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脂质运载蛋白-2通过调节HMGB1/NRF2/HO-1通路促进内皮细胞铁死亡加重静脉溶栓后血脑屏障功能障碍

期刊:Redox BiologyDOI:10.1016/j.redox.2024.103342

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主要作者及研究机构
本研究的主要作者包括Jie Liu、Shu-Yan Pang、Sheng-Yu Zhou、Qian-Yan He、Ruo-Yu Zhao、Yang Qu、Yi Yang和Zhen-Ni Guo。研究由吉林大学第一医院卒中中心和神经科学研究中心的团队完成,研究发表于《Redox Biology》期刊,发表日期为2024年9月5日。

学术背景
急性缺血性卒中(Acute Ischemic Stroke, AIS)是全球范围内致残和死亡的主要原因之一。静脉溶栓(Intravenous Thrombolysis, IVT)是AIS的有效治疗方法,但近一半的患者无法从中获益,且IVT后常见的并发症——出血性转化(Hemorrhagic Transformation, HT)——严重影响患者预后。血脑屏障(Blood-Brain Barrier, BBB)的破坏被认为是HT的主要机制之一,但目前针对IVT后BBB保护的治疗手段仍然有限。因此,深入研究IVT后BBB破坏的机制并寻找新的治疗靶点具有重要意义。

Lipocalin-2(LCN2)是一种分泌性蛋白,在脑损伤、感染或炎症刺激下会迅速上调。已有研究表明,LCN2与BBB破坏和卒中损伤的加重有关,但其在IVT后HT中的潜在作用及机制尚未明确。因此,本研究旨在探讨LCN2在IVT后HT中的作用及其潜在机制,为预防HT提供新的治疗靶点。

研究流程
本研究分为临床研究和实验研究两部分,具体流程如下:

  1. 临床研究

    • 研究对象:纳入100例接受IVT治疗的AIS患者,其中42例在IVT后24小时内发生HT,58例未发生HT。
    • 血清蛋白检测:通过细胞因子芯片检测患者入院时的血清LCN2、铁蛋白(Ferritin)、基质金属蛋白酶-3(MMP-3)、血管内皮生长因子(VEGF)和X连锁凋亡抑制蛋白(XIAP)水平,并分析其与HT的关联。
    • 数据分析:采用逻辑回归分析,评估基线血清LCN2和铁蛋白水平与HT的独立相关性。
  2. 实验研究

    • 动物模型:建立光血栓性卒中(PTS)模型和血栓栓塞性卒中模型,分别用于评估BBB通透性和模拟IVT治疗后的HT。
    • LCN2干预:在PTS模型中,通过脑室内注射重组LCN2(rLCN2)或LCN2抑制剂Zinc00640089,观察其对BBB通透性和HT的影响。
    • 机制研究:通过Western Blot、ELISA和免疫荧光染色等技术,检测LCN2对铁死亡(Ferroptosis)相关蛋白(如HMGB1、Nrf2、HO-1)的调控作用,并验证LCN2通过HMGB1/Nrf2/HO-1通路促进内皮细胞铁死亡的机制。
    • 细胞实验:利用Bend.3内皮细胞,通过氧糖剥夺/复氧(OGD/R)和rt-PA刺激模拟IVT后的BBB损伤,验证LCN2对内皮细胞铁死亡的影响。

主要结果
1. 临床研究结果
- 基线血清LCN2和铁蛋白水平与HT风险独立相关(LCN2: OR=3.17, p=0.023; 铁蛋白: OR=1.589, p=0.046)。
- 在HT患者中,血清LCN2与铁蛋白水平呈显著正相关(rs=0.675, p<0.001)。

  1. 实验研究结果
    • 在PTS模型中,rLCN2显著加重了BBB通透性和HT,而LCN2抑制剂Zinc00640089则具有相反的作用。
    • 在血栓栓塞性卒中模型中,rLCN2进一步加重了脑梗死、出血和BBB破坏,而Zinc00640089显著减轻了这些损伤。
    • 机制研究表明,LCN2通过诱导HMGB1和抑制Nrf2/HO-1通路促进内皮细胞铁死亡,进而加重BBB破坏和HT。
    • 细胞实验进一步验证了LCN2通过HMGB1/Nrf2/HO-1通路促进内皮细胞铁死亡的机制。

结论
本研究发现,LCN2通过HMGB1/Nrf2/HO-1通路促进内皮细胞铁死亡,进而加重IVT后的BBB破坏和HT。LCN2的抑制可能为预防HT提供新的治疗靶点。这一研究不仅揭示了LCN2在IVT后HT中的关键作用,还为开发针对BBB保护的治疗策略提供了重要依据。

研究亮点
1. 重要发现:首次揭示了LCN2通过HMGB1/Nrf2/HO-1通路促进内皮细胞铁死亡的机制,阐明了其在IVT后HT中的关键作用。
2. 方法创新:结合临床研究和实验研究,采用多种动物模型和细胞实验,全面验证了LCN2的作用及其机制。
3. 应用价值:研究结果为预防IVT后HT提供了新的治疗靶点,具有重要的临床应用前景。

其他有价值的内容
本研究还探讨了其他与HT相关的血清蛋白(如铁蛋白、MMP-3、VEGF和XIAP)的作用,为进一步研究HT的机制提供了参考。此外,研究中使用的新型动物模型(如PTS模型)和实验技术(如NIR-II荧光成像)也为相关领域的研究提供了新的方法学支持。


这篇报告全面介绍了研究的主要内容和意义,为相关领域的研究者提供了详细的参考。

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