创伤性颅脑损伤后脂质运载蛋白2（LCN2）的上调机制及其调节脑内铁代谢的实验研究

The pathological mechanisms of secondary injury after traumatic brain injury (TBI) are complicated, and iron overload is an important one. Lipocalin 2 (LCN2), as an important iron delivering protein, has not been reported in TBI. Our preliminary research found the expression of LCN2 in cortex enhanced obviously after TBI. Deferoxamine (DFX) down-regulated the levels of LCN2 and attenuated the brain injury after TBI. Using TBI animal models and clinical samples, this project focuses to investigate the following problems:1) to confirm that LCN2 in CSF and serum could be a marker for the severity of brain injury; 2) to confirm that astrocyte is the main source of LCN2 in brain, and LCN2 could affect the prognosis after TBI by regulating the intracellular iron metabolism; 3) to confirm that the co-regulation by NF-κB/IκB-ζ, and the feedback regulation by iron are the main mechanisms for LCN2 up-regulation after TBI. In conclusion, the project try to investigate the mechanisms of LCN2 up-regulation and its role on cerebral iron metabolism after TBI, finally to improve our understanding in secondary brain injury and search for new therapies after TBI.

创伤性颅脑损伤（Traumatic brain injury, TBI）后继发性神经损伤的病理机制复杂，铁超载是其中一个重要机制。脂质运载蛋白2（Lipocalin 2, LCN2）是一个重要的铁转运蛋白，其在TBI后的表达特征和功能目前尚无报道。我们前期研究发现TBI后脑内LCN2表达增强，去铁敏可下调其表达，减轻脑损伤。本课题在此基础上，利用TBI动物模型和临床标本，采用多种分子生物学技术进一步研究以下问题：1）证实CSF和血LCN2的改变可作为TBI后脑损伤严重程度的标志物；2）明确TBI后脑内LCN2的增高主要源于星形胶质细胞的合成，并通过调节细胞内铁代谢影响预后；3）确定NF-κB/IκB-ζ的共同作用、铁的反馈性调节是TBI后脑内LCN2上调的主要机制。通过上述研究，探讨TBI后脑内LCN2上调机制及其对铁代谢的调节，拓展我们对继发性脑损伤机制的理解，寻求临床治疗新策。

创伤性颅脑损伤（Traumatic brain injury，TBI）是全球高致死率和高致残率的疾病之一。在颅脑外伤的临床评估中，格拉斯哥昏迷评分通过睁眼、言语和遵嘱运动能力，反映患者的意识水平，评估方法相对简单，具有一定主观性；因而对TBI患者的病情评估中缺乏一个能早期、快速、灵敏、特异的反映颅脑损伤程度的指标或标志物。.分子量为25 kD的NGAL是人脂质运载蛋白家族中的一员，其与大鼠的LCN2蛋白和小鼠24p3蛋白具有高度同源性。有研究认为NGAL是一种急性期反应蛋白，尿及血NGAL在急性肾损伤后早期即显著升高，其动态变化甚至可作为判断疗效和患者预后的一个独立指标，是肾损伤的一个标志物。我们前期动物实验发现：1、在大鼠TBI模型中，脑内NGAL RNA和蛋白表达在TBI后早期（伤后24h）的挫伤灶周围皮质、损伤同侧海马及CSF中均明显升高，而对照组中几乎无表达。2、脑组织切片染色提示NGAL阳性细胞主要为胶质样细胞，进一步免疫荧光双染提示该类细胞主要为GFAP（星形胶质细胞）阳性，而非NeuN（神经元细胞）、OX-6或OX-42（小胶质细胞）阳性，提示表达NGAL的主要细胞类型为星形胶质细胞。相关数据发表在Translational Stroke Research杂志上。因而我们推测NGAL的改变能否作为一个TBI的相关标志物。基于此前期研究工作以及假设，我们开展了NGAL的相关临床研究，我们收集了脑外伤病人的脑组织标本以及血清标本，分别检测了NGAL的表达水平，同时与疾病的转归和预后相关联，阐述了颅脑损伤后中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白（NGAL）的改变及其临床意义。具体研究成果发表在Journal of the Neurological Sciences杂志上。目前，对于颅脑损伤后NGAL上调的临床意义及其调控机制尚不明确。本研究通过体外培养星形胶质细胞探讨NGAL升高的机制，进一步研究发现，NGAL的增高可能与脑外伤后NF-kB途经的活化以及铁代谢有关，相关数据正在整理投稿中。