质膜修复对小鼠脑出血后神经血管单元的保护作用及机制研究

The mass effect and blood toxic effects after intracerebral hemorrhage (ICH) make the disease very difficult for clinical treatment.The neurovascular unit (NVU) concept provides a new idea for ICH treatment. Our previous work has shown that ICH can cause nerve cell plasmalemma damage and result in necrosis of nerve cell death [1], and the neuroprotective effect of the plasmalemma resealing agent has confirmed in our traumatic brain injury model[2]. Accordingly, we intend to target NVU to validate follow scientific hypothesis in this project: ①Plasmalemma resealing has protective effects on NVU and improves neural function in mice ICH model; ②Necroptosis inhibitor Nec-1 has protective effects on NVU and improves neural function in mice ICH model; ③The mechanisms of neural protective effects of plasmalemma resealing on NVU are by maintaining the blood-brain barrier, reduceing inflammation and brain edema and thereby suppressing cell death; ④The protective mechanisms of Nec-1 are by regulating cell death (necroptotic, apoptotic,and autophagic) pathway; ⑤the joint application of plasmalemma resealing agent for Nec-1 has better neuroprotective effects. The project will ultimately prove that maintaining plasmalemma integrity and reducing necroptosis to comprehensively protect NVU is an effective strategy in the clinical treatment for ICH patients.

脑出血的占位效应和血液毒性作用使该病成为临床治疗难点，神经血管单元（neurovascular unit,NVU）概念为脑出血治疗提供了新思路。我们前期工作显示，脑出血可引起神经细胞质膜破坏并造成以坏死为主的神经细胞死亡[1]，而质膜修复剂的神经保护作用已在我们的脑外伤模型证实[2]。据此，本项目拟以NVU为靶点验证如下科学假说：①修复质膜对脑出血小鼠NVU和神经功能有保护作用；②程序性坏死阻滞剂Nec-1对脑出血小鼠NVU和神经功能有保护作用；③质膜修复对NVU保护作用是通过减轻炎症反应、维护血脑屏障、减轻脑水肿和增强细胞对血液毒性的抵抗力以减少细胞死亡来完成；④Nec-1通过调节程序性死亡（坏死、凋亡、自噬）通路起到神经保护作用；⑤联合应用膜修复剂和细胞死亡阻滞剂有更好的神经保护效果。本项目最终将证明维护生物膜完整性和减少程序性坏死以达到多靶点保护NVU目的是脑出血临床治疗的有效策略。

本课题以神经血管单元（neurovascular unit, NVU）为靶点，在体内和体外脑出血模型中研究了质膜保护剂P188、程序性坏死抑制剂Nec1、气体信号分子硫化氢、神经保护肽hominine、NF-kB信号通路阻滞剂SN50、自噬阻滞剂3-MA以及白介素33（IL-33）、小RNA等的神经保护作用，并在细胞凋亡通路、自噬通路、线粒体自噬、神经免疫与神经炎症、micRNA等方面对上述作用的相关机制进行了探讨。研究得到以下成果：①P188等质膜修复剂对脑出血小鼠NVU和神经功能有保护作用，质膜保护剂不仅可以保护细胞膜，同样可以保护线粒体膜、溶酶体膜，以减少内源性细胞凋亡通路的激活并减少溶酶体酶的释放，还可以使水通道蛋白IV表达下调，以达到保护NVU的目的；②质膜修复对NVU的保护作用还可以通过减轻炎症反应、维护血脑屏障、减轻脑水肿和增强细胞对血液毒性的抵抗力以减少细胞死亡来完成；③程序性坏死阻滞剂Nec-1 对脑出血小鼠NVU和神经功能有保护作用，Nec-1不仅阻滞了程序性坏死，同样减少了脑出血后的细胞凋亡数量和自噬的激活；Nec-1 通过调节程序性死亡（坏死、凋亡、自噬）通路起到神经保护作用；④抑制自噬对脑出血有保护作用，其保护作用同样是通过减少脑出血引起的细胞凋亡来实现的，NF-kB信号通路参与了自噬的调节过程；⑤气体信号分子硫化氢可以通过调节CBS通路减轻脑出血引起的神经细胞自噬、凋亡，改善神经功能；⑥在脑出血中hominine和IL-33同样很好地发挥了神经保护作用，其机制与抑制神经炎症、细胞凋亡通路和自噬激活有关；⑦抑制凋亡能够部分起到神经保护作用，而抑制程序性坏死能够起到更强的神经保护作用，说明在脑出血模型中坏死的神经细胞多于凋亡；⑧联合应用膜修复剂和细胞死亡阻滞剂有更好的神经保护效果。本项目最终证明了维护生物膜完整性和减少程序性坏死可以达到多靶点保护NVU 目的，为多模态条件下治疗脑出血提供了思路。