Aβ/TLR4/NFκB通路诱导表观遗传修饰抑制BDNF表达：电磁脉冲认知障碍的机制及干预措施研究

In recent years, there is much attention has been paid to the EMP which can cause brain damage. However, the mechanism is unclear. Studies have shown that A β-TLR4 pathways play an important role in microglia activation, which can trigger inflammatory reaction and aggravate nerve cell damage; At the same time, A β can induce inflammatory reaction which affect the epigenetic modification of BDNF to impair cognitive function.Our previous studies have found that EMP increased A β expression in the hippocampus of rats and affected cognitive function; Preliminary experiments found that EMP enhanced microglia activation and increased TLR4 expression, whereas reduced the expression of BDNF. Previous studies also found that isoflurane preconditioning (IP) regulated the expression of TLR4 and the activation of microglia after MCAO.There results strongly suggest that EMP can enhance microglia activation, inflammatory response and influence the epigenetic of BDNF by A β-TLR4 signal pathway, which can cause cognitive dysfunction, and IP can reverse the damage effect.This project tries to observe the expression changes of A β-TLR4 pathways after EMP injury. And then, it evaluates the microglia activation and epigenetic of BDNF by Aβ/TLR4/NFκB pathways after EMP injury. At the same time, we explore the intervention effect of IP. This project will provide new theoretical and experimental basis in EMP induced-brain damage and IP neural protection effect.

电磁脉冲（EMP）辐射引起的认知障碍效应备受关注，但具体机制还不清楚。研究显示Aβ可诱导小胶质细胞活化引发炎性反应，进而影响BDNF表观修饰抑制其表达，损害认知功能。我们前期研究发现TLR4/NFκB活化可引起炎性反应；EMP使海马Aβ表达增加，损害认知功能。预实验显示EMP可引起小胶质细胞活化，增加TLR4表达抑制BDNF表达。前期研究还发现异氟烷预处理（IP）可抑制TLR4表达减轻炎性反应。因此推测：EMP通过Aβ/TLR4通路诱发炎性反应，影响BDNF表观遗传修饰并抑制其表达，损伤神经元和突触可塑性，导致认知功能障碍，而IP可以抑制TLR4表达发挥保护作用。本项目拟从EMP对认知功能的影响入手，明确Aβ/TLR4/NFκB通路活化在BDNF表观修饰及表达中的作用，阐明其中的作用机制及IP神经保护机制，为EMP认知障碍的机制研究提供新的理论和实验依据，为其防治提供新靶点和策略。

本研究发现，在400kV/m 200P单次EMP辐照后的早期阶段，TLR4 / MyD88 /NFκB途径激活，小胶质细胞发生M1型极化，诱导神经炎症和神经元凋亡；在后期，小胶质细胞表型趋向于转换为M2型，促炎介质生成减少，抗炎和介导神经修复的分子表达增加，神经元凋亡减少，提示小胶质细胞的两种相反作用的表型参与EMP辐照神经损伤的病理生理过程，并分别介导与炎性反应相关的神经毒性作用和限制炎性反应的神经保护作用，明确EMP辐照、小胶质细胞极化及神经凋亡之间的关系，对于摸索一种防护或治疗EMP造成的神经损伤的药物或干预措施具有重要意义。400kV/m 400P，重复3d EMP辐照后小胶质细胞活化以M1型为主，激活TLR4 / MyD88 /NFκB信号通路，产生炎性细胞因子IL-1β、IL-6和TNF-α增加并诱导神经元凋亡，而 IP后再接受EMP辐照，小胶质细胞活化表型以M2型为主，炎性介质IL-1β、IL-6和TNF-α的产生减少，而具有神经保护作用的IL-10、TGF-β和BDNF增加，神经凋亡减轻，IP产生的效应可能与SOCS1表达上调有关，SOCS1作用于NFκB，抑制NFκB的活化入核，限制炎症因子生成，改变小胶质细胞所处微环境中细胞因子的浓度，从而有利于小胶质细胞的活化表型由M1向M2转化，提示异氟烷可能是防治EMP辐照神经损伤的一种有效药物。小胶质细胞M1/M2极化转变和促炎抗炎机制的平衡失调是造成EMP神经损伤的主要病理机制，由于中枢炎症反应参与因素众多，相互作用错综复杂，IP除上调SOCS1与NFκB通路发生相互作用调控小胶质细胞M1/M2极化外，IP对于EMP所致神经损伤的保护机制亦可能与其他极化相关信号通路的交叉作用有关，目前所知尚不够详尽，仍需着眼于参与小胶质细胞极化的多条信号通路，展开进一步研究。