HMGB1通过调节BBB通透性参与放射性脑损伤过程的实验研究

The blood brain barrier injury induced by inflammation is an important activated process of radiation brain injury (RBI). Recent studies have shown that a high mobility group protein B1 (HMGB1), which is a strong inflammatory stimulus, can be used as the ideal target to block the neuroinflammation and protect BBB. However, the roles of HMGB1 in RBI are poorly understood. In preliminary studies, we found that the content of HMGB1 significantly increased in cerebrospinal fluid of RBI rats, which was positively associated with neurologic impairment. BBB permeability was improved after the injection of the neutralizing antibody against HMGB1 into the lateral ventricle. In the present study, we aim firstly to investigate the role of HMGB1 in the regulation of BBB permeability during RBI by using BMEC-AC co-culture and RBI animal model. We will further study the possible mechanism of HMGB1 to regulate the permeability of BBB and neuroinflammatory reaction by blocking HMGB1 and its receptors, receptor for advanced glycation end products (RAGE) and Toll-like receptor 4 (TLR4 ). The study would provide evidence for targeting HMGB1 as the further treatment strategy of RBI.

炎症反应引起血脑屏障(BBB)破坏是放射性脑损伤(RBI)重要启动环节之一，因此研究调节BBB通透性的分子机制非常重要。近年研究显示高迁移率族蛋白B1(HMGB1)这一强烈的炎症刺激因子可作为阻断神经炎症和BBB 破坏的理想靶标。课题组前期研究发现RBI鼠脑脊液中HMGB1含量明显增高，且与神经功能损伤程度呈正相关，侧脑室注射HMGB1中和抗体显著减轻BBB破坏。由此我们推测，HMGB1通过与其受体结合参与RBI发生发展过程，以其为靶点进行阻断可减轻BBB破坏及缓解神经炎症。本课题拟：①建立离体BBB放射性损伤模型和RBI大鼠模型，检测HMGB1及炎症因子表达、BBB通透性改变；②分别阻断HMGB1及其受体RAGE、TLR4，利用行为学、分子生物学、形态学等方法观察BBB通透性、神经炎症反应及神经功能损伤；③分析确认HMGB1影响BBB通透性的可能机制，为寻找新的治疗靶点提供实验依据。

放射治疗通常作为头颈部恶性肿瘤的主要治疗手段，如鼻咽癌、原发性脑肿瘤或脑转移瘤，放射治疗能给患者带来良好收益，是目前鼻咽癌患者首选治疗方法。放射性脑损伤(Radiation-induced Brain Injury, RBI)是指因接受放射性治疗后脑组织在放射性刺激下，可能出现的神经元变性、坏死等神经系统损害，常表现为广泛脑水肿后引起的进行性颅压升高，甚至脑疝形成，是放疗后较严重的后遗症，给患者家庭及社会带来了沉重的负担。为此，本研究旨在探讨HMGB1（高迁移率族蛋白-1）和晚期糖基化终产物受体（RAGE）是否参与辐射诱导的内皮屏障损伤及其机制，为探索放射性脑损伤新的治疗方案提供依据。.在本研究中，课题组采用多次小剂量精细分割全脑外照射方法成功建立急性放射性脑损伤小鼠模型，同时在动物实验中，证明了HMGB1参与急性放射性脑损伤，通过HMGB1的干预可减轻急性放射性脑损伤中血脑屏障的破坏，且HMGB1可能通过与RAGE受体的结合，诱导炎症反应并通过调节BBB通透性参与急性放射性脑损伤过程。而在HMGB1和RAGE受体参与辐射诱导的内皮屏障损伤的机制研究中，课题组用bEnd.3细胞构建了内皮屏障模型的损伤模型，通过荧光素钠（Na-F）渗透试验检测内皮屏障的通透性。本课题组发现，随着HMGB1和RAGE的表达增加，MAPK信号通路将被激活，MMP-2和MMP-9过表达，而紧密连接蛋白ZO-1和claudin 5的表达减少。以上研究证明了辐射可通过促进HMGB1和RAGE的表达激活MAPK信号通路，进一步导致内皮屏障损伤并改变其通透性。综合上述结果，本研究为探讨HMGB1（高迁移率族蛋白-1）和晚期糖基化终产物受体（RAGE）是否参与辐射诱导的内皮屏障损伤奠定了坚实的工作基础。同时对于认识MGB1和RAGE的表达与MAPK信号通路之间的关系提供了重要的启示性线索，为临床治疗提供了新的治疗靶点及理论依据。