DAMPs信号通路在脑出血中诱导中枢神经小胶质细胞及浸润巨噬细胞极化并引起继发性脑损伤的细胞分子机制

Secondary injury is the most important factor to affect the outcome of patient with after spontaneous intracerebral hemorrhage (ICH). According to our previously study （Zheng et al., Stroke, 2017）on this disease, we further indicated that the secretion levels of DAMPs signaling pathway ligands HMGB1 and S100 were elevated in situ of patients with secondary injury after ICH. Meanwhile, in situ central nervous microglia and infiltrated macrophage exhibited pro-inflammatory phenotype. Here, we aim to collect biopsy samples from patients with ICH, as well as build related animal model for revealing the molecular and cellular mechanisms of polarized microglia/macrophage affect central nerve system after sterile inflammation. By using molecular tools, we plan to explore the mechanism of sterile inflammation induced damages of central nervous system in both in vivo and in vitro, especially the functions of neuron and glia. Above all, our current research will elucidate the potential relationship among clinical symptoms, pathological changes and sterile inflammation. Thus shed light on the new strategy in diagnosis, treatment and evaluation in ICH patients.

脑出血后继发性脑损伤是引起患者高致残率和高死亡率的重要原因。本课题组对前期开展的临床试验（Zheng et al., Stroke, 2017）的数据及相关样本进行回顾性分析发现，清洁炎症反应相关信号通路因子HMGB1与S100在自发性脑出血患者的病灶组织表达上调，并且小胶质细胞与浸润巨噬细胞呈现促炎症活化表型。基于以上数据，我们计划对临床标本进一步研究的同时，建立脑出血继发性脑损伤动物模型，比较临床病理状态下与人工诱导清洁炎症反应后小胶质细胞/巨噬细胞对中枢神经主要组成性细胞活性功能的影响，揭示关键信号通路DAMPs信号通路在继发性脑损伤中的分子细胞机制，为脑出血临床症状与清洁炎症反应之间存在的潜在关系提供直接证据。本项目的研究结果在填补脑出血预后评价指标与相关性研究空白的同时，对脑出血后继发性脑损伤的诊断标准，治疗手段和预后评价提供新的思路和策略。

脑出血后的继发损伤是导致患者预后不良的重要因素。项目组前期研究发现DAMPs信号分子HMGB1和S100β在脑出血患者中表达显著上调，小胶质细胞/巨噬细胞系统显著激活，提出DAMPs信号通路可能介导脑出血后的继发脑损伤的假说。基于此，我们对临床组织和原代细胞样本标本进行了研究，建立了脑出血继发性脑损伤动物模型，比较了临床病理状态下与人工诱导清洁炎症反应后小胶质细胞/巨噬细胞对中枢神经主要组成性细胞活性功能的影响，尝试揭示关键信号通路DAMPs信号通路在继发性脑损伤中的分子细胞机制。..本项目第一部分阐述了小胶质/巨噬细胞介导的清洁炎性反应在脑出血后急性期内的激活，表现为升高的HMGB1和S100蛋白水平和显著上调的IL-1β、IL-6、TNF-α水平。验证发现早期清洁炎症反应是由M1型巨噬细胞介导的趋炎症极化伴随部分M2型细胞活性升高。小胶质巨噬系统的功能的显著激活对神经元及脑胶质细胞产生了直接的损伤效应、另外对T细胞为主导的适应性免疫系统起到了共同激活效应。此间接作用可能作为独立危险因素影响脑出血患者预后。..本项目第二部分对原代细胞进行分离、培养和诱导分化。明确了清洁炎性反应中DAMPs 信号通路可以直接促进小胶质/巨噬细胞系统向趋炎症型极化，也可间接激活以Th1细胞为主的适应性免疫;巨噬细胞可直接杀伤神经元和胶质细胞。而T细胞为主的适应性免疫可以抑制功能性蛋白GFAP和NeuN的表达，抑制神经元和胶质细胞活性，此过程可能受到DAMP通路抑制剂的拮抗。..本项目第三部分在脑出血动物模型上验证了从第1-7天不同阶段清洁炎症反应的变化模式：DAMPs相关分子表达与M1型巨噬细胞激活在Day3达峰后下降，而M2型巨噬细胞比例从3天后显著上升，M1/M2比例发生反转，趋近炎症消解。脑水肿和小鼠行为学水平也在Day7后呈现缓和趋势，佐证了脑出血后的炎症-水肿规律。..本项目的研究结果对脑出血后继发性脑损伤的诊断标准，治疗手段和预后评价提供新的思路和策略，为脑出血临床症状与清洁炎症反应之间存在的潜在关系提供直接证据。