胱抑素C对脑缺血损伤的保护作用及机制

As the global population ages, the mortality and disability rate of ischemic cerebrovascular disease remains high, which threatens human health seriously. The main way to solve this social health problem is to look for an effective neuroprotective drug and research the protective mechanism of ischemic brain injury. Our previous clinical trial results have shown that Cystatin C has strongly associated with acute cerebral infarction, and the results of the animal experiment have indicated that Cystatin C reduces infarct volume and improved neurobehavioral performance on cerebral ischemia/reperfusion injury in mice. As an endogenous small-molecular-weight protein, Cystatin C is an important inhibitor of cysteine proteinases，which secretes from all nucleated cells and plays an important role outside the cells. But how does it participate in the regulation of cerebral ischemia injury？ And what is the role of Cystatin C in neuroprotective mechanism ？The answers are still unclear. In this study, we will use the focal ischemia/reperfusion model in mice and the oxygen-glucose deprivation model in vascular endothelial cells to investigate the role of Cystatin C on cerebral ischemia injury and explore the effect of Cystatin C to blood-brain -barrier(BBB) by interacting with Caveolin-1. The result will provide a theoretical basis for the development and clinical application of the new neuroprotective endogenous protein drugs.

随着全球人口老龄化，缺血性脑血管病的发病率和致残率一直居高不下，严重威胁人类健康。研究脑缺血损伤的保护机制并积极寻找有效的神经保护药物成为解决这一社会健康问题的主要途径。我们前期的临床实验结果表明血清胱抑素C与急性脑梗死高度相关，而动物实验初步结果表明胱抑素C能在脑缺血再灌注动物模型中显著减少梗死面积，具有神经保护作用。胱抑素C是一种内源性小分子蛋白质，经有核细胞分泌到细胞外，成为细胞外重要的半胱氨酸蛋白酶抑制剂。胱抑素C如何参与脑缺血损伤的调控及其保护机制尚不清楚。本课题将利用小鼠脑缺血再灌注模型和血管内皮细胞缺氧缺糖模型，通过分子生物学、细胞生物学以及神经生物学等方法研究胱抑素C对脑缺血损伤的调控作用，探讨胱抑素C如何与小窝蛋白-1相互作用影响血脑屏障功能。本研究将对新型脑保护药物的开发和临床运用提供理论依据。

项目的背景：近年来的研究发现胱抑素C对脑缺血损伤具有保护作用，但是其具体作用机制尚不清楚。..主要研究内容：本研究以MCAO小鼠及bEND-3细胞为实验对象，本项目组前期研究已经报道胱抑素C对MCAO小鼠具有神经保护作用（Yang B, Zhu J, Miao Z, Zhou B, Ge W, Zhao H, Xu X. Cystatin C is an independent risk factor and therapeutic target for acute ischemic stroke. Neurotox Res. 2015;28:1-7）。本项目研究内容为：1.胱抑素C与小窝蛋白-1在脑缺血再灌注损伤脑组织中的蛋白表达变化；（2）胱抑素C与小窝蛋白-1在脑缺血损伤中是否具有相互作用；（3）胱抑素C对脑缺血损伤的神经保护是否与血脑屏障有关；（4）胱抑素C在脑缺血损伤中的神经保护机制，探索胱抑素C如何与小窝蛋白-1相互作用影响血脑屏障功能。..主要研究结果：1、建立小鼠MCAO模型，胱抑素C与小窝蛋白-1在脑缺血再灌注不同时间点，脑组织中蛋白表达均升高；2、建议MCAO模型，胱抑素C与小窝蛋白-1存在共定位，且两者有相关作用，外源性胱抑素C能上调小窝蛋白-1的蛋白表达；3、外源性胱抑素C对脑缺血再灌注损伤导致的血脑屏障破坏具有保护作用；4、建立小鼠脑微血管内皮细胞缺氧缺糖(OGD)模型，构建胱抑素C质粒，胱抑素C过表达能上调小窝蛋白-1的蛋白表达，从而抑制occludin蛋白降解，减轻血脑屏障的破坏作用；5、建立小鼠脑微血管内皮细胞缺氧缺糖(OGD)模型，胱抑素C基因敲减下调小窝蛋白-1的蛋白表达，增加occludin蛋白降解，加重血脑屏障破坏作用。..关键数据及其科学意义：1、该研究发现胱抑素C在脑缺血损伤中具有血脑屏障保护作用，首次探讨其在脑缺血损伤后的作用及其机制并揭示其在脑内功能。2、该研究通过动物及细胞模型证实脑缺血损伤后胱抑素C通过上调小窝蛋白-1实现血脑屏障保护作用，该研究结果为将来急性脑梗死的防治提供了一种潜在的治疗方法。