去乙酰化酶SirT1在高压氧预处理延迟相脑保护中的作用及机制研究

hyperbaric oxygen preconditioning induces tolerance to subsequent cerebral ischemia. it may be a promising approach for protecting cerebral ischemic injury in clinic, because of efficacy, simplicity and operability. However, the uderlying mechanism is not full understand. It has been demonstrated that acetylation/deacetylation is a crucial modification involved in regulation of cell signaling pathway. SirT1, serves as deacetylase enzyme, play an important role in cerebral ischemic injury. Our previous study has confirmed SirT1 is associated with hyperbaric oxygen preconditioning-induced ischemic tolerance in brain. SirT1 inhibitor reverses the second window of neuroprotection conferred by hyperbaric oxygen preconditioning,suggesting that SirT1 may be play an key role in the protective effect of hyperbaric preconditioning. Based on the previous studies, The present study aimed to investigate the regulatory role and possible molecular mechanism of SirT1 in the second window of neuroprotection induced by hyperbaric oxygen preconditioning with the methods of functional analysis, morphology and molecular biology and so on in vivo and in vitro, using siRNA and adenovirus infection interference SirT1 expression.The present study may provide a new evidence of hyperbaric oxygen preconditioning-induced tolerance to cerebral ischemia and inherent protection mechanisms of the brain. Moreover, it may offer more effective targets for preventing cerebral ischemic injury. These results have important theoretical and clinical significance.

高压氧预处理可诱导"脑缺血耐受"，因效果显著、简便易行、操作性强，有望成为临床预防脑缺血损伤的有效手段，但其机制远未阐明。研究证实，乙酰化/去乙酰化是调控细胞信号通路的重要方式；去乙酰化酶SirT1在脑缺血再灌注损伤中发挥重要作用。我们前期的研究首次发现SirT1的表达与高压氧预处理的脑保护作用有关，同时观察到SirT1拮抗剂可逆转高压氧预处理诱导的延迟相脑缺血耐受，提示SirT1可能参与延迟相高压氧预处理机制并发挥重要作用。本项目拟在前期研究的基础上，利用siRNA干扰、腺病毒感染等技术调控SirT1表达，采用功能、形态和分子生物学等综合方法，从整体水平、细胞水平研究SirT1在延迟相高压氧预处理诱导脑缺血耐受中的调控作用及其分子机制，为进一步揭示高压氧预处理机制提供新的理论依据，从更深层次挖掘脑的固有保护机制，为开发更有效的脑缺血损伤防治新策略提供作用靶点，具有重要的理论和临床意义。

高压氧预处理因效果显著、操作性强，有望成为临床预防脑缺血损伤的有效手段，但其机制远未阐明。本研究使用大脑中动脉闭塞所致局部脑缺血再灌注模型（MCAO），观察了MCAO后6小时、24小时和7天后，小鼠神经功能评分、缺血半球梗死容积和氧化应激和炎性反应水平的变化；观察了高压氧预处理（HBO-PC）对MCAO损伤7天后的脑保护作用以及其分子机制；观察了HBO-PC对MCAO损伤14天后的认知功能以及海马形态结构的改善作用，并探讨了Sirt1分子在此的作用。结果显示：（1）MCAO损伤6小时后，显著提高了大脑抗氧化酶HO-1和Nrf2表达水平，抑制了SOD-1 的表达水平，并且抑制了AKT的磷酸化水平；MCAO损伤24小时或7天后，显著上调了梗死半球Cleaved Caspase3、Bax的表达水平，但是下调了Bcl-2的表达水平，MCAO损伤24小时可以诱导出明显的脑梗死情况和神经功能损伤，可以导致梗死半球感觉运动区皮质和海马细胞缺失、凋亡，并且抑制损伤侧海马齿状回DCX的表达水平。（2）HBO-PC可以减少MCAO损伤7天后所致脑梗死容积，缓解神经功能损伤；可以上调MCAO模型大鼠损伤侧大脑的Sirt1、Nrf2、HO-1和SOD1的表达水平；而下调Sirt1或者Nrf2之后则抑制了HBO-PC的上述作用。（3）高压氧预处理可以改善MCAO损伤14天后大鼠的学习记忆能力受损和海马的DCX和NF-H表达降低的现象；而下调Sirt1可以抑制高压氧预处理对认知功能的改善作用，并且抑制其对海马DCX和NF-H的调节作用。本研究为高压氧预处理对延迟相神经损伤的保护作用以及其分子机制提供新的思路和证据，为Sirt1在脑保护作用的核心地位供理论支持。