GSS通过α7nAChR/JAK2/STAT3胆碱能抗炎通路发挥对脑缺血的保护作用

Inflammation plays an important role in the pathological process of cerebral ischemia-reperfusion. Cholinergic anti-inflammatory pathway(CAP) is identified as a new target for the treatment of various inflammatory diseases. α7nAChR, a key receptor of CAP, mediates most of the peripheral anti-inflammatory effects of acetylcholine through regulating JAK2/STAT3 signaling pathway, which contributes to M1-microglia polarization. However, the effects of α7nAChR regulating JAK2/STAT3 are different in different research. Our previous studies indicate that genistein 3′-sodium sulfonate (GSS) shows protective effects against cerebral ischemia/reperfusion injury through reducing inflammatory cytokines. At the same time, we detected the increased expression of α7nAChR and reduced activity of STAT3. Thus, we suppose that the underlying mechniams of protective effects of GSS against cerebral ischemia/reperfusion injury may be attributed to α7nAChR-mediated regulation of JAK2/STAT3 signaling pathway and microglia polarization. In the present project, we will further investigate the role of α7nAChR/JAK2/STAT3 pathway in the neuroprotective effects of GSS from the in vitro and in vivo levels a using molecular biological, morphological, pharmacological and behavioral methods. The present project will provide a new clue for the clinical preventive medication and treatment of ischemic cerebrovascular disease.

炎症反应在脑缺血再灌注损伤的发病过程中起重要作用。“胆碱能抗炎通路”是近年来发现的治疗各种炎症反应的新靶标，α7nAChR调控的JAK2/STAT3通路在其中发挥重要作用，但是出现了α7nAChR激活和抑制JAK2/STAT3的矛盾报道。课题组前期研究发现，染料木素磺酸钠（GSS）对脑缺血再灌注损伤有很好的保护作用，同时升高α7nAChR表达，降低p-STAT3及炎症细胞因子。结合“STAT3诱导小胶质细胞向M1型极化”的文献报道，我们提出假说，GSS通过激活α7nAChR，抑制JAK2/STAT3通路，进而抑制小胶质细胞向M1表型极化，抑制神经炎症，上述过程构成GSS神经保护作用的一种重要机制。本项目拟应用生物化学、分子生物学、药理学、形态学等方法，从离体和在体水平验证上述假说，为缺血性脑病的预防和治疗提供新的线索。

背景：神经炎症在脑缺血/再灌注损伤 (I/RI) 的急性进展中起关键作用。 小胶质细胞 M1极化介导了导致缺血性中风脑损伤的长期炎症。我们之前的研究表明，Genistein-3'-磺酸钠 (GSS) 在缺血性中风中发挥神经保护作用。本研究旨在探讨 GSS 是否通过调节小胶质细胞 M1极化及抑制神经炎症来保护缺血性卒中脑损伤。. 方法：采用短暂性大脑中动脉闭塞和再灌注（Transient Middle Cerebral Artery Occlusion and Reperfusion, tMCAO）大鼠模型和 LPS 刺激的 BV2 细胞模型。 Longa's scare 用于观察神经功能。TTC染色和Nissl染色用于评估脑损伤。采用ELISA、qPCR、Western blot和免疫荧光染色方法检测细胞因子浓度、mRNA水平、蛋白表达和定位。. 结果：GSS 治疗可改善tMCAO大鼠的神经功能、减少脑梗死体积、减弱促炎细胞因子水平、抑制缺血半影脑区 JAK2/STAT3和NF-κB 信号的激活 的磷酸化、降低小胶质细胞 M1 极化。此外，GSS 增加了 α7nAChR 的表达。GSS 的这些作用在 LPS 诱导的 BV2 细胞 M1 极化中得到进一步验证。更重要的是，GSS 的神经保护、抑制小胶质细胞极化作用、减轻神经炎症作用、抑制 JAK2/STAT3 和NF-κB信号通路作用在 α7nAChR 抑制剂 α-银环蛇毒素 (α-BTX) 存在下被抵消。. 结论：GSS 通过上调 α7nAChR表达和抑制 JAK2/STAT3及NF-κB信号通路来防止脑缺血再灌注损伤（Cerebral Ischemia/Reperfusion Injury I/RI）。本研究结果为胆碱能抗炎通路在神经炎症中的作用提供了证据，并揭示了 GSS 治疗缺血性卒中的潜在新机制。GSS 的下游信号，α7nAChR-JAK2/STAT3和NF-κB也可能是治疗 I/RI 的潜在靶点。

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