基于神经损伤和胶质炎症双重调控的蒲葵素甲靶向Nrf2通路的抗缺血性脑损伤作用机制研究

Ischemic stroke has become one of the most serious diseases that threaten global human life and health, while there is still a lack of safe and effective therapeutic strategies in clinic. Nuclear factor erythroid-2 related factor 2 (Nrf2) pathway is one of the most important endogenous antioxidant pathway, which has been reported to have neuroprotective effect against cerebral ischemia injury and dual protection against both neuronal injury and microglial inflammation. Livistonin, a novel natural product, was found to have potential neuroprotective effects in our lab. The previous studies in our lab showed that Livistonin could improve the cerebral ischemic injury induced by MCAO in rats. In vitro, Livistonin showed dual neuroprotective effects against neuronal injury and microglial inflammatory response and its dual effects were both involved with Nrf2 activation. Therefore, based on our previous findings, we plan to systematically confirm the dual protective effects of Livistonin against ischemic-induced neuronal damage and microglial inflammation both in vitro and in vivo, reveal the relationship between Livistonin's regulation of Nrf2 pathway and its dual pharmacological effects, and investigate the regulation mechanism. This project would provide important clues for the development of effective drug lead/candidate for the treatment of Ischemic stroke.

缺血性脑卒中是目前对人类危害最严重的疾病之一，临床上仍缺乏有效的治疗策略。缺血性脑卒中发病后病理机制十分复杂，其中主要涉及到神经元的损伤和小胶质细胞的炎症反应。激活Nrf2通路被报道具有对抗神经元损伤和小胶质细胞炎症反应，并具有减轻脑缺血损伤的作用。蒲葵素甲是本实验室发现的具有神经保护作用的新型天然产物。前期的研究显示，蒲葵素甲在大鼠脑部局灶性短暂缺血模型中改善脑缺血损伤，在体外体现出抗神经元损伤和小胶质细胞炎症反应的双重药理作用，并且有证据提示蒲葵素甲的双重药理作用中均可能与其对Nrf2的激活有关。因此，该项目在实验室前期工作基础上，在分子、细胞、动物水平多层次研究蒲葵素甲抗神经损伤和胶质炎症的双重抗缺血性脑损伤的药理活性，揭示该双重药理作用与蒲葵素甲对Nrf2的调控的关系，并深入探索其对Nrf2通路的调控机制。本项目将为寻找新型抗缺血性脑卒中小分子神经保护剂提供新思路。

缺血性脑卒中是最目前对人类危害最严重的疾病之一，但是目前临床上依然缺乏安全有效的治疗药物。缺血性脑卒中发病后病理机制十分复杂，其中主要涉及到神经元的损伤和小胶质细胞的炎症反应。激活Nrf2通路被报道具有对抗神经元损伤和小胶质细胞炎症反应，并具有减轻脑缺血损伤的作用。本研究围绕活性天然产物蒲葵素甲（livistonin A，LA）抗神经损伤和胶质炎症的双重抗缺血性脑损伤的药理活性及该双重药理作用与LA对Nrf2的调控的关系，并深入探索其对Nrf2通路的调控机制。研究从抵抗缺血诱发神经元损伤和胶质细胞炎症两方面入手，应用H2O2、谷氨酸、氧糖剥夺（oxygen glucose deprivation，OGD）三种神经细胞损伤模型，脂多糖（lipopolysaccharides，LPS）诱导的原代小胶质细胞炎症模型在体外确证LA具有对抗氧化应激、谷氨酸毒性、氧糖剥夺损伤的神经保护作用以及对抗胶质细胞炎症的双重药理作用，并在在大鼠大脑中动脉栓塞（middle cerebral artery occlusion，MCAO）模型中明确了蒲葵素甲可显著减少脑梗死面积，改善神经行为功能缺损，并显著抑制损伤侧大脑炎症因子（IL-1β和IL-6）和COX-2的表达。蒲葵素甲在神经元（HT22神经细胞）和小胶质细胞（原代小胶质细胞或BV2小胶质细胞）可显著激活Nrf2/HO-1通路，在MCAO大鼠可显著上调损伤侧脑内Nrf2/HO-1的表达。 Nrf2/HO-1通路抑制剂可减弱蒲葵素甲对H2O2/谷氨酸处理的HT22细胞细胞活力的保护作用，RNA沉默Nrf2/HO-1蛋白可减弱蒲葵素甲在小胶质细胞LPS模型中的抗炎活性，Nrf2/HO-1通路抑制剂可减弱蒲葵素甲对MCAO大鼠脑缺血损伤的改善作用，提示蒲葵素甲可能通过调控Nrf2/HO-1通路发挥其抗神经损伤和胶质细胞炎症反应的双重药理活性。在HT22神经细胞中的研究进一步发现蒲葵素甲通过影响Keap1介导的Nrf2降解途径发挥其对Nrf2的调控作用。本项目研究结果表明，蒲葵素甲具有抗神经损伤和胶质细胞炎症反应的双重抗缺血性脑损伤药理作用， Nrf2/HO-1通路可能是蒲葵素甲发挥双重抗缺血性脑损伤作用的重要靶标，本研究将为寻找新型抗缺血性脑卒中小分子神经保护剂提供新思路。