DLK介导的蛛网膜下腔出血后轴突变性损伤及其机制研究

The early brain injury which caused by subarachnoid hemorrhage (SAH) lack of effective treatment. Some researchers discover the disturbance of consciousness is the important clinical manifestation of early brain injury after SAH, and its anatomical localization is closely associated with white matter axons. It has been shown that the axonal degeneration injury in white matter quickly happened after SAH. However, the pathological mechanism of axonal degeneration injury after SAH has not been revealed. In this project, the injured axons after SAH are chose as the research objective, and the DLK protein with important functions related to axons and its signaling pathway proteins are chose as molecule targets. We presume that if we intervened the DLK and its signaling pathway, the early brain injury will be alleviated after SAH. The animal behavior, molecular biology and electron microscopy are used as experimental methods. From the whole animal level to the sub-cellular structures, to observe the distribution and variation of DLK, the influences of neurological function and injured axons after intervention DLK, and clarify the molecular mechanisms of axonal degeneration injury after SAH. Besides, DLK inhibitor-tozasertib is used to explore whether it can extenuate axonal degeneration injury. This project explores the molecular mechanisms of early brain injury after SAH from a new perspective of axonal injury, lay the theoretical foundation for the transformation of clinical treatment.

蛛网膜下腔出血（SAH）后造成的早期脑损伤尚缺乏有效治疗措施。有研究指出意识障碍为SAH后早期脑损伤的重要临床表现，其在解剖定位上与白质中轴突纤维紧密相连。并有研究证实SAH后短时间即出现白质轴突的变性损伤，但其损伤的病理学机制却尚未见报道。在此基础上本课题组选择SAH后受损轴突为研究对象，以及与轴突病理生理功能密切相关的DLK蛋白及其信号通路作为分子研究靶点，提出干预轴突中DLK及其信号通路可能减轻SAH后早期脑损伤的假设。本课题采用动物行为、分子生物学及电镜等方法，从整体动物至亚细胞结构多个层次，观察SAH后DLK的分布及变化、干预DLK对SAH后神经功能和受损轴突的影响，阐明SAH后轴突变性损伤的分子生物学机制。此外使用可抑制DLK的药物tozasertib来探索其是否能缓解SAH后轴突损伤。本课题从轴突损伤的新视角探索SAH后早期脑损伤的分子机制，为临床治疗的转化奠定理论基础。

研究背景：蛛网膜下腔出血（SAH）后造成的早期脑损伤尚缺乏有效治疗措施，其中与SAH后意识障碍密切相关的白质轴突损伤尚缺乏相关研究，而其损伤的病理学机制也未见报道。.研究内容：本课题采用动物行为、分子生物学及电镜等方法，从整体动物至亚细胞结构多个层次，观察SAH后DLK的分布及变化、干预DLK对SAH后神经功能和受损轴突的影响，阐明SAH后轴突变性损伤的分子生物学机制。此外使用可抑制DLK的药物tozasertib来探索其是否能缓解SAH后轴突损伤。.重要结果：1.发现SAH后不同时间点轴突中DLK和轴突损伤标志蛋白β-APP的表达变化且在24h表达最高，而DLK和β-APP表达分布与轴突所在区域重叠。透射电镜证实SAH后存在轴突肿胀等破坏。2.侧脑室注射DLK-siRNA和DLK重组蛋白，在SAH后24h发现敲低DLK改善了神经行为学以及脑水肿，同时敲低DLK显著降低了SAH后β-APP表达，通过透射电镜发现敲低DLK明显缓解了SAH后轴突亚细胞结构的损害，动物7T-MRI-DTI白质纤维重建也显示敲低DLK缓解了损伤，而增加DLK表达则逆转了上述效应。并进一步证实DLK通过JIP3/MKK7/JNK参与SAH后轴突损伤。3. 证实Tozasertib作为DLK药物抑制剂具有安全性，且能缓解SAH后神经功能损伤和脑水肿，以及降低了SAH导致的β-APP表达以及轴突亚细胞结构的损害，其抑制DLK后也通过JIP3/MKK7/JNK信号通路发挥作用。.科学意义：本研究发现了SAH后轴突损伤的分子靶点DLK以及其下游分子信号通路JIP3/MA2K7/JNK。同时，本研究具有潜在临床治疗SAH的应用价值，使用基因沉默技术可以下调DLK表达，但DLK药物抑制剂tozasertib则具有更大的临床治疗SAH的转化价值，有望帮助更多的SAH患者。