雌激素预处理对脑缺血损伤的保护作用及其机制研究：雌激素- SIRT1/AMPK机制

Estrogen deficiency is thought to cause increased risk of stroke in female after menopause. However, hormone replacement therapy resulted in poor results. This discrepancy underscores the need to further study molecular targets of estrogen in stroke and the molecular mechanisms of its action, as new targets for the prevention of stroke. The prevention of estrogen against stroke was confirmed by preliminary results from the overall and cell levels. In addition, estrogen was found to up-regulate the expression of SIRT1 and phosphorylation of AMPK induced by OGD. The neuro-protection of estrogen was partly abolished in SIRT1 or AMPKα2 knockout neuron. On these grounds, we suppose that estrogen-SIRT1/AMPK pathway is involved in the protective effects of estrogen against ischemic cerebral injury, by improving the disorder of energy metabolism in neuron. The research will apply SIRT1 and AMPKα2 knockout mice, combine with in vivo and vitro experiment, and start to determine that: (1) SIRT1 mechanism in the neuro-protection of estrogen; (2) AMPK mechanism in the neuro-protection of estrogen; (3) upstream and downstream relationship between SIRT1 and AMPK in the pathway of estrogen.

绝经后女性脑卒中的发病率迅速上升，其中雌激素的缺乏被认为是主要因素之一。然而激素替代治疗结果并不理想，提示有必要对雌激素在脑卒中的病理生理机制进行深入的研究，发掘防治绝经期女性脑卒中的新靶点。前期从整体及细胞水平明确了雌激素预处理对双侧卵巢切除大鼠缺血性脑损伤的保护作用。并且，雌激素可以调节神经元SIRT1蛋白的表达，还可以促进缺氧缺糖时AMPK的磷酸化。SIRT1或AMPKα2基因敲除后，雌激素保护神经元损伤的效应均被部分取消。据此推测，雌激素预处理可能通过激活SIRT1/AMPK通路，改善缺血区神经元的能量代谢障碍，发挥脑缺血保护作用。本项目拟利用SIRT1和AMPKα2基因敲除小鼠，结合体内与体外实验，研究并明确(1)雌激素作用的SIRT1机制；(2)雌激素作用的AMPK机制；(3)SIRT1和AMPK在雌激素通路中的上下游关系。

绝经后女性脑卒中的发病率迅速上升，其中雌激素的缺乏被认为是主要因素之一。然而激素替代治疗结果并不理想，提示有必要对雌激素在脑卒中的病理生理机制进行深入的研究，发掘防治绝经期女性脑卒中的新靶点。前期从整体及细胞水平明确了雌激素预处理对双侧卵巢切除(OVX)大鼠缺血性脑损伤的保护作用。利用蛋白质组学及Western blot发现，雌激素可调节能量蛋白腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)和沉默信息调节因子1(SIRT1)的活性。本研究以雌激素缺陷（OVX）为病理基础，探索雌激素预处理对脑缺血损伤的作用，以雌激素-SIRT1/AMPK信号通路为切入点，对可能的能量代谢机制进行初步研究。整体水平通过大脑中动脉栓塞术（MCAO）建立急性脑缺血模型，神经功能评分、脑梗面积计算以及脑组织TUNEL染色作为评价指标；细胞水平选择原代培养的皮层神经元细胞，通过氧糖剥夺(OGD)12h建立体外OGD损伤模型，LDH漏出率、CCK-8检测的细胞活力以及Hoechst、TUNEL染色和流式检测的细胞凋亡作为评价指标；机制水平利用雌激素受体(ER)抑制剂、AMPK抑制剂以及SIRT1基因敲除鼠进行干预探讨。研究结果如下：(1)明确雌激素神经保护作用的AMPK机制。雌激素能够通过ERα调控皮层神经元缺氧状态下AMPK的活性，脑局部抑制AMPK后部分取消了雌激素对MCAO致脑缺血损伤的保护作用，削弱了雌激素抵抗OGD诱导神经元凋亡的作用。(2)明确雌激素神经保护作用的SIRT1机制。雌激素通过ERα调控神经元SIRT1的表达，敲除SIRT1后增加了神经元对OGD凋亡的易感性，且削弱了雌激素保护神经元抵抗凋亡的作用，部分取消了雌激素减轻脑缺血损伤的作用。 (3) 明确雌激素-SIRT1-AMPK机制通路。敲除SIRT1后减弱了雌激素对AMPK的活化作用，而抑制AMPK并不影响雌激素对SIRT1的调控。以上结果表明，在雌激素缺陷的病理条件下，雌激素预处理可能通过激活SIRT1-AMPK通路，改善缺血区神经元的能量代谢障碍，发挥脑缺血保护作用。本项目的完成更加完善了雌激素在脑缺血损伤中的病理生理机制，发掘新的决定因子SIRT1和AMPK，未来可针对其进行干预，作为防治绝经期女性脑卒中的新靶点，以期发展新的脑卒中防治药物。