硫化氢调控PGC-1α-NRF1/NRF2信号通路对急性肾损伤后血脑屏障损伤的作用及机制研究

Blood brain barrier (BBB) plays critical role in the maintenance of the stability of nervous system microenvironment, which is expected to become a new target for the improvement of neurological disturbance upon acute kidney injury (AKI). We have found that BBB injury occurs upon AKI, whereas hydrogen sulfide (H2S) can protect BBB upon AKI. AKI decreases PGC-1α-NRF1/NRF2 pathway and mitochondrial function in kidney and distant organs, whereas latter is critical for BBB injury. Thus, the effective regulation of the pathway will help restore the defense function of BBB after AKI. We found that H2S increases PGC-1α expression in brain. We speculate that upon AKI, H2S supplement may protect BBB from injury through PGC-1α-NRF1/NRF2 pathway up-regulation. To confirm this hypothesis, we will analyze the correlation between BBB damage and AKI development firstly, and then establish rats AKI model and BBB model in vitro, to explore the effects of H2S supplement on BBB injury and PGC-1α-NRF1/NRF2 pathway, in order to provide new strategy for the treatment of acute uremic encephalopathy.

血脑屏障在维持神经系统微环境稳定方面具有重要的作用，有望成为急性肾损伤（AKI）所致脑病新的治疗靶点。初步研究显示，AKI可破坏血脑屏障，而硫化氢（H2S）可对AKI后血脑屏障发挥保护作用。AKI后，肾脏及远隔器官因PGC-1α-NRF1/NRF2信号通路抑制出现线粒体功能障碍，而后者是导致血脑屏障损伤的重要原因，因此，对该通路进行有效调控将有利于恢复AKI后血脑屏障的防御功能。我们已发现，H2S可通过上调脑组织PGC-1α表达保护线粒体。据此，我们推测，AKI后，H2S可通过调控PGC-1α-NRF1/NRF2信号通路保护血脑屏障，减少神经功能损伤。本课题拟首先分析血脑屏障损伤与AKI病程的相关性；再建立在体AKI模型和离体血脑屏障模型，探索H2S对血脑屏障损伤的修复情况及PGC-1α-NRF1/NRF2信号通路的作用，阐明调控机制及效应靶点，为防治急性肾性脑病提供新的思路。

血脑屏障损伤是导致急性肾损伤后神经功能障碍的重要因素。然而，迄今为止，其分子机制尚未阐明。研究表明，线粒体功能障碍是导致血脑屏障损伤的重要因素。因此，恢复急性肾损伤后血脑屏障的线粒体功能可有效减少血脑屏障损伤。PGC-1α能有效调节线粒体生物发生和能量代谢，从而影响线粒体功能。本课题旨在研究PGC-1α在急性肾损伤所致血脑屏障损伤中的作用及分子机制。首先，我们收集急性肾损伤患者外周血标本，通过测定外周血中脑微血管内皮细胞含量，证实急性肾损伤患者出现不同程度血脑屏障损伤；其次，我们建立小鼠急性肾损伤模型，从形态学、血管通透、荧光示踪等方面证实急性肾损伤后发生血脑屏障损伤，从分子生物学层次证实急性肾损伤可同时降低目标基因PGC-1α在肾脏及血脑屏障表达；然后，我们构建PGC-1α载体，证实过表达PGC-1α可有效提升血脑屏障组成细胞对急性肾损伤所致系统性损伤的防御能力，同时从细胞旁及细胞间途径减轻急性肾损伤后血脑屏障损伤，其机制可能与增强线粒体生物生成、改善脂质代谢紊乱有关；进一步研究显示过表达PGC-1α可增强急性肾损伤后肾脏线粒体生物生成，减轻急性肾损伤后肾损伤，减少系统性炎症，减轻内质网应激，减少细胞凋亡，同时可明显降低Hes1基因表达。我们的研究提示PGC-1α可能在急性肾损伤所致神经功能损伤中发挥重要作用，为这类疾病的治疗奠定基础，开拓新的思路。