基于HMGB1-TLR4介导的NF-κB信号通路探讨毛蕊异黄酮在脑缺血再灌注损伤中的保护机制

The pathophysiological mechanisms underlying cerebral ischemia/reperfusion (I/R) injury have been proved to be complex, and a hotspot of current researches is searching for the promising targets in the prevention and treatment of stroke. It has reported that NF-κB signaling pathway plays a pivotal role in the pathological inflammatory damage process of I/R injury. We have found that calycosin, a typical phytoestrogen, exhibited anti-inflammatory and anti-apoptosis effects by decreasing the expression of HMGB1, TLR4 and NF-κB, subsequently improving the brain function in cerebral I/R rats. However, it deserves further research whether the neuroprotective effect of calycosin is related to the modulation of HMGB1-TLR4-NF-κB signaling pathway in cerebral I/R injury. Therefore, we proposed the following assumption: in the process of transition from focal ischemia to inflammatory injury, the activation of HMGB1-TLR4-NF-κB signaling pathway can lead to immune inflammatory reaction and apoptosis in brain tissue, and the neuroprotective effect of calycosin probably related to inhibiting this signaling pathway. The projects aims to, through overexpressing and silencing the key molecules in the HMGB1-TLR4-NF-κB signaling pathway, explore its roles in cerebral I/R injury and the therapeutical mechanism of calycosin, which provide theoretical basis and new ideas on the application of calycosin in the treatment of ischemic stroke.

脑缺血再灌注损伤是一种复杂的病理生理过程，针对关键靶点对其进行有效防治是国内外研究的热点。有研究表明，NF-κB信号通路的激活在缺血再灌注炎性损伤中发挥着重要作用。我们研究发现，植物雌激素毛蕊异黄酮可降低HMGB1、TLR4、NF-κB表达，减轻炎性反应和抗凋亡，对大鼠脑缺血再灌注损伤具有保护作用。毛蕊异黄酮的这一作用是否与其对HMGB1-TLR4介导的NF-κB信号通路的调控有关，值得深入探讨。故提出假设：脑缺血再灌注后由缺血性损伤向炎症性损伤转变的过程中，与炎症相关的HMGB1-TLR4-NF-κB信号通路的激活可促进脑组织免疫炎性反应和细胞凋亡，毛蕊异黄酮可能通过抑制该信号通路而发挥作用。本课题拟通过在神经细胞和动物脑内过表达或沉默HMGB1-TLR4-NF-κB通路中的关键信号分子，探讨其在脑缺血再灌注损伤中的作用及毛蕊异黄酮的治疗机制，为缺血性脑卒中的防治开拓新思路。

缺血再灌注损伤是缺血性脑卒中的病理生理学基础，针对脑缺血再灌注损伤病理过程中关键信号通路进行药物干预是近年来脑卒中防治研究的热点。我们在前期实验中发现，植物雌激素毛蕊异黄酮对大鼠脑缺血再灌注模型的炎性反应有良好的保护效应。本课题研究主要是基于HMGB1-TLR4-NF-κB信号通路介导的炎性反应探讨毛蕊异黄酮在脑缺血再灌注损伤中的保护作用机制。本课题研究中，我们在制备出局灶缺血性脑卒中大鼠模型的基础上，通过毛蕊异黄酮给药干预，观察神经功能缺陷评分、脑梗塞体积及组织形态学的改变，检测HMGB1-TLR4-NF-κB通路中关键信号分子、炎性因子及凋亡相关蛋白的表达水平。在体实验结果表明，毛蕊异黄酮抑制了局灶缺血性脑卒中模型大鼠脑组织HMGB1、TLR4的表达，降低了NF-κB和IκBα的磷酸化活性，减少炎性因子（IL-6、TNF-α等）的产生，抑制神经细胞凋亡，对大鼠脑缺血再灌注损伤产生保护效应。此外，我们通过对神经细胞/小胶质细胞进行氧糖剥夺/复氧（OGD/R）处理，建立脑缺血再灌注损伤的细胞模型，在此基础上给予毛蕊异黄酮药物干预，观察细胞增殖、凋亡等情况，检测HMGB1-TLR4-NF-κB信号通路中的关键分子、炎性因子等的表达及含量。体外实验结果显示，毛蕊异黄酮可减轻OGD/R所致的细胞损伤，促进神经细胞活力，抑制神经细胞凋亡，同时也减少了炎性因子（IL-1β、IL-6和TNF-α等）的释放。研究结果提示，毛蕊异黄酮可能是通过抑制神经细胞/小胶质细胞OGD/R后HMGB1-TLR4-NF-κB信号通路的激活，减轻炎性反应，发挥其神经保护作用。本课题研究为植物雌激素毛蕊异黄酮应用于缺血性脑卒中的防治提供了理论和实验基础，为将毛蕊异黄酮开发为神经保护类药物及其药理学机制研究提供了借鉴和思路。