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脑小血管病是一种常见的疾病,年龄大于90岁都会患有脑小血管病。高血压是导致脑小血管病发生的重要因素。脑小血管病的病理损伤复杂,主要有:认知功能障碍、血脑屏障的损伤和神经炎症反应等。脑小血管病所致的血管性痴呆是仅次于阿尔兹海默病的第二大痴呆类型。认知功能障碍是造成严重生活负担的主要原因,但目前还没有治疗脑小血管病的标准策略。小窝蛋白1(Caveolin-1,Cav-1)在脑组织中主要表达于血管内皮细胞,参与多种信号转导和分子转运。近年来的研究发现,Cav-1参与神经退行性疾病的病理过程,在认知功能中发挥着重要的作用,而铁超载是神经退行性疾病的共同现象。本研究旨在探究Cav-1和铁超载在脑小血管病中的作用,特别是在认知功能中的作用,从而为脑小血管病的治疗提供新的思路。本研究主要结果如下:1、NR改善AngⅡ诱导的脑小血管病:在血管紧张素Ⅱ(AngiotensinⅡ,AngⅡ)持续灌注28天后,采用行为学方法评价小鼠认知功能,免疫荧光检测BBB的完整性,髓鞘碱性蛋白MBP和神经炎症分子(GFAP和IBA1)的荧光强度,蛋白免疫印迹检测TNF-α、ASM、Cav-1和Ferritin的表达水平。结果显示AngⅡ灌注28天后小鼠对新物品识别能力降低,免疫荧光显示FITC-dextran可渗透到脑组织中,GFAP和IBA1的荧光强度显著增强,MBP荧光强度降低;免疫印迹结果显示炎症因子TNF-α的表达显著上调。以上结果表明AngⅡ处理28天可导致小鼠认知功能障碍、白质损伤、BBB损伤和神经炎症反应,这些病理损伤和脑小血管病的病理表现相符。进一步地,我们使用具有抗炎和血管保护作用的NR干预,结果显示添食NR不仅能够减轻小鼠的脑小血管病表现,而且可降低AngⅡ导致的铁超载。其机制可能是通过调节ASM/Cav-1/Ferritin途径。2、Cav-1调节AngⅡ导致的认知功能障碍:前述研究发现AngⅡ持续灌注28天后,不仅可造成小鼠认知功能障碍而且可导致脑组织的铁超载,推测铁超载可能是造成认知功能障碍的原因。通过免疫印迹发现,使用Cav-1抑制剂加剧AngⅡ导致的铁超载,而激活Cav-1减少AngⅡ导致的铁超载。行为学检测显示AP-Cav-1或去铁敏后干预后,小鼠的认知功能得到了改善。激光多普勒检测发现激活小鼠的Cav-1可使AngⅡ导致的脑血流量下降得到恢复,免疫荧光结果显示Cav-1的激活可增加小鼠海马区成熟神经元的数量。以上结果表明,在AngⅡ诱导的模型中,激活Cav-1可使铁代谢恢复正常,并恢复小鼠的认知功能。3、Cav-1参与内皮细胞铁代谢:目前尚不清楚Cav-1是否介导了铁的转运或铁代谢。我们的结果提示Cav-1可能参与了铁代谢的调控,因此我们使用siRNA干扰了内皮细胞Cav-1的表达。免疫印迹结果显示Cav-1的siRNA干扰可导致内皮细胞Ferritin的表达显著上调,而铁转运蛋白(TfR1、FPN和DMT1)的表达则无显著变化,免疫印迹结果显示,敲低Cav-1使FBXL5的表达显著降低。活细胞染色显示,敲低Cav-1可导致线粒体的二价铁离子浓度增加。以上结果说明Cav-1参与了细胞内的铁代谢的调控。综上所述,本文证实由AngⅡ导致的小鼠脑小血管损伤符合脑小血管病的病理表现,NR干预能改善这些病理表现,其机制可能是通过调控Cav-1使得铁代谢恢复了正常。我们首次发现Cav-1参与了脑组织中的铁代谢,激活Cav-1可增加海马区神经元的数量、改善小鼠的认知功能。对内皮细胞的研究证实,Cav-1的敲低可引起FBXL5的表达降低,导致铁代谢失调,进一步发现Cav-1参与了线粒体铁的代谢和线粒体功能的维持。以上结果说明Cav-1参与AngⅡ导致的脑小血管病的病理过程和铁代谢,Cav-1是治疗脑小血管病认知功能障碍的潜在靶点。