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背景和目的:自发性蛛网膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage,SAH)是中枢神经系统常见的危重急症,具有很高的死亡率和致残率。越来越多的研究证实早期脑损伤(early brain injury,EBI)是导致SAH后患者预后不良的重要原因。焦亡(pyroptosis)为近年来发现的一种新的细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)方式。焦亡依赖于caspase-1的活化,可引起细胞迅速死亡并且诱发炎症反应。SAH后的炎症反应可能在EBI中发挥非常重要的作用,也有研究发现SAH后caspase-1的表达水平增高。据此,我们推测焦亡可能在SAH后EBI的病理生理学机制中处于重要地位。炎症小体是一种多蛋白复合体,是焦亡机制中的重要因子,正是炎症小体的激活导致了 caspase-1的裂解和活化。NLRP1(NOD-like receptor containing pyrin domain 1)炎症小体是一类主要表达在神经元的炎症小体,NLRP1炎症小体激活后不仅可以诱导神经元中促炎症因子的活化,而且可能导致脑损伤的主要效应细胞即神经元的焦亡。因此,本课题拟对焦亡和NLRP1炎症小体在SAH后EBI中的作用和机制进行研究。方法:本研究首先分别建立SAH体内及体外模型,Western blot检测、免疫组化技术(Immunohistochemistry,IHC)及免疫荧光(immunofluorescence assay,IFA)检测神经细胞中活化caspase-1的表达和定位,IFA及流式细胞术(flow cytometry,FCM)检测神经细胞的焦亡。采用caspase-1抑制剂Ac-YVAD-CMK抑制caspase-1的活化和焦亡,研究焦亡在EBI中的作用。其次,利用体内及体外SAH模型研究NLRP1炎症小体在SAH后神经细胞焦亡及EBI中的作用及机制。体内实验采用生胃酮(carbenoxolone,CBX),体外实验采用NLRP1 siRNA抑制NLRP1炎症小体的激活,运用Western blot检测、免疫共沉淀(Co-immunoprecipitation,Co-IP)、IFA、Nissl 染色、细胞活性检测(cell counting kit 8,CCK8)、脑含水量检测、伊文氏蓝检测、实验动物神经行为学评分等技术和方法对NLRP1炎症小体相关蛋白的表达、炎性因子白介素-1β(interleukin-1 β,IL-1β)、白介素-18(IL-18)的活化与释放及对神经细胞的损伤作用进一步研究,阐述NLRP1炎症小体在实验性SAH后EBI中作用机制。最后,收集行髋关节置换术及SAH患者出血24-72小时内的脑脊液(cerebrospinal fluid,CSF),运用 Western blot 方法检测 SAH 后 CSF 中 NLRP1,ASC 及活化caspase-1(caspase-1 p20)的表达变化,并且分析这些蛋白水平与脑损伤程度及出血3月后临床预后的相关性,明确NLRP1炎症小体在SAH后EBI中的作用。脑损伤的程度以Hunt-Hess分级、Fisher分级、头部CT是否有脑水肿及是否有脑积水来评价,临床预后以格拉斯哥预后评分(Glasgow outcome scale,GOS)来评价。结果:体内及体外实验结果均表明SAH后活化caspase-1的表达明显增加,且主要表达在神经细胞的胞浆。SAH后神经细胞发生了焦亡,抑制了 caspase-1的活化可缓解神经细胞焦亡,减轻炎症反应,改善SAH后的脑损伤。体内及体外实验分别证实SAH后神经细胞中ASC的表达增高,且主要表达在胞浆;NLRP1参与了炎症小体的组装和激活。抑制体内和体外实验中NLRP1炎症小体的激活,可减轻SAH后神经细胞的焦亡和炎症反应,改善了 SAH后的脑损伤。临床研究发现SAH后患者CSF中NLRP1、ASC及caspase-1 p20的表达较对照组明显增加,且蛋白表达水平与Hunt-Hess分级、Fisher分级正相关,头部CT显示脑水肿及存在脑积水的患者的表达水平更高。SAH患者NLRP1、ASC及caspase-1 p20的表达水平和3月后GOS负相关,NLRP1的表达水平增高是预后不良的独立危险因素。结论:本研究首次证实了 SAH后神经细胞发生了焦亡,通过抑制焦亡可改善EBI,提示焦亡可能在EBI的病理生理学机制中处于重要地位。SAH后NLRP1炎症小体的激活表达不仅和脑损伤的程度相关,也和临床预后相关。抑制NLRP1炎症小体的激活可明显减轻SAH后神经细胞的焦亡和炎症反应,改善SAH后的脑损伤。这一结果提示NLRP1炎症小体可能在SAH后神经细胞焦亡和EBI中发挥重要作用。