蛛网膜下腔出血后脑微循环变化及调控机制的实验研究

Cerebral microcirculation change after subarachnoid hemorrhage (SAH) is one of the most important pathologic changes, cholinergic anti-inflammatory pathway and cortical spreading depression (CSD) are the two key factors in regulating cerebrovascular function. Since the detail mechanism of the alteration and regulation of cerebral microcirculation change is still unclear, there lacks efficient interfere means in the early stage of the disease. The aim of current study is to explore the role of cholinergic anti-inflammatory pathway in causing disturbance of cerebral microcirculation flow and the affects of Ach and CSD and the underline mechanism. Our study will specifically target to the interaction of immune inflammation and brain cell membrane function, and will be established in the Ach and CSD as the breakthrough point. Utilizing the tools of radionuclide brain imaging, immunohistochemistry with EF5/ELK3-51 a new cellular hypoxia imaging agent, laser Doppler flowmetry, molecular biology and cell biology, we will the comprehensively dissect the mechanism of endothelial dysfunction from molecular and cellular levels to animal in vivo levels. We will focus on the change of function and underline mechanism of inflammatory factor and SOCS-3, including the effects of mitochondrial membrane potential and CSD on cerebral microcirculation flow. We expect to elucidate the change rules and regulation mechanisms of cerebral microcirculation after SAH, which will provide important novel clues in the prevention and treatment of SAH.

脑微循环改变是SAH后最重要的病理变化之一，胆碱能抗炎通路与脑皮层传播抑制是调控脑血管功能状态的重要环节。由于脑微循环变化及调控机制尚不清楚，目前缺乏对其有效的早期干预手段。本研究的主要目的在于揭示胆碱能抗炎通路在引起脑微循环血流障碍的作用，以及Ach和脑皮层传播抑制对其的影响和分子调控机制。我们将以免疫炎症和脑细胞膜功能相互作用为中心，以Ach和脑皮层传播抑制为突破点，运用放射性核素脑显像、新型细胞乏氧显像剂EF5/ELK3-51免疫组化、激光多普勒血流仪动态监测皮质血流、分子及细胞生物学和免疫荧光等技术，在分子、细胞、功能以及动物模型等水平上，综合研究脑微循环血流及脑乏氧代谢动态变化规律。我们重点研究炎性因子和SOCS-3改变及其分子机制，以及线粒体膜电位及皮层传播抑制对脑微循环血流的影响。以期阐明SAH后脑微循环变化规律及调控机制，为SAH的早期预警与干预提供理重要的理论及实验依据。

脑微循环改变是SAH后最重要的病理变化之一，胆碱能抗炎通路和脑皮层传播抑制是调控脑血管功能状态的重要环节。本课题从SAH后炎症反应及皮层扩散抑制入手，系统的阐述了SAH后脑微血管反应性降低、脑血管痉挛导致微循环障碍，从而改变脑细胞功能状态。本课题研究了SAH后不同时相炎症因子、炎症通路的动态变化情况，研究了Ach对炎症通路的调节作用及对早期脑损伤的保护作用，比较了Ach与各类抑制炎症药物对SAH脑保护的优劣。并进一步研究SAH后不同时相脑乏氧代谢的动态变化规律，阐明了SOCS-3、胆碱能抗炎通路对脑乏氧代谢的影响。通过150-H20-PET测量脑血流，18F-FDG PET测定脑代谢，99Tcm-ECD-HL91 SPECT检测脑乏氧代谢，EF5/ELK3-51免疫荧光法脑组织乏氧显像，研究SAH后微循环血流及代谢动态变化。通过膜片钳测定脑血管平滑肌细胞膜电位，通过荧光探针JC-1测定微血管平滑肌线粒体膜电位及离体微血管平滑肌细胞线粒体呼吸功能，研究SAH后微血管调节功能损伤及机制。我们的研究结果表明Ach缓解了SAH后的炎症反应，减少了大脑皮层TNFα的表达，从而缓解了皮层神经元凋亡。并证实了SAH后存在明显的血小板聚集，即微血栓形成，且在SAH后24小时微血栓形成最多，表明SAH后24小时存在严重的微循环障碍，并证明了减少血小板聚集能明显缓解SAH后早期脑损伤。同时证明了SAH后自噬水平降低，通过激活自噬能够减少细胞凋亡，从而缓解SAH后早期脑损伤。本课题研究结果阐明了炎症反应及微循环障碍在SAH后中的作用，通过干预SAH后炎症反应、缓解微循环障碍能够缓解早期脑损伤，为指导SAH后脑损伤的治疗提供了理论依据。