S100A8调控实验性蛛网膜下腔出血后小胶质细胞自噬依赖性铁死亡的机制研究

来源 :西南医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dingshilin
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目的:蛛网膜下腔出血(Subarachnoid Hemorrhage,SAH)是一种高死亡率和高致残率的急性脑血管意外,占所有脑卒中的5%-10%。早期脑损伤(Early Brain Injury,EBI)被认为可能导致了SAH不良预后而受到极大关注。EBI涉及血脑屏障(Blood–Brain Barrier,BBB)破坏、脑水肿、神经炎症、氧化损伤、自噬、铁死亡和神经退行性变等多种复杂的病理过程。S100钙结合蛋白A8(S100A8)是一种钙锌结合蛋白,被认为参与炎症及免疫反应调控,同时也被证实可以通过增强自噬和氧化应激介导细胞死亡。S100A8已经被发现参与了多种中枢神经系统(Central Nervous System,CNS)损伤和疾病的病理过程,在SAH中同样发挥了重要作用,但其中的调节机制并不清楚。以往的体外实验证实其外源性刺激可促进小胶质细胞TLR4的激活,在促炎反应中发挥重要作用。有趣的是小胶质细胞作为中枢系统固有免疫细胞也是S100A8的主要表达者之一,其内源性S100A8在EBI中的调控机制仍未被探讨。在这项研究中,我们旨在探索SAH后小胶质细胞内源性S100A8表达通过调控小胶质细胞自噬及铁死亡水平参与早期脑损伤的潜在机制。方法:1.小鼠实验:采用改良单夹法进行右侧颈内动脉穿刺构建小鼠SAH模型。运用蛋白质免疫印迹法(Western Blot,WB)探索SAH后EBI期间脑组织内源性S100A8蛋白表达水平。免疫荧光(Immunofluorescence,IF)用于观察其在小胶质细胞中的定位。通过侧脑室注射腺相关病毒特异性敲低小胶质细胞S100A8表达。SAH建模24小时后WB用于验证S100A8敲减效率。改良的加西亚量表(Modified Garcia scale)和平衡木试验(Beam balance tests)用于小鼠神经功能评估。原位DNA末端标记法(Td T-UTP Nick End Labeling,TUNEL)染色与神经元共染用于观察脑组织中神经元的凋亡情况。2.细胞实验:通过慢病毒敲低BV2小胶细胞S100A8表达水平并使用氧合血红蛋白(Oxyhemoglobin,Oxy Hb)刺激细胞模拟体外SAH损伤。构建BV2与HT22共培养模型,并比较氧合血红蛋白刺激下对照病毒组(BV2-NC组)和实验组(BV2-KD组)HT22凋亡蛋白的变化情况。随后使用WB、定量逆转录PCR(quantitative reverse transcription PCR,RTq PCR)、IF等方法观察S100A8敲减后细胞自噬及铁死亡变化。结果:1.小鼠脑组织中内源性S100A8蛋白在SAH后逐渐升高并于24h达到高峰;观察到了S100A8与小鼠脑组织中的小胶质细胞共定位。2.S100A8敲低抑制BV2小胶细胞自噬激活:(1)相较于对照组BV2-KD细胞自噬相关基因(ATG12、ATG4C、ATG5、BECN1、LC3B、VPS34)转录水平降低,而P62和LC3BII蛋白显著升高;(2)m RFP-EGFP-m LC3B双荧光显示S100A8敲减后BV2小胶细胞自噬流受阻。3.S100A8敲低抑制了氧合血红蛋白刺激下BV2小胶细胞的铁死亡:(1)CCK8提示S100A8敲低后细胞活力升高;(2)铁死亡相关基因(ALOX5、ACSL4、PTGS2、NOX2、NOS2)表达在S100A8敲低后显著抑制;(3)敲低S100A8后可以升高铁死亡调控关键蛋白谷胱甘肽过氧化物酶4(Glutathione Peroxidase 4,GPX4)蛋白水平;(4)S100A8敲低后BV2小胶细胞MDA含量及ROS显著降低,而总抗氧化能力升高。4.S100A8可能通过NCOA4通路调控BV2小胶细胞自噬依赖性铁死亡:(1)NCOA4和铁蛋白重链的WB和免疫荧光结果显示:S100A8抑制显着降低了NCOA4的表达,增加了铁蛋白重链的蛋白水平;(2)S100A8抑制后Fe2+含量的降低也支持S100A8敲低减少了铁蛋白降解。5.BV2小胶细胞与HT22神经元细胞共培养模型中,BV2-KD组HT22神经元细胞相对对照组凋亡显著降低:促进凋亡的Cleaved capase-3和Bax蛋白表达降低,而抗凋亡的BCL2蛋白表达明显升高。6.使用腺相关病毒特异性敲低小鼠小胶质细胞S100A8,与对照组(NC组)相比,小胶质细胞S100A8敲低组小鼠(c KD组)神经元凋亡减减轻,神经功能缺损得到改善:(1)SAH建模后c KD组小鼠的神经功能评估较NC组有明显提高;(2)SAH建模后c KD组TUNEL染色阳性神经元较NC组减少。结论:本研究发现:1.靶向小胶质细胞S100A8抑制可以降低小鼠实验性蛛网膜下腔出血后神经元凋亡并改善神经功能缺损;2.S100A8可能通过NCOA4途径诱导BV2小胶细胞自噬依赖性铁死亡;这些结果表明小胶质细胞内源性S100A8参与SAH后EBI过程涉及自噬与铁死亡,靶向小胶质细胞S100A8抑制可能是SAH后挽救EBI损伤的一种新思路。
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