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脑卒中,又称为中风,是一种高发病率、高死亡率和高致残率的常见神经系统疾病,其中缺血性脑卒中约占脑中风总数的60%-80%,极大危害人类健康。目前临床上缺少治疗缺血性脑卒中急性期的疗效确切的药物。2018年中国脑卒中指南表明,缺血性脑卒中急性期治疗药物主要包括溶栓、抗凝、他汀类、改善循环、脑神经保护等药物,其中溶栓、抗凝、他汀类药物在临床上已有充分供给,但通过血管新生改善脑循环及脑神经保护药物匮乏,从而成为缺血性脑卒中急性期新药研发的主要方向。近年来研究发现促进脑梗死半暗带血管新生,增加缺血部位的血流量,可以明显缩小脑梗死区体积,改善神经行为症状,降低动物和病人的死亡率。红景天苷是红景天的主要活性成分,具有广泛的药理活性,在防治脑卒中等中枢神经系统疾病中引起了广泛关注。课题组前期研究发现本团队设计合成的红景天苷衍生物SAL-1具有促进巨噬细胞血管内皮生长因子(VEGF)m RNA表达的作用,以及在小鼠海绵植入的炎症性血管新生模型上表现出优越的促血管新生作用。研究目的:本课题将深入研究SAL-1对大鼠急性缺血再灌注脑损伤的保护作用及作用机制。(1)观察体内SAL-1对大鼠急性缺血再灌注脑损伤的保护作用。(2)观察体内SAL-1对大鼠急性缺血再灌注脑损伤的血管新生影响及作用机制。(3)体外细胞水平阐明SAL-1通过激活巨噬细胞对血管新生的作用机制。(4)观察体内SAL-1对大鼠急性缺血再灌注脑损伤的神经保护作用及机制。(5)体|外细胞水平阐明SAL-1对氧糖剥夺复氧(oxygen glucose deprivation/reoxygenation,OGD/R)诱导神经元细胞损伤的保护作用。研究方法:(1)首先建立大鼠急性大脑中动脉栓塞再灌注模型(Transient middle cerebral artery occlusion,tMCAO),通过检测脑梗死体积、神经功能评分、血脑屏障完整性、脑组织含水量和脑血流量对SAL-1治疗tMCAO大鼠的药效进行评价。此外,通过检测脑组织中微血管密度以及VEGF/VEGFR2信号通路及其下游信号通路中相关蛋白的表达的变化,对SAL-1的作用机制进行初步研究。(2)根据前期的实验结果,SAL-1能够促进巨噬细胞VEGF m RNA表达,但是直接作用于人脐静脉内皮细胞(HUVECs),效果不是很明显。我们假设SAL-1通过活化巨噬细胞而促进内皮细胞HUVECs的血管新生。因此,我们观察SAL-1刺激巨噬细胞的上清液对HUVECs增殖,迁移和小管形成的影响。进一步检测HUVECs中血管新生相关因子m RNA的水平和VEGF/VEGFR2信号通路及下游信号通路中蛋白的表达变化,对SAL-1的促血管新生机制进行深入研究。(3)通过检测tMCAO模型脑组织中神经元细胞的数量、凋亡以及与凋亡相关的Bax、Bcl-2和Caspase信号通路中Caspase-9和Caspase-3的蛋白表达变化,并进一步检测脑组织中氧化应激相关分子超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)等酶活力的变化,对SAL-1的神经保护作用及机制进行初步研究。体外构建OGD/R诱导的PC-12氧损伤模型,通过检测细胞的活力和细胞凋亡的情况,进一步研究SAL-1的神经保护作用。(4)通过血液学常规指标,血液生化指标,脏器病理形态等几个方面评价SAL-1在100 mg/kg的高剂量下14 d重复给药对大鼠的安全性。研究结果:(1)体内SAL-1能够明显的降低tMCAO大鼠神经功能损伤评分,改善神经功能缺陷。显著减小tMCAO大鼠的脑梗死体积和脑组织的含水量,对血脑屏障起到保护作用。显著增加缺血区的血流量和缺血周围区域的微血管密度。(2)体内SAL-1促进tMCAO大鼠脑组织中VEGF/VEGFR-2信号通路及其下游信号途径ERK1/2、MAPKp38和PI3k/Akt中的蛋白表达,诱导tMCAO模型脑组织中的血管生成。体外SAL-1通过活化巨噬细胞促进HUVECs的增殖、迁移和小管形成;显著增加HUVECs中血管新生相关因子m RNA和VEGF/VEGFR-2信号通路及其下游信号通路相关蛋白的表达量。(3)体内SAL-1显著增加tMCAO模型脑组织中神经元细胞的数量以及降低神经元细胞的凋亡现象,减少缺血再灌注对神经元细胞的损伤;SAL-1抑制促凋亡蛋白Bax的高表达、促进抗凋亡蛋白Bcl-2表达,并且抑制缺血再灌注损伤引起的Caspase-9和Caspase-3的活化;另外发现SAL-1对脑组织中的抗氧化系统中的SOD、CAT、GSH-Px和GSH有明显的促进作用。体外研究发现SAL-1显著增加OGD/R所致的PC-12氧化损伤模型的细胞活力,抑制细胞凋亡。并且发现SAL-1能够增加OGD/R诱导的PC-12细胞中SOD和GSH-Px的酶活力以及明显降低细胞MDA的含量。(4)SAL-1在100 mg/kg的高剂量下14 d重复给药对大鼠没有明显的毒性。研究结论:(1)体内实验表明SAL-1通过增加缺血区的血流量和缺血周围区域的血管密度,改善神经功能,对大鼠tMCAO模型具有保护作用。(2)体外实验表明SAL-1的促血管新生的机制是通过活化巨噬细胞释放各种血管生成相关的生长因子,激活VEGF/VEGFR-2及其下游信号通路以促进HUVECs血管生成。(3)体内实验表明SAL-1能够通过减少tMCAO模型脑组织的细胞氧化损伤和细胞凋亡,对大鼠tMCAO模型脑组织的神经元细胞起到保护作用。(4)体外实验表明SAL-1能够减少PC-12细胞OGD/R模型中的氧化损伤和细胞凋亡,对OGD/R损伤的PC-12细胞具有保护作用。