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背景:缺血性脑卒中是一种高致残率及高致死率性疾病。大量研究表明,脑缺血损伤后炎症反应是疾病进展的主要原因,是缺血性脑卒中的重要病理生理机制之一。脑缺血损伤后中枢神经系统内炎症细胞,如小胶质细胞,激活并分泌大量炎性细胞因子对脑组织造成严重损伤,影响神经功能的恢复。因此,抑制脑缺血损伤后炎症反应,促进神经功能的恢复是治疗缺血性脑卒中的重要靶点。脑缺血后可发生脑灰质及脑白质损伤。大量研究表明,脑白质损伤严重程度与脑卒中后神经功能预后呈负相关。炎症反应在脑白质损伤过程中发挥着重要作用,中枢神经系统固有免疫细胞一小胶质细胞是卒中后炎症反应的重要组成部分,影响小胶质细胞极化的因素,如低温、高糖及疾病等均可影响脑白质损伤的修复。少突胶质细胞前体细胞(oligodendrocyte precursor cells,OPCs)分化形成的成熟少突胶质细胞是脑白质内形成髓鞘的主要细胞。脑缺血引发脑白质损伤后,OPCs增殖分化为成熟少突胶质细胞进而修复脑白质损伤。既往研究发现,小鼠创伤性脑损伤后小胶质细胞由M1型向M2型转化可促进OPCs的分化成熟及脑白质损伤的修复。在小鼠脱髓鞘模型中发现,髓鞘的再生过程中发生小胶质细胞M1型向M2型转化,且小胶质细胞向M2型极化可促进少突胶质细胞的分化。此外,通过选择性去除M1或M2型小胶质细胞的研究发现,M2型小胶质细胞可促进少突胶质细胞再生,而M1型则抑制少突胶质细胞的生成。小胶质细胞缺血缺氧导致其向M1型极化,进而引发少突胶质细胞的死亡。以上研究提示小胶质细胞可能参与缺血后脑白质损伤的病理过程。白细胞介素(interleukin,IL)-33是IL-1家族成员之一,与其特异性受体ST2结合后发挥炎症调节作用。缺血性脑卒中患者体内血清IL-33水平显著升高。在大脑中动脉闭塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)模型中,敲除ST2基因后脑梗死体积增大且神经功能损伤程度更严重。抑制IL-33基因表达的研究发现,脑缺血再灌注损伤后M2型小胶质细胞数量明显减少,外源性给与IL-33后其数量恢复。此外,在脑出血模型的研究中发现,脑室内注射IL-33可促使小胶质细胞由M1型转化为M2型,从而减轻出血后脑白质损伤。综上,研究脑缺血损伤后IL-33/ST2信号通路对小胶质细胞极化的影响和不同极化状态的小胶质细胞对OPCs分化成熟及脑白质损伤的影响,有望发现IL-33/ST2信号通路可以通过上调M2型小胶质细胞数量进而促进脑白质修复,为缺血性脑卒中提供新的治疗策略。目的:1.明确IL-33/ST2信号通路在缺血性脑卒中后白质损伤中的作用;2.明确小胶质细胞在缺血脑卒中后白质损伤中的作用;3.进一步探索IL-33/ST2信号通路刺激小胶质细胞极化对缺血性脑卒中后白质损伤作用的机制。方法:在动物水平研究中,构建小鼠短暂性大脑中动脉闭塞(transient middle cerebral occlusion,tMCAO)模型,腹腔注射IL-33探究IL-33对脑缺血后白质损伤的作用,腹腔注射IL-33和抗ST2抗体探究IL-33/ST2信号通路在脑缺血后白质损伤中的作用。记录分析小鼠体重变化,应用mNSS评分、转轮实验评估小鼠神经功能缺损情况,采用TTC染色检测小鼠梗死体积,应用免疫荧光检测新生的OPCs和成熟的少突胶质细胞,应用Western Blot及免疫荧光明确脑白质损伤程度,应用免疫荧光及RT-PCR检测M1型和M2型小胶质细胞水平。在细胞水平研究中,将小胶质细胞与OPCs共培养,外源性给与脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)激活小胶质细胞,分别用小胶质细胞普通培养基、IL-33 条件培养基(conditioned medium,CM)、IL-33+anti-ST2 CM 培养 3 天,应用RT-PCR检测M1和M2型小胶质细胞水平及OPCs的分化成熟程度。