探索普萘洛尔对脑创伤后颅内淋巴系统的调控及其相关机制

Traumatic brain injury（TBI）usually induces death, disability or cognitive impairment, but there is no effective treatment for TBI. Previous studies demonstrated that propranolol could improve function and glymphatic system recovery after TBI. Decreasing expression of aquaporin4 (AQP4) in the endfoot of astrocyte may influence the clearance of glymphatic system, which leading to nervous system disease. Therefore, we speculate that propranolol could improve the function and glymphatic system recovery after TBI by protecting the expression of AQP4 in the endfoot of astrocyte. After establishing rat TBI model and treated with propranolol, we explore whether propranolol could protect white matter, motor and cognitive function after TBI. By employing the intracranial trace injection, immunofluorescence experiment et al, we plan to reveal whether propranolol may improve glymphatic system clearance by defend AQP4 in the endfoot of astrocyte from TBI. In the vitro experiments, we will clarify whether propranolol could decreasing the MMP2/9 by blocking the STAT3/AKT signal pathway in astrocyte, which results in protection of AQP4 in the endfoot of astrocyte. The project explore a novel treatment for TBI, which may help us to understand the TBI mechanism.

脑创伤(TBI)常引起患者死亡、残疾或认知功能障碍，但仍未找到有效的治疗方案。前期的研究表明：普萘洛尔对TBI后功能和颅内淋巴系统清除率的恢复有促进作用，水通道蛋白4（AQP4）在星形细胞足突上表达下降可通过影响颅内淋巴系统引起有害物质的沉积，从而导致神经系统疾病。因此，我们推测普萘洛尔可能通过保护星型胶质细胞足突上AQP4来改善颅内淋巴系统，进而促进TBI恢复。本课题拟建立TBI大鼠模型并用普萘洛尔治疗，探索其是否对TBI后的白质、运动和认知功能具有保护作用；通过在颅内注入示踪剂、免疫荧光等实验，揭示普萘洛尔是否通过保护星型胶质细胞足突上的AQP4来改善颅内淋巴系统清除率；体外培养星型胶质细胞，阐明普萘洛尔是否通过阻断STAT3/AKT通路来抑制MMP2/9的表达，进而保护星型胶质细胞足突上的AQP4。该研究从全新的角度来探索脑创伤后的治疗方案，这对我们深入了解和治疗脑创伤具有重要意义。

背景：对于创伤性脑损伤引起的认知障碍，目前尚无有效的治疗方法。以往的研究表明，普萘洛尔可以改善脑外伤后的认知功能，而颅内淋巴系统的破坏可能在脑外伤介导的认知损害中起着关键作用。因此，我们假设普萘洛尔可能通过恢复脑外伤后的颅内淋巴系统来改善认知功能。方法：在体内研究中，脑外伤大鼠在普萘洛尔治疗后，使用一系列认知实验来评估其认知功能。检测p-tau蛋白和β淀粉样蛋白（Aβ）的沉积，检测水通道蛋白4（AQP4）表达和脑白质（WM）完整性。检测颅内淋巴系统功能及STAT3、p-STAT3、MMP2水平。在体外实验中，在用普萘洛尔和去甲肾上腺素星形孵育胶质细胞后，测定星形胶质细胞内后STAT3、p-STAT3、MMP2的水平和AQP4的表达。结果：体内实验表明，普萘洛尔能改善脑外伤后大鼠的认知功能和颅内淋巴系统。在普萘洛尔治疗后，大鼠脑内的p-tau和Aβ的沉积减少，同时白质（WM）完整性得到改善。普萘洛尔可以诱导血管和星形胶质细胞中AQP4过度表达。普萘洛尔治疗后，大鼠脑内的p-STAT3和MMP2表达下降。在体外实验中，普萘洛尔可以逆转去甲肾上腺素介导的星形胶质细胞中p-STAT3和MMP2的高表达。普萘洛尔也可拮抗去甲肾上腺素诱导的星形胶质细胞中AQP4的低表达。结论：普萘洛尔通过stat3/MMP2通路改善脑外伤后大鼠的认知功能和颅内淋巴系统恢复。