烟酰胺单核苷酸缓解创伤性脑损伤所致神经功能损伤的机制研究

目的:创伤性脑损伤(traumatic brain injury,TBI),作为多发伤致死的两大原因之一,是世界范围内一个巨大的公共卫生问题。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD)是一种关键的代谢物,在细胞生物能量代谢、基因组稳定性、线粒体稳态以及适应性应激反应等方面发挥重要生物学功能。既往研究发现TBI会导致NAD~+水平下降,因此提高体内NAD~+水平可能会成为TBI治疗的潜在方法。烟酰胺单核苷酸(nicotinamide mononucleotides,NMN)作为NAD~+的合成前体,并且体外补充NMN能够快速升高脑组织中的NAD~+水平。已有研究发现在脑卒中疾病模型中,NMN可发挥神经保护作用,但是在TBI中的作用尚未得到证实。因此本研究通过构建大鼠TBI模型,并给予NMN治疗,以探究NMN能否在TBI中发挥神经保护功能,并进一步探索其相关分子机制,为TBI的治疗提供新的思路。方法:将成年雄性SD大鼠随机分为3组:假手术组(Sham组)、手术组(TBI组)和治疗组(Tselleckchem Trichostatin ABI+NMN组)。利用大脑皮质挫伤仪构建大鼠TBI损伤模型。造模后1小时,给予NMN或PBS腹腔注射。采用改良神经功能评分(modified neurological severity sLXH254临床试验core,m NSS)评估大鼠神经功能,莫里斯水迷宫(morris water maze,MWM)实验评估大鼠学习记忆能力,病理学检测评估大鼠组织损伤程度。运用RNA-Seq对大鼠海马组织进行m RNA转录分析。结果:行为学实验证明TBI组大鼠神经功能及空间记忆学习能力下降,病理检测结果显示脑组织结构紊乱,大量神经元丢失。治疗组大鼠的行为学实验结果较TBI组明显改善,组织损伤减轻。大鼠海马组织转录组测序结果显示(|log2FC|>1和p<0.01),大鼠在TBI损伤后出现1589个差异表达基因(different expression gene,DEG),其中上调1123个,下调466个。而TBI大鼠经过NMN治疗后有854个基因的表达水平发生显著变化,其中上调157个和下调697个。TBI组表达水平发生变化的基因中,有792个经过NMN治疗后它们的表达水平被逆转,上调后逆转Swine hepatitis E virus (swine HEV)的有656个,下调后逆转的有136个。免疫荧光结果显示治疗组大鼠神经胶质细胞数目减少,神经细胞凋亡数目下降。PCR结果显示治疗组大鼠TNF-α和IL-1β转录水平下降。结论:研究发现TBI大鼠经过NMN治疗后神经功能和空间记忆学习能力改善,脑组织病理损伤减少,炎症反应减轻,部分在TBI后表达水平发生改变的m RNA经过NMN治疗后发生逆转,这些发现为今后TBI的临床治疗提供了新的研究方向。