TXNIP介导NLRP3炎症小体活化在衰老大鼠神经炎症反应中的作用及三七总皂苷的干预

Neuroinflammatory response is recognized as an important pathological factor of age-related neurodegenerative diseases. However, its mechanism and effective intervention measures are still distressed. NLRP3 inflammasome plays a key role in mediating the neuroinflammatory response. Recent studies have shown that TXNIP is a pivotal molecule to mediate NLRP3 inflammasome activation. Our previous studies have shown that TXNIP expression and NLRP3 inflammasome activation are increased in brain tissue of aging rats, which indicates that TXNIP mediated NLRP3 inflammasome activation may be the main mechanism of neuroinflammation of aging rats. Total saponins of Panax notoginseng (TPNS) exhibit promising anti-inflammatory, antioxidative and anti-aging activities. Our recent results demonstrate that TPNS inhibit NLRP3 inflammasome activation and TXNIP expression in brain tissue of aging rats, suggesting that the mechanism of retardation brain aging may be related to inhibit neuroinflammation. Therefore, this project will employ natural aging rat model and take siRNA, immunofluorescence and co-immunoprecipitation technologies to study the effects of TXNIP mediated NLRP3 inflammasome activation on the neuroinflammatory response of aging rats, and TPNS modulation, which will provide the new strategy for the treatment of age-related neurodegenerative diseases.

神经炎症反应是导致脑衰老相关神经退行性疾病的基础病理因素，但其发生机制仍不明确，亦缺乏有效干预措施。NLRP3炎症小体是介导神经炎症反应的关键因子，而TXNIP是介导NLRP3炎症小体激活的枢纽分子；我们前期研究显示，老龄大鼠脑组织中TXNIP表达及NLRP3炎症小体激活均增加，提示TXNIP介导NLRP3炎症小体活化可能是神经炎症反应发生的主要机制。三七总皂苷具有良好的抗炎抗氧化和延缓衰老等药理作用，我们近期结果显示，三七总皂苷可抑制老龄大鼠脑组织中NLRP3炎症小体活化和TXNIP表达，提示其延缓脑衰老机制与抑制神经炎症反应相关。据此，本项目拟采用自然衰老大鼠模型，运用免疫荧光、免疫共沉淀和siRNA等技术，研究TXNIP介导NLRP3炎症小体活化在衰老大鼠神经炎症反应中的作用及三七总皂苷的干预，从而探讨脑衰老神经炎症反应发生的分子机制，并为脑衰老相关神经退行性疾病的防治提供新思路。

神经炎症反应是导致脑衰老相关神经退行性疾病的重要病理因素，我们前期研究证实，NLRP3炎症小体是介导脑衰老神经炎症反应的关键因子，且研究提示硫氧还蛋白相互作用蛋白（thioredoxin interaction protein, TXNIP）是介导NLRP3炎症小体激活的枢纽分子。同时大量药理研究已证实，三七总皂苷具有良好的抗炎抗氧化和延缓衰老等药理作用，但三七总皂苷能否通过调控TXNIP介导的NLRP3炎症小体途径延缓脑衰老和抑制神经炎症反应还有待深入系统的研究。本项目采用自然衰老大鼠和离体细胞模型，运用Western blot、免疫荧光、免疫组织化学和TUNEL等实验技术以及药理学方法，研究了TXNIP介导NLRP3炎症小体活化在衰老大鼠神经炎症反应中的作用及三七总皂苷的干预。研究结果表明，衰老大鼠表现有神经炎症反应以及皮层和海马部位神经元固缩、变性和凋亡增多且伴有胶质细胞的增殖，海马线粒体空泡变性和线粒体嵴模糊及高尔基体囊泡肿胀等病理改变。进一步的研究显示，衰老大鼠脑组织皮层和海马部位TXNIP和NLRP3炎症小体蛋白表达增加，内质网非折叠蛋白反应减弱和稳态失衡。研究还显示，给予三七总皂苷干预后，能减轻自然衰老大鼠的神经炎症反应，表现为抑制小胶质细胞的增殖和减少炎症因子IL-1β和TNF-α的表达，减少TXNIP表达和NLRP3炎症小体的激活，减轻神经细胞凋亡程度和病理变化。离体实验进一步证实，三七总皂苷能减轻LPS和ATP共刺激所致BV2小胶质细胞的炎症反应和NLRP3炎症小体的激活，而TXNIP的抑制剂Verapamil能减弱三七总皂苷抑制炎症反应的作用，进而提示，三七总皂苷通过TXNIP介导的NLRP3炎症小体激活途径减轻小胶质细胞的炎症反应。该研究基本明确了TXNIP在介导衰老大鼠神经炎症反应中的作用，并为三七总皂苷防治衰老相关神经退行性疾病提供实验室基础及新的理论依据。