HO-1 - EPCs途径在血红素结合蛋白(HPX) 改善脑缺血后认知功能障碍中的机制研究

Cognitive dysfunction is one of the commonest neurological complications of stroke, researches on the injury mechanism and prevention strategy have significant scientific and clinical value. It was reported that, microvascular endothelial damage and dysfunction after cerebral ischemia plays an important role in cognitive dysfuction after stroke. We have confirmed in animal experiments that HPX can alleviate cerebral ischemia reperfusion injury. However, the long-term protective effect of HPX in neurological and cognitive function recovery after ischemic and the detailed mechanisms remains unclear. Series of our previous research have showed the role of EPCs in improving cognitive function and long-term outcome after brain injury via stabilization the blood brain barrier and endothelial function.We found in the preliminary study that HPX could up-regulate the expression of HO-1, combined with relevant reports for HO-1 - EPCs angiogenesis pathway, we planned to investigate the effect of HPX on cognitive dysfunction after cerebral ischemia using the animal model of cerebral ischemia reperfusion injury. Furthermore, we will investigate the angiogenesis mechanism of HPX improving neurological and cognitive function by the starting point of HO-1 - EPCs pathway, and to explore long-term neuroprotective effect of HPX, thus provide a theoretical basis for new strategies to develop more effective prevention and treatment of neurological and cognitive dysfunction after stroke.

认知功能障碍是脑中风常见的神经系统并发症之一，其损伤机制和防治策略研究具有重要的科学意义和临床价值。研究表明，缺血后微血管内皮破坏和功能障碍是脑中风后认知功能障碍的重要原因。我们率先用动物实验证实HPX可以减轻脑缺血再灌注损伤，但其对于缺血后认知功能恢复的远期保护效应及其机制尚不清楚。我们前期系列研究表明EPCs对于脑损伤后稳定血脑屏障和内皮功能，改善认知功能和远期预后有重要作用。项目组在预实验发现HPX通过上调HO-1表达发挥神经保护作用基础上，结合文献对于HO-1—EPCs血管再生途径的报道，拟建立脑缺血再灌注损伤动物模型，观察HPX对于脑缺血损伤后认知功能的影响，同时以HO-1—EPCs途径为切入点，探讨 HPX改善脑缺血后神经和认知功能的血管再生机制，阐明HPX神经保护作用的远期效应，为开发更有效的防治脑中风后神经和和认知功能障碍的新策略奠定科学基础。

认知功能障碍是脑中风常见的神经系统并发症之一，严重影响患者的生活质量，其损伤机制和防治策略研究具有重要的科学意义和临床价值。血红素结合蛋白(hemopexin，HPX)是一种与游离血红素(heme)具有极高亲和力的血浆蛋白，其主要生理功能在于清除有害的游离血红素，血红素加氧酶-1（HO-1）是参与这一过程的关键酶。内皮祖细胞（EPCs）是内皮细胞的前体细胞，参与血管内皮修复和血脑屏障稳态的维持中。本研究拟探讨HPX改善脑缺血再灌注损伤后认知功能障碍的作用，同时以HO-1—EPCs途径为切入点初步阐明HPX改善脑缺血后认知功能障碍的机制，为脑中风后认知功能障碍防治策略研究奠定科学基础。. 在动物实验部分，课题组通过建立缺血再灌注损伤MCAO动物模型，结合水迷宫实验，证实HPX能改善脑缺血再灌注后认知功能障碍；利用Western blotting、RT-PCR和免疫荧光双标染色等技术手段，证实HPX上调脑缺血半暗带区HO-1表达，促进外周血EPCs增生和分化为成熟的内皮细胞；同时通过测定脑组织含水量、EB渗透率、Ang1/Ang2 mRNA、VE-Cadherin等指标，证实HPX可以改善脑缺血后血脑屏障超微结构和完整性破坏。此外，在体电生理研究表明，HPX可以增强大鼠脑缺血后海马CA1区兴奋性突出后电位的波幅，改善神经突触的可塑性。HPX的上述神经保护作用可以被HO-1特异性抑制剂ZnPPIX阻断。.在离体实验中，通过培养大鼠骨髓来源的EPCs，再次验证了HPX诱导HO-1表达，促进EPCs增生分化，增强EPCs体外血管形成能力，这些作用均可被HO-1特异性抑制剂ZnPPIX阻断。通过构建小干扰RNA基因载体转染EPCs，进一步证实HO-1表达下调后HPX促进EPCs分化为成熟内皮细胞的作用消失。.本研究表明HPX能改善脑缺血后认知功能障碍，并初步阐明其神经保护作用机制可能是通过诱导HO-1表达，促进EPCs增殖分化，促进脑缺血区内皮修复和增加血脑屏障稳定性。本课题研究为促进脑中风患者神经血管单元功能重塑和神经网络重建提供新的治疗靶点，对拓展脑中风防治策略研究及临床转化都具有重要意义。