天麻素治疗在新生大鼠脑缺氧后白质损伤中的作用及对血管紧张素系统影响的研究

Periventricular white matter damage (PWMD) is a serious complications of premature newborns. It can lead to severe long term neurological consequences such as cerebral palsy, epilepsy, hearing and vision impairments. Tianma is a traditional chinese medicine. Its effective monomer is called gastrodin which has prime pediatric sedation, antiepileptic, anticonvulsant effects. In response to hypoxic-ischemic insults the pathological consequences in the developing WM include death of oligodendrocytes, degeneration of axons, hypomyelination, microglial activation and astrocytosis. Our previous studies have confirmed the brain angiotensin system is also involved in PWMD, but the role of gastrodin treatment in PWMD and influence on angiotensin system remains unclear. Specifically, this project is aimed to study the pathological consequences of glial cells, nerve fibers，angiotensin system in the periventricular white matter and involved the neurotoxicity medium, and SIRT3 signaling pathway after gastrodin treatment in neonatal rats subjected to hypoxia. The expression will be analyzed both qualitative and quantitatively by immunohistochemistry, immunofluorescence double-labeling, Western blot/ELISA, real time PCR, cell culture etc. The information will shed light to a better understanding of the molecular mechanisms and relationship between microglia, astrocytes and angiotensin system in brain after gastrodin treatment, and to further unravel the multifunctional roles of gastrodin treatment which have become one of the key targets for therapeutic consideration.

新生儿脑室周围白质损伤（PWMD）是一种严重的早产后并发症，可引起脑瘫、癫痫等神经系统后遗症。天麻素具有抗癫痫、抗惊厥等作用。研究证实，PWMD的主要神经病理学变化包括轴突变性、髓鞘形成障碍、少突胶质细胞凋亡、小胶质细胞激活和星形胶质细胞增生等。我们先前的研究发现血管紧张素系统也参与白质病变，但天麻素治疗在PWMD中的作用及对血管紧张素系统的影响仍不清楚。本课题拟应用免疫组化单标和荧光双标、real- time PCR、Western blot（或ELISA）、细胞培养等技术，在体内、体外对天麻素治疗新生大鼠缺氧后脑室周围白质神经胶质细胞、神经纤维、血管紧张素系统的病理变化及相互关系、神经毒性介质的释放及可能涉及的SIRT3信号通路进行系统的定性和定量研究，探讨天麻素治疗对它们的影响和相关分子机制。预期将在进一步阐明天麻素治疗对PWMD保护作用方面有新的发现，为临床防治提供可靠的实验依据。

新生儿缺氧缺血性脑损伤（HIBD）是围生期脑损伤的重要原因,可引起脑瘫、癫痫等神经系统后遗症。研究证实，天麻素具有抗癫痫、抗惊厥等作用。我们先前研究发现血管紧张素系统也参与HIBD的病理过程，但天麻素对HIBD的作用及血管紧张素系统的影响仍不清楚。本课题在体内、外对天麻素治疗新生大鼠缺血缺氧后脑室周围白质神经胶质细胞、血管紧张素系统的病理变化及相互关系、神经毒性介质的释放及可能涉及的SIRT3信号通路进行系统的定性和定量研究。发现：HIBD后胼胝体区激活的小胶质细胞表达血管紧张素相关蛋白（ACE、AT1受体、AT2受体）、NADPH氧化酶（NOX2）和生存因子SIRT3较对照组明显升高；但天麻素治疗后ACE、AT1和NOX2蛋白的表达较HIBD组明显降低，而AT2受体和SIRT3的表达进一步增加。体外实验发现：在LPS激活的BV2小胶质细胞中，ACE、AT1、AT2、NOX2、SIRT3以及炎性介质（iNOS与TNF-a）的表达均明显升高，用天麻素干预后明显抑制ACE、AT1和NOX2以及炎性介质的表达，而促进AT2和SIRT3表达进一步升高。用阿齐沙坦（AT1受体抑制剂）处理激活的BV2细胞，能显著抑制NOX2表达，促进SIRT3表达，并减少iNOS和TNF-a生成；而用天麻素和阿齐沙坦共同处理激活的BV2细胞后，NOX2、iNOS和TNF-a的表达均进一步减低，SIRT3表达明显升高。另外，有趣的发现是：LPS诱导BV2的条件培养基可激活TNC1星形胶质细胞表达炎性介质、ACE、AT1、NOX2及SIRT3增加，释放神经营养因子BDNF和IGF-1，而用天麻素干预后能促进反应性星形胶质细胞SIRT3及神经营养因子表达升高，但显著抑制其它蛋白的表达。这些结果提示：AngII-AT1-NOX2/SIRT3信号通路参与了HIBD后小胶质细胞激活的病理生理过程；天麻素可通过AngII-AT1-NOX2/SIRT3信号通路，抑制小胶质细胞激活及其介导的炎性反应，促进保护因子AT2和SIRT3的表达，发挥神经保护作用；AngII-NOX2/SIRT3通路在反应性星形胶质细胞中的表达及天麻素对其的保护作用可能是通过小胶质细胞介导完成的。这些发现将在进一步阐明天麻素治疗对HIBD后脑室周围白质损伤的保护作用以及临床有效地预防和治疗白质损伤提供可靠的形态学和分子生物学实验依据。