神经元外泌体介导circRNAs调控脑梗死缺血半暗带的机制研究

Stroke has become the leading cause disability and the second cause of death in Chinese population. According to the studies, the transit tissue between ischemic core and normal tissue called penumbra has been an important target to win the treatment time of cerebral ischemia injury. Herein, the assumption is proposed that the neuronal exosomal cargo circRNAs could be transported to the penumbra by microenvironmen and post-transcriptional regulate cerebral infarction. Based on the previous data, neurons circRNAs or circRNAs-siRNA will be secreted body outside after packaged by exosomes in vitro. Using the co-culture and microdialysis technology, the neuron-derived exosomes including circRNAs or circRNAs-siRNA were quantitative infused into the micro environment of penumbra in vitro and in vivo. Meanwhile, the bioinformatics prediction and techniques of molecular biology will be used to explain the regulatory mechanism of circRNAs and exosomes transportation. The mechanism will be further validated by MRI scanning and electro-physiological techniques in vivo. It will be used to explain the intercellular circRNAs transduction using exosomes in penumbra, and point out a new treatment direction of the ischemic stroke.

脑卒中已成为我国首要致残原因和第二死亡原因，调控缺血半暗带事关缺血脑卒中治疗及患者预后，本研究提出神经元外泌体介导脑梗死组织circRNAs转运及转录后调控缺血半暗带的设想。在前期实验基础上，通过神经元外泌体释放目标circRNAs或circRNA-siRNA，利用直接共培养和脑微透析技术实现体外缺血半暗带模型和脑缺血小鼠模型缺血半暗带微环境外泌体circRNAs改变；根据生物信息学预测和分子生物学方法探讨circRNAs结合miRNA或RNA结合蛋白调控缺血半暗带转归，以及外泌体circRNA转运的机制；结合动物模型的MRI扫描分析和电生理技术等进一步证实神经元外泌体介导circRNAs调控脑梗死缺血半暗带的作用及机制。这将为今后以缺血半暗带为靶点的治疗提供新的理论和实验基础。

缺血性中风是一种严重的神经系统疾病，在世界范围内是致残和死亡的主要原因。急性脑梗死的超早期治疗是抢救可以挽救的缺血半暗带，虽然现代影像学技术的发展极大地促进了现代脑重大疾病包括脑梗死的诊断和治疗。现代影像技术的发展，特别是分子影像技术的发展，为精准识别坏死、可挽救半暗带提供了理论基础，但应用的多模式CT或多模式核磁还无法精准识别可挽救的半暗带，且尚需要进一步深化研究和验证。本项目发现缺血半暗带区神经元来源的CircOGDH在外泌体中富集，这些外泌体被运输到外周血，这表明这种circRNA是一种有希望的生物标志物，可以预测急性缺血性中风患者缺血半暗带的存在。在此过程中，CircOGDH海绵吸附miR-5112，导致COL4A4表达上调。我们验证了CircOGDH在调节神经元凋亡中起着至关重要的作用。结合外泌体二代测序和5-EU标记的RNA测序,我们依次发现circOGDH，circMAP2, circPHKA2, circFOXO3等均受到FUS的调控而转运。同时，我们探索了缺血半暗带其他神经细胞外泌体对神经元的作用。通过实验证明，缺氧小胶质细胞可能增加缺血半暗带神经元损伤，但缺血或长春西汀处理的条件下小胶质细胞外泌体的合成与释放会发生改变。这些处理后的小胶质细胞外泌体给神经元摄取后，会减轻神经元的缺氧损伤和提高神经元的存活。我们在进行临床探索性研究时候，同期进行的强化他汀类药物加静脉注射rt-PA治疗急性缺血性卒中，我们收集临床样本并进行了以上circOGDH在急性缺血性卒中患者的作用，进一步的亚组分析，以及他汀对circOGDH的影响还在进一步研究中。