HDAC3调控炎症小体在缺血性脑损伤中的意义及其机制研究

Inflammation is a critical pathological mechanism in the development of ischemic brain injury. Inflammasome is the initiation of inflammation. It is a 700KD protein complex, which locates in the cytoplasma and senses exogenous or endogenous stimulation. Inflammasome recruits caspase-1 and facilitates the maturation and secretion of 1L-1β and IL-18. HDAC3 (Histone deacetylase 3) belongs to the HDAC family, participates in multiple signaling transductions through down-regulating the acetylation of histone proteins and non-histone proteins. Our study demonstrated that HDAC3 inhibitor decreased the expression of inflammasome. Additionally, lenti-virus wrapped HDAC3 shRNA decreased the infarcted size of ischemic stroke animal model. In the program, with the application of lenti-virus wrapped HDAC3 shRNA, HDAC3 knock-out mice and selective HDAC3 inhibitor, we are going to elucidate the following questions: 1) whether inflammasome plays a role in the pathogenesis of stoke patients and experimental stroke animals. 2) whether HDAC3 inhibition could modulate inflammasome and protect against ischemic brain injury. 3) whether modulation of inflammasome by HDAC3 is related to the acetylation of p65. Solving these questions may help us to find out new strategies to treat ischemic stroke in the clinic.

炎症反应参与缺血性脑损伤的整个病理过程，是影响脑卒中预后的主要因素之一。炎症小体是炎症产生的起始环节。它是一种多蛋白复合体，调控caspase-1所介导的1L-1β和IL-18的产生和成熟。HDAC3是组蛋白去乙酰化酶（Histone deacetylases, HDACs）的一个亚型，能够调控炎症小体的成分蛋白的表达，同时慢病毒包装的HDAC3干扰质粒能降低卒中小鼠的梗死面积。我们将采用慢病毒包装的HDAC3干扰质粒, 选择性HDAC3抑制剂RGFP966以及HDAC3基因敲除小鼠，系统地在体内外脑缺血模型上，以及临床角度：1) 明确炎症小体在缺血性脑损伤发生和发展中的病理意义；2) 证明抑制HDAC3调节卒中后炎症小体保护缺血性脑损伤；3）探讨HDAC3调节炎症小体的相关分子机制是否与p65的乙酰化有关，并进一步使用蛋白组学的方法寻找更多的作用靶点，为临床治疗的新思路提供依据。

HDAC3在小胶质细胞中调控炎症反应的功能目前尚未见报道。在本篇研究中，我们使用了HDAC3选择性抑制剂RGFP966, 在小胶质细胞中进行了蛋白组学研究。我们筛选了近2000个蛋白，在LPS刺激后上升而加入RGFP966出现下降的蛋白有168个。进一步使用KEGG分析，发现这些改变的蛋白主要集中于Toll样受体（Toll like receptor，TLR）。基于此分析的结果，我们验证了TLR2, TLR3, TLR6, MAPK p38，CD36和脾脏酪氨酸激酶（spleen tyrosine kinase，SYK）的mRNA和蛋白水平。发现LPS刺激后这些分子的表达水平明显增高，而HDAC3可以降低这些分子的表达。进一步研究发现RGFP966可以抑制STAT3和STAT5的磷酸化水平，使得TNF-α和IL-6的水平下降。同时研究发现RGFP966可以抑制小胶质细胞的激活。因此我们认为RGFP966可以抑制STAT3/STAT5通路和Toll受体通路，从而抑制小胶质细胞的激活，为HDAC3的抗炎功能研究提供更多的思路。小胶质细胞激活是缺血性脑卒中后重要的病理机制。我们又进一步研究了HDAC3对缺血性卒中后的小胶质细胞的影响以及可能的机制。炎症小体的激活是普遍存在而且目前仍然研究较少。在本篇研究中我们重点报道了HDAC3在原代小胶质细胞和卒中模型中的炎症小体的激活情况。我们首先发现HDAC3广泛存在于小脑，侧脑室，海马和小脑部位，且在脑缺血后小胶质细胞诱导表达HDAC3。腹腔注射RGFP966明显减低梗死面积和改善卒中小鼠的行为学改变。其次, 黑色素瘤缺失基因2 (absent in melanoma 2, AIM2)炎症小体存在于小胶质细胞和星形胶质细胞中，它受到RGFP966的调控，这种调控作用在体内脑卒中模型中也得到了证实。AIM2基因敲除小鼠与野生型小鼠相比，梗死面积在两天时明显减小。同时AIM2基因敲除小鼠血清中IL-18的水平也明显降低。临床病人数据研究发现，血清IL-18的水平与临床卒中病人入院时的严重程度评分NIHSS评分密切相关。我们认为RGFP966减轻卒中后的炎症反应可能通过STAT1/AIM2/IL-18信号通路。通过本篇一系列体内和体外的研究，我们认为HDAC3抑制剂调控体内外小胶质细胞激活保护缺血性脑损伤。