结果:1.TTC染色显示,外源性给与IL-33可减小tMCAO后脑梗死体积(P=0.011);行为学结果显示,tMCAO后小鼠神经功能受损,mNSS评分高,转轮实验掉落潜伏期缩短,IL-33组与vehicle组相比,mNSS评分较低,术后第7天差异开始表现出统计学意义(P<0.001),转轮实验中,IL-33组小鼠掉落潜伏期较vehicle组延长,差异从术后第3天开始有统计学意义(P=0.032)。2.免疫荧光标记NF200与MBP,结果显示,tMCAO后小鼠脑组织纹状体NF200/MBP比值高于 sham组(P=0.007),IL-33 组NF200/MBP比值较 vehicle组降低(P=0.035);Western blot结果表明,tMCAO后小鼠脑组织MBP表达降低(P<0.001),IL-33 组 MBP 表达高于 vehicle 组(P=0.007)。3.免疫荧光检测新生成的OPCs和少突胶质细胞,分别标记BrdU、NG2和APC,结果显示,tMCAO后小鼠脑组织缺血半暗带区新生成的OPCs及少突胶质细胞增多,与vehicle组相比,IL-33组新生成的OPCs(P=0.019)和少突胶质细胞(P=0.041)较多。4.免疫荧光检测M1型及M2型小胶质细胞,分别标记CD16、CD206和Iba-1,结果显示,tMCAO后小鼠脑组织梗死周边缺血半暗带区M1型小胶质细胞数量增多,M2型小胶质细胞数量减少,与vehicle组相比,IL-33组M1型小胶质细胞数量较少(P=0.002),M2型小胶质细胞数量较多(P=0.009)。RT-PCR分别检测M1和M2型小胶质细胞相关mRNA的表达情况,结果表明,M1型小胶质细胞相关mRNACD16、CD32及iNOS在tMCAO后表达升高,M2型小胶质细胞相关mRNACD206、TGF-β及IL-10表达降低;相比vehicle组,IL-33 组 CD16(P=0.005)、CD32(P=0.038)和 iNOS(P=0.040)表达较低,CD206(P=0.006)、TGF-β(P=0.002)和 IL-10(P=0.018)表达偏高。5.与IL-33组比较,TTC染色结果表明,IL-33+anti-ST2组梗死体积较大(P=0.036);行为学mNSS评分较高,术后第7天差异开始具有统计学意义(P=0.004);免疫荧光结果表明,IL-33+anti-ST2组较IL-33组相比,NF200/MBP比值较高(P=0.035);Western blot 结果表明,IL-33+anti-ST2 组 MBP 蛋白表达降低(P=0.004);免疫荧光结果表明,IL-33+anti-ST2组M1型小胶质细胞数量较多(P=0.001),M2型小胶质细胞数量较少(P=0.013);RT-PCR结果表明,CD16(P=0.015)、CD32(P=0.033)和 iNOS(P=0.010)mRNA 在 IL-33+anti-ST2 组表达较高,CD206(P=0.017)、TGF-β(P=0.002)和 IL-10(P=0.010)mRNA表达较低。6.细胞实验中,RT-PCR检测结果表明,LPS组与对照组相比,M1型小胶质细胞相关mRNA表达较高,M2型小胶质细胞相关mRNA表达较低,少突胶质细胞分化相关 MBP(P<0.001)、MOG(P<0.001)和 PLP(P<0.001)mRNA表达较低;LPS+IL-33组与LPS组相比,M1型小胶质细胞相关mRNA表达较低,M2型相关mRNA表达较高,少突胶质细胞分化相关基因MBP(P=0.037)、MOG(P=0.045)、PLP(P=0.033)表达较高;LPS+IL-33+anti-ST2 与 LPS+IL-33组相比,M1型小胶质细胞相关mRNA表达较高,M2型相关mRNA表达较低,少突胶质细胞分化相关MBP(P=0.034)、PLP(P=0.033)mRNA表达较低。结论:1.IL-33/ST2对脑缺血后白质损伤具有保护作用;2.小胶质细胞向M2型极化对脑缺血后白质损伤具有保护作用;3.IL-33/ST2信号通路通过促进小胶质细胞向M2型极化对缺血性脑卒中后白质损伤发挥保护作用。