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缺血性脑卒中是全球致死致残的主要病因之一,炎性反应是其中最重要的病理过程,影响疾病的发生、发展和预后。浸润的单核巨噬细胞及脑内活化的小胶质细胞是缺血后脑内炎症反应的主要参与者。研究表明,缺血性损伤时脑组织微环境可刺激小胶质细胞/巨噬细胞发生极化,而其极化的平衡失调主导了组织微环境的炎症趋向,决定了疾病的发展进程。深入研究巨噬细胞极化调控的分子机制,并对其中的关键环节加以适当干预,可为防治炎症相关性疾病开辟新的途径。探究脑缺血/再灌注损伤的发生机制,炎症是重要学说之一。传统的非甾体类抗炎药(Nonsteroidal Antiinflammatory Drugs,NSAIDs)可能会增加心肌梗死和中风等心脑血管疾病的患病风险。而针对某种炎症因子如肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor,TNF-α)等的特异性抗体,由于专一性和靶向性太强,很难全面调控促炎和抑炎因子,用于中风治疗也有明显的局限性。因此,我们选择以小胶质细胞/巨噬细胞上的A类清道夫受体为靶点来研究控制炎症反应对脑缺血损伤的治疗作用。A类清道夫受体(scavenger receptor,SR-A)是一种主要表达于单核巨噬细胞上的模式识别受体,参与了对小胶质细胞/巨噬细胞多种活性的调控。在脑缺血性损伤中,SR-A介导小胶质细胞/巨噬细胞上调NF-κB的表达,促进细胞向M1型分化,从而诱导炎症反应,加重缺血性脑损伤。SR-A基因表达缺失,可以明显减缓缺血/再灌注所造成的小鼠脑组织损伤。我们课题组在前期研究中应用噬菌体多肽库技术,成功筛选出小分子多肽H11。体外研究证明,H11可与SR-A胞浆域发生特异性结合,阻止细胞摄取乙酰化LDL,同时还能抑制培养的THP-1巨噬细胞株表达SR-A。在此基础上,本课题进一步用GST pull down实验证明H11还能够与小鼠腹腔巨噬细胞中的SR-A结合,并且能显著抑制小鼠腹腔巨噬细胞、小鼠小胶质细胞系BV2细胞以及小鼠骨髓源性巨噬细胞中SR-A的表达。离体实验结果还表明,H11具有抑制SR-A介导的巨噬细胞凋亡的作用。针对小分子多肽H11在小鼠体内发挥何种生理效应这一问题,我们构建了H11转基因模式小鼠,采用大脑中动脉闭塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)方法复制局灶性脑缺血,在缺血60分钟后拨出栓线恢复灌注,建立小鼠脑缺血/再灌注损伤模型。结果发现,H11过表达不仅抑制小鼠巨噬细胞中SR-A表达,而且还有明显的拮抗缺血性脑损伤作用。再灌注1天和3天后,可见H11转基因小鼠脑梗死面积显著减少,神经功能学评分明显改善,同时TUNEL染色结果显示梗死边缘区神经元凋亡数目明显减少,提示H11过表达能够缓解MCAO引起的缺血性脑损伤。H11神经保护作用的靶点究竟是什么?免疫组织化学染色发现H11过表达使缺血脑组织F4/80和SR-A阳性的细胞数目减少;流式细胞仪检测表明H11过表达使缺血脑组织小胶质细胞/巨噬细胞激活的数量明显减少,M1和M2型小胶质细胞/巨噬细胞的比例改变,其中M1型细胞的比例减小,M2型细胞的比例增大,缺血后小胶质细胞/巨噬细胞介导的炎症反应减弱。我们还用实时荧光定量PCR检测缺血脑组织中的各型小胶质细胞/巨噬细胞的产物和标志物,结果显示,转基因小鼠M1型标志物如TNF-α、白细胞介素-1β(interleukin iβ,IL-iβ)、诱导型一氧化氮合酶(induced nitric oxide synthase,iNOS)和单核细胞趋化蛋白 1(Monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)的mRNA表达比WT小鼠明显减少;M2型标志物IL-10和CD206的mRNA表达比WT小鼠明显增多。已知NF-κB信号通路的激活会加重脑缺血损伤。我们发现在脑缺血/再灌注损伤后,H11过表达小鼠缺血性脑组织中NF-κB的活性明显受到抑制。进一步用诱导剂分别诱导细胞分化,发现H11可增强LPS诱导的腹腔巨噬细胞表达M1型促炎因子,抑制细胞中M2型抑炎因子的表达;但是,H11也能促进IL-4诱导的BV2小胶质细胞表达M2型抑炎因子,抑制M1型促炎因子表达。上述促炎性M1分子的上调与NF-κB通路相关,而抑炎性M2分子的上调与STAT6通路相关。H11这种专向性地调控不同的细胞活性提示,在小鼠缺血损伤模型中H11可能对循环单核巨噬细胞和中枢的小胶质细胞的作用不尽相同。为了证明这一推测,我们进一步将H1 1转基因的骨髓细胞移植到野生型小鼠,发现并不能减少脑缺血/再灌注所造成的组织损伤;将野生型骨髓细胞移植到H11转基因小鼠,也没有增加脑缺血/再灌注面积。由MCAO引起的脑缺血损伤的严重程度主要取决于小鼠自身的SR-A功能状况,与移植的骨髓细胞是否表达SR-A无关。这些结果提示,H11可能主要抑制脑组织中的小胶质细胞而非外周浸润的巨噬细胞实现对脑缺血损伤的神经保护作用。综上所述,本研究结果证明,小分子多肽H11能够抑制小胶质细胞/巨噬细胞中SR-A的表达。在脑缺血损伤时,H11转基因小鼠的M2型小胶质细胞/巨噬细胞比例明显增高,因缺血/再灌注所造成的脑组织损伤明显减轻。这一作用的可能机制为:H11能够抑制脑缺血后引起的小胶质细胞/巨噬细胞的激活,使M1型小胶质细胞/巨噬细胞的数量和比例下降,同时促使细胞向M2型转化,导致促炎症因子分泌减少,在损伤的脑组织中缓解梗死边缘区神经元的凋亡,激活JAK-STAT6信号通路,抑制NF-κB通路活性,使脑梗死面积缩小,神经功能损伤改善。因此,应用小分子多肽H11来抑制SR-A的活性,减轻炎症反应并阻止神经凋亡,有望成为今后干预脑缺血/再灌注损伤的新选择。