脑出血后神经元凋亡的新机制-HDAC6介导的Prx2乙酰化修饰

Stroke is one of the leading causes of death worldwide. Cerebral hemorrhage is a severe form of stroke subtype, more likely to result in death or major disability than cerebral infarction or subarachnoid hemorrhage. Our previous data suggested that histone deacetylase 6(HDAC6) gene deficient mouse exhibited significantly decreased brain edema, functional impairments and neuron apoptosis when compared with wide type mouse after cerebral hemorrhage. The mechanisms by which HDAC6 knockout mouse showed reduced lesion volume, functional impairments and neuron apoptosis after cerebral hemorrhage remain unclear...Peroxiredoxin(Prx) 2 exerts a protective role in oxidative stress-induced neuronal cell death. The anti-oxidant effects of Prx2 are significantly enhanced when Prx2 is acetylated modification. Our previous data indicated that HDAC6 can target Prx2 and reduce the acetylated level of Prx2. Based on the above data, we made the assumption that the functional impairments and neuronal apoptosis after cerebral hemorrhage may be attributed to reduced acetylated level of Prx2 which is regulated by HDAC6. So we chose to focus on this pathway for our investigation, and we intend to clarify the possible mechanisms by which HDAC6 deficiency reduces brain edema, functional impairments and neuronal apoptosis after cerebral hemorrhage. This study may offer a novel target for effectively neuroprotective treatments after cerebral hemorrhage.

脑出血具有极高的致残率及死亡率，亟需探寻有效的防治措施。我们前期的研究发现：与野生型小鼠相比，组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase, HDAC）6基因敲除小鼠脑出血后脑水肿明显变小，神经功能损伤明显减轻，血肿周围脑组织神经元凋亡明显减少。然而，导致以上表型变化的具体机制目前尚不清楚。. 过氧化物还原酶（peroxiredoxin, Prx）2可以通过氧化还原反应降低氧化应激引起的细胞凋亡，乙酰化修饰的Prx2蛋白其抗氧化应激能力明显提高。前期研究亦发现HDAC6能够降低Prx2的乙酰化修饰水平。因此，我们提出假设：HDAC6通过降低Prx2乙酰化修饰而加重脑出血后神经元凋亡。本项目拟应用基因工程小鼠，以脑出血后相关表型为切入点，从整体、细胞、分子和基因水平阐明HDAC6在脑出血发生发展中的作用及其可能机制。本研究结果将为脑出血后的神经保护治疗提供新靶点。

研究背景：本课题旨在探讨HDAC6在脑出血后神经元凋亡中的作用及其作用的新机制。.研究内容：①探讨HDAC6蛋白在脑出血后表达变化趋势和不同浓度Hemin诱导的体外HT22细胞表达变化趋势；②应用HDAC6敲除小鼠评估HDAC6对脑出血体积的影响；③应用HDAC6敲除小鼠探讨脑出血后周边脑组织凋亡蛋白Bax， Bcl-2, cleavage caspase 3的表达变化的表达变化；④体外探讨抑制HDAC6能否减少Hemin诱导的HT22细胞凋亡蛋白Bax， Bcl-2, cleavage caspase 3的表达变化；⑤应用质谱法筛选可能相互作用的蛋白，并用免疫共沉淀验证可能的相互作用蛋白；⑥应用质粒转染293T细胞及免疫共沉淀探讨HDAC6与可能作用底物之间的相互作用；⑦分离脑出血后周边脑组织，应用组织标本验证HDAC6与可能的底物间的相互作用。.研究结果：我们研究发现，HDAC6蛋白在脑出血后以及Hemin诱导的体外HT22细胞损伤中的表达增加。与WT小鼠相比，HDAC6敲除小鼠脑出血体积明显变小，凋亡相关蛋白Bax, cleaved-caspase3 表达明显减少, Bcl-2 表达增多。体外应用HDAC6 siRNA 处理后的HT22细胞HDAC6的表达降低。HT22细胞经过Hemin诱导后凋亡相关蛋白Bax,cleaved-caspase3 表达明显增多，Bcl-2表达减少，但在HDAC6 siRNA处理后Bax,cleaved-caspase3表达明显减少，Bcl-2表达增多。进而进行机制探索时，我们根据团队的研究结果和进一步利用免疫共沉淀和抑制剂等研究发现HDAC6能够降低MDH1的乙酰化，而HDAC6抑制剂能够增加MIF乙酰化，所以MIF可能是HDAC6的关键性底物。.研究结论：HDAC6能够加重脑出血后神经元凋亡。HDAC6的作用可能与其调节MDH1的乙酰化修饰相关。.科学意义：我们的研究结果显示，HDAC6敲除能够减少脑出血后神经元凋亡，减轻神经功能缺损。其作用机制可能与其调节MDH1的乙酰化修饰水平相关。HDAC6可能成为出血的潜在治疗靶点。