HDAC9在缺血性脑损伤中的作用和机制研究

In the recently human genome wide association (GWAS) study, it was found that histone deacetylase 9 (HDAC9) is closely associated with large vessel stroke. Our pilot study also found that, after focal cerebral ischemia, the expression of HDAC9 was increased, while HDAC9 gene knockout protected cerebral ischemic injury, but the mechanism is not clear at percent. Based on the other’s and our pilot works, and the molecular structure of HDAC9, we propose a hypothesis: CaMK II activation promotes HDAC9 serine phosphorylation, leading to HDAC9 separated from DNA binding sites, and then enhances the transcriptional activity of MEF2, which plays a neuroprotective effects in the cerebral ischemia injury. In this project, HDAC9 knockout mice, RNA interference gene over-expression and mass spectrometry technologies were used to approve the hypothesis. From this project, it will help to know the role of HDAC9 in central nervous system, and then provide a new treatment to cerebral ischemia injury by blocking HDAC9 activation.

最近人类全基因组关联分析（GWAS）研究发现，组蛋白去乙酰化酶9（HDAC9）与大血管脑卒中密切相关。我们前期的预实验也发现，小鼠脑缺血后HDAC9的表达增加，而HDAC9基因敲除能保护缺血性脑损伤，但其具体机制还不清楚。我们根据已有的文献、预实验及对HDAC9分子结构研究，提出假设：在缺血性脑损伤中，CaMKⅡ的激活促使HDAC9丝氨酸位点的磷酸化，导致HDAC9与DNA结合位点分离，从而提高MEF2等下游基因的转录活性，进而发挥神经保护作用。我们拟利用HDAC9基因敲除小鼠、RNA干扰、基因过表达、蛋白质谱等技术从整体、细胞和分子水平上对以上假设进行验证。本课题的完成，将进一步深入认识HDAC9在中枢神经系统中的作用，并可从抑制HDAC9的活化出发，为治疗缺血性脑损伤等疾病提供新的方向。

组蛋白去乙酰化酶9（HDAC9）与大血管脑卒中密切相关，但其在缺血性脑损伤中的机制目前还不清楚。课题组首先在tMCAO小鼠模型上发现，再灌注后的24h内HDAC9的表达不断上升，进一步用免疫组化方法显示HDAC9主要表达在神经元上。同样在培养的神经元细胞上，OGD复灌以后HDAC9的表达不断上升。我们进一步利用CRE-LOXP技术构建Camk II 阳性神经元上敲除HDAC9（HDAC9 CKO）小鼠，发现与WT小鼠相比，HDAC9 CKO小鼠梗死体积更小，神经元的丢失更少，神经损伤症状更轻。利用HDAC9腺病毒重新恢复HDAC9 CKO小鼠的HDAC9表达后，发现该组小鼠脑缺血损伤较对照组更大。另外，在培养的神经元细胞中，利用siRNA及病毒转染等技术，发现抑制HDAC9会降低OGD再灌注的损伤，而高表达HDAC9可以促进OGD再灌注造成的损伤。另外，我们对HDAC9 CKO小鼠的大脑皮层进行了乙酰化芯片与表达谱芯片分析，锁定表达上调的PKG 2 作为HDAC9下游的候选分子；另外，western bolt、免疫组化以及荧光定量PCR的结果都显示，HDAC9 CKO小鼠在缺血后PKG2的表达较对照组更高。PKG抑制剂KT5823逆转HDAC9 CKO小鼠脑缺血梗死体积的减少、神经功能评分更高。本课题的完成，初步明确了神经元上的HDAC9在缺血性脑损伤中的作用和机制，并提示通过选择性抑制HDAC9及下游通路，为治疗缺血性脑损伤提供新的靶点和思路。