XBP1调控内源性自噬在脑源性雌激素脑缺血保护中的作用研究

Estrogen exerts significant neuroprotective effects against stroke, but the clinical application is still in doubt. Previous studies focused on the neuroprotective effects of exogenous or circulating estrogen, but neglected the role of brain-derived estrogen. Previous studies found that autophagy possess neuroprotective effects, and XBP1 is a key molecule regulating autophagy, and estrogen could regulate autophagy. Preliminary studies of the applicant found that inhibition of the synthesis of brain-derived estrogen significantly aggravated cerebral ischemia nerve injury, and inhibited autophagy and XBP1 expression, suggesting that XBP1-mediated endogenous autophagy plays an important role in brain-derived estrogen neuroprotection, but the exact role and detailed molecular mechanism are still unclear. Therefore, in this project, we would like to use XBP1-/- mice and XBP1 lentivirus, construct cerebral ischemia model both in vivo and in vitro, use molecular biology, behavioral and morphological techniques to investigate the cerebral ischemic protection and molecular mechanism of brain-derived estrogen and its role in circulating estrogen neuroprotection, and elucidate the role of XBP1-regulating endogenous autophagy in brain-derived estrogen neuroprotection, which would open up a new research direction and molecular pathway for the prevention and treatment of stroke by estrogen.

雌激素具有显著的脑卒中保护作用，但临床应用存在质疑。以往研究均集中于外源性或循环雌激素的神经保护作用，却忽视了脑源性雌激素的神经保护作用。研究发现，细胞内源性自噬具有神经保护作用，Nature研究发现XBP1是调控内源性自噬的重要分子，雌激素能够调控内源性自噬。申请人预实验发现抑制脑源性雌激素合成显著加重脑缺血神经损伤，并抑制自噬发生和XBP1的表达。提示XBP1介导的内源性自噬在脑源性雌激素神经保护中扮演重要角色，但确切作用和分子机制还不清楚。因此，本课题拟利用XBP1-/-小鼠及XBP1慢病毒，构建在体离体脑缺血模型，应用分子生物学、行为学、形态学等技术，进一步深入探究脑源性雌激素的脑缺血保护作用和分子机制及其在循环雌激素神经保护中的作用，阐明XBP1调控内源性自噬在脑源性雌激素神经保护中的作用，为雌激素防治脑卒中开辟新的研究方向和分子通路。

绝经期后女性卒中发病率和死亡率明显升高且预后更差，已成为脑卒中的重点防治对象。雌激素具有显著的脑卒中保护作用，然而，不断有研究对雌激素脑卒中保护作用的有效性及作用大小提出质疑。最新的研究发现哺乳动物的脑内也可合成雌激素，并在中枢神经系统发挥重要作用。然而，其在脑缺血中的作用还未有研究报道。近年来，细胞自噬在脑缺血中的作用受到越来越多的重视，最新发表在Nature上的研究发现：内质网应激重要信号分子X盒结合蛋白1（XBP1）是调控自噬的关键信号分子。然而其在脑源性雌激素的脑卒中保护中的作用机制还未有报道。本项目主要探究脑源性雌激素的脑缺血神经保护作用以及脑源性雌激素在循环雌激素神经保护中的作用。通过研究我们发现ERT（雌激素替代疗法）对OVX 1w（去卵巢1周）小鼠认知能力下降和全脑缺血（GCI）诱导的海马损伤的神经保护作用在OVX 10w（去卵巢10周）小鼠中完全丧失。而OVX 10w小鼠海马E2（雌激素）浓度不可逆降低，这与海马区芳香化酶表达降低有关。此外，长期雌激素剥夺（LTED）导致海马体中雌激素受体蛋白减少。研究结果表明①雌激素替代疗法（ERT）能缓解短期雌激素剥夺（STED）小鼠的认知功能障碍，但不能缓解长期雌激素剥夺（LTED）小鼠的认知功能障碍；②ERT可显著减轻全脑缺血（GCI）诱导的STED小鼠海马损伤，但对LTED小鼠无明显作用；③LTED可导致海马内的芳香化酶降解，抑制海马源性雌激素的产生；④LTED导致了海马中雌激素受体的降解。因此，我们得出结论，小鼠对海马损伤的ERT神经保护功能丧失与海马区E2生成减少和雌激素受体降解有关。这些结果为恢复老年绝经后女性ERT神经保护的有效性提供了几个干预目标。同时也为雌激素的神经保护作用提供了新的思路，为绝经后女性的神经退行性疾病的预防和治疗提供了新的方向。