人参皂苷Rg1通过影响外周血巨噬细胞中NMMHC IIA关键蛋白抑制外泌体miR-21的分泌，改善了外泌体miR-21跨细胞介导脑血管内皮损伤的作用，保护了血脑屏障完整性，进而起到防治脑血管疾病的作用”。综合应用医学、分子生物学、药理学、病理学、影像学等多学科交叉技术方法，宏观与微观、体内与体外相结合，探索人参皂苷Rg1通过调节外泌体释放途径防治脑血管性疾病作用的新机制，揭示外泌体miR-21跨脑微血管内皮细胞介导生物信号传导的作用特色与信号途径，为难以透过血脑屏障，但具有很好脑血管保护作用的类似特性的天然活性成分防治脑血管疾病的作用机制阐释提供全新的研究方向和思路，也为类似天然活性成分跨细胞调控研究提供理论和方法学借鉴，具有很强的针对性和临床指导意义。

针对某些天然活性成分难以透过血脑屏障，但具有很好脑血管保护作用其作用机制又难以表征的难题。本项目结合前期研究基础开展了颅脑损伤（TBI）条件下外周血exosome及脑组织中miR-21的变化规律研究；巨噬细胞源外泌体miR-21对脑血管内皮损伤的功能、靶点及机制研究；巨噬细胞中NMMHC IIA介导外泌体miR-21分泌及对脑血管内皮损伤的功能研究；人参皂苷Rg1通过影响NMMHC IIA关键蛋白抑制外泌体miR-21分泌及保护脑血管内皮损伤的功能研究。实验结果显示：（1）显著差异表达的14个miRNAs集合可作为大鼠TBI疾病的生物标志物，Rg1干预了血清exosome miRNAs的表达谱进而改善了TBI疾病，其中外泌体miRNA-21的变化尤为显著。（2）巨噬细胞源外泌体miR-21通过跨内皮细胞作用其靶点TIMP3，活化了NF-κB通路诱导脑血管内皮细胞的损伤，破坏了血脑屏障的完整性，参与脑血管疾病的发生、发展过程。人参皂苷Rg1/Blebbistatin对炎性巨噬细胞外泌体miR-21的分泌具有显著抑制作用，从而间接地保护了血脑屏障的完整性。（3）人参皂苷Rg1通过影响巨噬细胞中NMMHC IIA关键蛋白，抑制了外泌体miR-21的分泌。（4）人参皂苷Rg1通过抑制TBI后外周血exosome-miR-21的释放，减少exosome miR-21进入脑组织，缓解局部炎症，改善创伤性颅脑损伤和神经细胞凋亡。本研究探索了中药人参皂苷Rg1干预循环miRNAs的表达谱，进而整体调节TBI疾病的新思路。阐释了人参皂苷Rg1通过调节巨噬细胞表达谱中关键因子外泌体miRNA-21的释放途径，从而防治脑血管性疾病的作用新机制，揭示了外泌体miR-21跨脑微血管内皮细胞介导生物信号传导的作用特色与信号途径，为难以透过血脑屏障，但具有很好脑血管保护作用的类似特性的天然活性成分防治脑血管疾病的作用机制阐释提供全新的研究方向和思路，也为类似天然活性成分跨细胞调控研究提供理论和方法学借鉴，具有很强的针对性和临床指导意义。