雌激素相关受体α对脓毒症相关脑病的影响和机制研究

Excessive neuroinflammatory responses have been confirmed as the fundamental cause of sepsis-associated encephalopathy (SAE) and suppressing the activation of microglia could improve sepsis-induced neurological deficits. Our preliminary experiment and others’ reports showed that estrogen-related receptor α (ERRα) could inhibit inflammatory signals. The activation of ERRα alleviated neurological injuries and suppressed NLRP3 inflammasome activation in microglia. According these findings we hypothesize that ERRα negatively regulate the activation of the NLRP3 inflammasome in microglia through inhibiting glycolysis, which may play a protective role in sepsis-induced neurological injury. So, we will test this hypothesis in present proposal by using ERRα knocked out mice and other techniques. Aim 1, we will observe the effect of ERRα on the survival rate and neurological outcomes of SAE mouse model. Aim 2, we are going to investigate the influence of ERRα on NLRP3 inflammasome activation in mircoglia. Aim 3, whether ERRα represses glycolysis in an HIF-1α-dependent pathway, thereby inhibiting the activation of NLRP3 inflammasome will be studied. The proposal was designed to elucidate the core mechanism of ERRα in regulating SAE and find a potential target for the treatment of SAE.

失控的神经炎症反应是脓毒症相关脑病（SAE）发病的根本原因，抑制小胶质细胞炎性激活可减轻脓毒症所致的神经损伤。我们的预实验和其它研究报道表明：雌激素相关受体α（ERRα）可抑制炎症信号；激活EERα可减轻SAE小鼠模型神经损伤、抑制小胶质细胞NLRP3炎性小体激活。因此，我们提出研究假设：ERRα通过抑制糖酵解负向调控小胶质细胞NLRP3炎性小体激活，从而减轻SAE神经损伤。本项目拟利用ERRα基因敲除小鼠并结合多种技术手段，开展以下研究工作：首先，研究ERRα对SAE小鼠生存率和神经功能的影响；其次，研究ERRα对小胶质细胞NLRP3炎性小体活化的影响；最后，明确ERRα是否通过HIF-1α依赖性途径抑制糖酵解，从而抑制小胶质细胞NLRP3炎性小体激活。本项目旨在阐明ERRα调控SAE的核心机制，为SAE治疗提供新的理论依据。

背景：失控的神经炎症反应是脓毒症相关脑病（SAE）发病的根本原因，抑制小胶质细胞炎性激活可减轻脓毒症所致的神经损伤。而雌激素相关受体α（ERRα）可抑制炎症信号；激活EERα可减轻SAE小鼠模型神经损伤、抑制小胶质细胞NLRP3炎性小体激活。因此，我们提出研究假设：ERRα通过抑制糖酵解负向调控小胶质细胞NLRP3炎性小体激活，从而减轻SAE神经损伤。.研究内容：本项目包括在体实验部分和离体实验部分。在体实验部分通过建立小鼠SAE模型，探讨下调EERα基因能否影响SAE小鼠生存率、认知功能和神经元细胞存活情况；离体实验部分通过体外细胞实验和基因干预技术，首先证实抑制糖酵解过程可阻止小胶质细胞NLRP3炎性小体激活，其次探讨EERα是否通过HIF-1α依赖性途径来抑制糖酵解，以阻止小胶质细胞NLRP3炎性小体激活。.结果和关键数据：(1)在体实验部分：采用EERα siRNA下调EERα 基因表达水平后，CLP小鼠海马区MAP2、PSD95表达水平进一步降低，NLRP3及IL-1β表达水平更高,小鼠生存率进一步下降，认知功能损伤更重。说明抑制EERα表达可促进SAE时NLRP3炎性小体激活，加剧SAE所致的脑损伤和死亡。(2)离体实验部分：下调BV2小胶质细胞PKM2表达水平后，LPS+ATP刺激后IL-1β、IL-18生成量减少，NLRP3、caspase-1 p20表达水平明显减少，说明抑制糖酵解可阻止小胶质细胞NLRP3 炎性小体激活。下调BV2小胶质细胞EERα表达水平后，LPS+ATP刺激后细胞HIF-1α表达水平明显增加，乳酸含量增加，说明EERα可抑制小胶质细胞炎性刺激后HIF-1α表达及糖酵解过程；下调BV2小胶质细胞HIF-1α表达水平后，LPS+ATP刺激后糖酵解相关蛋白GLUT1、LDHA、PDK1表达水平明显减少，乳酸和IL-1β生成明显减少，说明EERα通过HIF-1α依赖性途径抑制糖酵解，从而阻止小胶质细胞 NLRP3炎性小体激活。..科学意义：本研究发现EERα通过HIF-1α依赖性途径抑制糖酵解，从而抑制小胶质细胞NLRP3炎性小体激活，减少神经元损伤，在SAE中发挥神经保护作用。本研究阐明了ERRα调控SAE的重要机制，为SAE治疗提供了新的理论依据。