FoxO1-GPR17信号轴在新生大鼠缺氧缺血性脑损伤神经元凋亡中的作用机制研究

Neonatal hypoxic-ischemic brain damage (HIBD) promotes neuronal apoptosis and aggravates the inflammatory response and currently there is no effective treatment. Our previous study found that G-protein coupled receptor 17 (GPR17) was upregulated in focal cerebral ischemia and mediated neuronal injury. FoxO1 is an important transcription factor that regulating apoptosis, inflammation and growth. It can regulate GRP17 expression in hypothalamic neurons, but the regulatory mechanism for the GPR17 expression during neuronal apoptosis remains unclear. This project will use double immunohistochemical staining to determine the expression and distribution of FoxO1 and GPR17 in neuronal cells in animal models. We will generate both HIBD animal model and oxygen-glucose deprivation model for primary cultured neurons to determine the role of GPR17 and FoxO1 in mediation of neuronal apoptosis. Expression of GPR17 and FoxO1 will be interfered by sgRNA-mediated genome editing during HIBD model. We will further investigate the regulatory mechanism of FoxO1 on GPR17 expression and GPR17-mediated neuronal apoptosis during HIBD. These experiments will confirm GPR17, a downstream target of FoxO1, can be a potential drug target for pharmacological intervention and provide a theoretical basis for promoting neurological function recovery in HIBD.

新生儿缺氧缺血性脑损伤（HIBD）可促使神经元凋亡和加重炎症反应，目前尚无有效治疗方法。我们前期研究发现GPR17受体在局灶性脑缺血中表达上调并介导了神经元损伤，FoxO1是调控细胞凋亡、炎症和生长的重要转录因子，在下丘脑神经元可调节GPR17受体的表达，但其在神经元凋亡过程中调节GPR17受体表达的机制仍未阐明。本项目将采用免疫组化双染的方法研究动物模型中神经元细胞FoxO1及GPR17受体表达及分布；采用原代培养的神经元构建缺氧缺糖模型以及建立动物模型，通过干预GPR17受体或FoxO1的表达以确定GPR17受体及FoxO1在HIBD致神经元凋亡中的作用，并深入研究在HIBD过程中FoxO1对GPR17受体表达的调控机理及GPR17受体介导神经元凋亡的分子作用机制，从而确立GPR17作为FoxO1的下游靶基因，其可被作为药理学干预的药物靶点，为HIBD中促进神经功能恢复提供理论依据。

本项目前期研究结果显示GPR17受体在局灶性脑缺血中表达上调并介导了神经元损伤，而FoxO1作为调控细胞凋亡、炎症和生长的重要转录因子，在下丘脑神经元中可调节GPR17受体表达，但其在缺氧缺血损伤过程中调控GPR17受体表达机制仍未明确。本项目积极探索GRP17受体和FoxO1在缺氧缺血损伤中的作用，并且进一步深入研究FoxO1对GPR17受体表达的调控机理。在动物模型中，我们研究发现缺氧缺血损伤可影响FOXO1和GPR17受体的表达，而损伤侧（左脑）和对照侧（右脑）的表达是有区别的，提示GPR17受体和FoxO1在新生大鼠缺氧缺血脑损伤后神经元凋亡中发挥一定的作用；在细胞模型中，我们研究发现降低GPR17受体和FoxO1的表达可减轻细胞的缺氧缺血损伤，同时为了更好地探索FoxO1调控GPR17的作用机理，我们将IGF-1作为FoxO1上游影响因子，研究发现IGF-1通过PI3K/Akt/FoxO1途径调控GPR17的表达，其主要作用机理与FoxO1磷酸化及降低FoxO1的核膜移位有关。本项目阐明了GPR17受体和FoxO1在缺氧缺血损伤中的药理学意义，确立GPR17作为FoxO1的下游靶基因，其可被作为药理学干预的药物靶点，为寻找HIBD治疗新靶点以及基于GPR17受体的新药开发奠定基础。