PAR-1/TRAIL信号通路介导的细胞凋亡在蛛网膜下腔出血后早期脑损伤的作用及机制研究

Subarachnoid hemorrhage (SAH) is a severe neurological disorder, which is lack of effective treatment. Cellular apoptosis is one of the important pathophysiological mechanisms of SAH-induced early brain injury. We hypothesize that PAR-1/TRAIL pathway takes part in the progress of apoptosis, which leads to brain injury after SAH. Our previous study demonstrated that expression of TNF-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) and receptor increased after SAH, inhibition of PAR-1 attenuated SAH-induced brain injury. Based on preliminary data, we establish SAH model in rats and neurons , apply specific pharmacological antagonist, small interfering RNA and recombinant protein, and explore that PAR-1/TRAIL signal pathway is involved in regulating apoptosis by different experimental technology. We hope to find a new target for the intervention of cellular apoptosis after SAH.

蛛网膜下腔出血（SAH）是常见神经急危重症，但治疗手段匮乏。SAH后细胞凋亡是导致早期脑损伤的重要机制之一，其分子调控机理尚未阐明。我们发现由凝血酶受体PAR-1和肿瘤坏死因子凋亡诱导配体（TRAIL）介导的信号通路可能参与其中。近来研究表明，TRAIL在多种神经系统疾病发挥促凋亡作用，且凝血酶能够上调TRAIL表达。我们前期研究显示，TRAIL及其受体在大鼠SAH后表达增加；阻断PAR-1可抑制TRAIL蛋白表达，改善SAH后脑水肿，但确切机制有待研究。因此，我们提出假设：PAR-1/TRAIL通路通过调控SAH后细胞凋亡，参与早期脑损伤。本项目拟建立SAH大鼠和神经元模型，以特异性拮抗剂，小干扰RNA和重组蛋白作为干预手段，应用蛋白印迹，流式细胞检测等生物学方法，在分子、细胞和整体动物水平，研究PAR-1/TRAIL通路在SAH后细胞凋亡中的调控作用机制，为SAH的治疗提供新靶标。

蛛网膜下腔出血（SAH）是常见神经急危重症，具有较高的发病率和死亡率，但治疗手段匮乏。近年来，早期脑损伤这一概念受到了广泛的关注，包括 SAH发病后72小时内所引发的包括炎症反应，氧化应激，血脑屏障破坏，弥漫性大脑皮层去极化等在内的一系列复杂的病理生理过程，是决定SAH后神经功能损伤程度的关键机制SAH后细胞凋亡是导致早期脑损伤的重要机制之一。这些病理生理学变化的终点都能指向神经元的细胞凋亡，这也是SAH后导致患者长期功能障碍的病理基础，但是对于其具体的机制，目前还知之甚少。近来研究表明，TRAIL在多种神经系统疾病发挥促凋亡作用，且凝血酶能够上调TRAIL表达。我们团队重点研究了由凝血酶受体PAR-1和肿瘤坏死因子凋亡诱导配体（TRAIL）介导的信号通路在其中发挥的作用。研究显示，TRAIL及其受体DR4和DR5在大鼠SAH后呈现时间依赖性的表达增加；TRAIL主要表达于小胶质细胞，DR4和DR5则主要在神经元上高表达。大鼠脑室内注射应用PAR-1的特异性抑制剂FR171113后可显著抑制TRAIL蛋白表达，并且改善SAH后脑水肿，神经损伤以及运动，记忆等短期和长期的行为学上的损伤。同时，细胞凋亡相关的蛋白caspase8和caspase3也得以显著抑制，这说明上述的形态及行为上的改变至少部分是通过抑制TRAIL介导的细胞凋亡得以实现的。应用TRAIL的小干扰RNA之后，TRAIL蛋白表达降低，给大鼠注射重组TRAIL蛋白能够逆转这种保护作用。FR171113具有一定的神经保护作用，可能可以作为未来SAH治疗的潜在药物。基于上述的实验结果，我们可以得出以下结论：PAR-1/TRAIL 信号通路在SAH发生后被激活；PAR-1/TRAIL信号通路参与SAH后细胞凋亡及其他早期脑损伤的发生；新型PAR-1拮抗剂FR171113阻断PAR-1/TRAIL信号通路减轻细胞凋亡从而对SAH后早期及远期脑损发挥神经保护作用。我们的研究成果补充了SAH后损伤的相关机制，确定了新型PAR-1拮抗剂FR171113保护神经的药理作用。对SAH后病理机制的阐明以及新的治疗靶点的开发具有一定的现实意义。