背景:创伤性脑损伤(traumatic brain injury,TBI)由两种类型的损伤组成,即物理冲击导致的原发性损伤和由炎症等引发的继发性损伤。脑外伤相关的损伤时间推断与认知功能的评估是法医学研究的难点。流行病学研究表示,脑外伤是世界范围内最重严重的医疗问题之一。同时,越来越多的证据表明胆固醇代谢稳态失衡参与TBI的病理生理过程并导致神经功能障碍。作为调控细胞内胆固醇流出的关键转运蛋白,ATP结合盒(ABC)转运蛋白家族对中枢神经系统(CNS)疾病具有许多有益作用。本研究通过构建脑特异性Abcg1敲除(Abcg1-更多KO)小鼠,旨在探讨Abcg1对于TBI的作用和影响机制,为法医学TBI认知功能评估与临床治疗提供新的研究思路。方法:采用皮质定量打击(controlled cortical impact,CCI)颅脑损伤装置建立小鼠TBI模型,检测受损皮质中胆固醇代谢相关分子时序性变化(Sham,6h至14d多个时间点),通过分子生物学如免疫荧光法(immunofluorescence,IF)和免疫印迹法(Western blot,WB),形态学如尼氏染色(Nissl staining)、苏木素伊红(HE)染色、免疫组化(immunohistochemical staining)以及行为学如运动功能试验(wire-grip test)、水迷宫(Morris watermaze)、旷场实验(openfieldtest)等来研究Abcg1对于TBI后认知功能的作用和相关机制。考虑到ABCG1在TBI后的神经元和神经胶质细胞中表达,利用Cre/loxP重组系统生成了 Nestin特异性Abcg1敲除(Abcg1-KO)小鼠,利用分子生物学、形态学方法研究Abcg1敲除鼠在生理与病理情况下胆固醇代谢水平方面有何差异,最后针对Abcg1敲除小鼠使用类视黄醇X受体(RXR,即ABCG1的上游分子)激动剂贝沙罗汀(Bex),进一步探究ABCG1在TBI后胆固醇代谢、继发性细胞死亡与认知功能障碍中的作用机制。结果:(1)TBI后胆固醇代谢相关蛋白ABCA1、ABCG1、ABCG4、SCARB1、ApoE、LCAT、RXRalpha、PPARgamma 和 LXRalpha 呈时序性表达,其中 TBI 后 3天几乎所有蛋白的表达与Sham组均存在统计学差异。(2)生理条件性下,AbcgCrop biomass1-KO小鼠表现出胆固醇代谢紊乱,且Abcg1-KO加重TBI后诱导的胆固醇代谢紊乱、细胞焦亡和细胞凋亡。(3)Abcg1-KO加重了 TBI诱导的运动功能障碍、记忆缺陷、抑郁样行为和脑缺损体积。(4)无论是野生型小鼠还是Abcg1-KO小鼠,Bex均能缓解TBI诱导的胆固醇代谢失调、细胞焦亡、细胞质膜损伤、神经功能障碍,但没有抑制Abcg1-KO小鼠的细胞凋亡、脑水肿和脑缺损体积。结论:脑特异性敲除Abcg1会加剧TBI后胆固醇代谢失衡。Abcg1除调节脑内胆固醇代谢外,可通过抑制细胞焦亡、细胞凋亡、神经元损伤和脑水肿来改善神经功能缺陷和减少脑损伤体积。此外,Abcg1对PUN30119试剂TBI的脑保护作用部分依赖于RXRalpha/PPARgamma通路的激活,这为揭示TBI后胆固醇代谢障碍与神经功能障碍之间的关系以及TBI的治疗提供了潜在的靶点,也为理解Bex的多种生物学功能提供了新的思路,并为研究Bex在TBI后的抗焦亡作用提供了途径。