抑制Sur1在颅脑创伤后神经保护中的作用及机制研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:doraemon1226
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研究目的:磺酰脲受体1(sulfonylurea receptor 1,Sur1)属于三磷酸腺苷结合盒转运体(ATP binding cassette,ABC)蛋白家族,该受体除了可以与Kir6.1/Kcnj8组成KATP离子通道,还可以与ATP及钙离子敏的非选择性阳离子通道结合形成Sur1调控的NCCa-ATP(Sur1-NCCa-ATP)离子通道。最近的研究表明,Sur1-NCCa-ATP离子通道与中枢神经系统损伤导致的诸多病理过程密切相关,在多种中枢神经系统损伤动物模型中通过格列本脲抑制Sur1后,脑损伤得以减轻。在创伤性颅脑损伤动物模型中同样发现应用小剂量格列本脲可以有效抑制Sur1,实现脑保护之目的,但其具体分子生物学机制仍需进一步阐述。因此,我们提出假设,通过格列本脲抑制Sur1可以减轻创伤性损伤造成的内皮细胞凋亡,降低中枢神经系统炎症反应,减少炎症因子释放,实现神经保护的作用。研究方法:本研究应用控制性皮层损伤(Controlled cortex impact,CCI)模型对130只成年雄性C57BL/6小鼠进行颅脑创伤造模。在脑外伤后立即通过腹腔注射格列本脲(剂量为10μg/只),每天一次,直至小鼠断头取脑。外伤后1天和3天,利用核磁共振T2WI计算脑组织水肿体积,干湿重法计量小鼠脑组织含水量。检测损伤侧脑组织中Evans Blue渗出情况以及损伤周围脑组织紧密连接蛋白表达评估血脑屏障完整性。定量PCR检测炎症因子水平,Western Blot检测水通道蛋白4的表达。为评估抑制Sur1对创伤后神经功能的影响,腹腔注射格列本脲(一天一次,最长至14天),并通过疲劳转棒式实验评估小鼠神经运动能力。为进一步研究相关分子生物机制,在体外试验,分别应用机械性牵张损伤bEnd.3细胞以及脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)刺激诱导BV2细胞激活模型,探索抑制Sur1对损伤后细胞凋亡、线粒体功能、相关信号通路蛋白表达的影响及潜在机制。在bEnd.3细胞,采用Sur1 siRNA探索抑制Sur1对机械性牵张损伤后细胞凋亡相关蛋白表达的影响。此外,通过流式细胞计数检测机械性牵张损伤后细胞凋亡以及线粒体膜电位水平,蛋白免疫印迹检测凋亡相关蛋白以及JNK/c-jun信号通路蛋白磷酸化水平。观察抑制Sur1后牵张损伤对内皮细胞的影响。在BV2细胞,通过定量PCR检测LPS刺激后的炎症因子表达情况,并观察COX2及iNOS蛋白表达情况,p38/MAPK磷酸化水平,比较格列本脲抑制Sur1及溶媒治疗组之间的差别。为探索抑制Sur1可能影响何种通路,我们比较格列本脲与p38/MAPK抑制剂对BV2细胞激活后炎症相关分子表达情况。研究结果:Sur1抑制剂格列本脲在CCI后1天和3天显著减少了脑水肿体积、脑组织含水量、BBB破坏程度及炎症因子表达。疲劳式转棒实验结果显示,给予格列本脲连续治疗,在外伤后第7天,小鼠神经行为学评分出现显著差异,溶媒治疗组较格列本脲组存在显著的神经功能障碍(p<0.05)。PCR结果显示,格列本脲能显著降低CCI导致的炎症因子高表达。体外实验中,经过Sur1 siRNA处理后,牵张损伤导致的TUNEL阳性细胞显著减少(p<0.05),cleaved caspase 3表达升高被显著抑制(p<0.01)。10μM的格列本脲预处理bEnd.3细胞可以显著缓解因机械性牵张损伤导致的细胞线粒体膜电位下降(p<0.05)以及细胞凋亡(p<0.01)。抑制Sur1降低了促凋亡蛋白表达并提高抗凋亡蛋白表达,JNK/c-jun信号通路磷酸化水平降低(p<0.05),提示该信号通路可能与抑制Sur1后的保护性作用相关。在BV2细胞,抑制Sur1可显著降低LPS刺激后炎症因子表达水平,COX2和iNOS蛋白表达量同样也有显著性下降(p<0.05),p38/MAPK磷酸化水平降低(p<0.05)。通过比较格列本脲与p38/MAPK抑制剂对LPS刺激后炎症介质的表达,发现两者无统计学意义(p>0.05),因此,p38/MAPK可能参与了抑制Sur1所发挥的抗炎作用。结论:抑制Sur1减轻CCI小鼠BBB破坏及炎症反应,缓解脑组织水肿,减轻神经损伤,促进神经功能恢复。通过抑制Sur1可以减少创伤所致的内皮细胞细胞凋亡、缓解胶质细胞激活及炎症反应,这可能是抑制Sur1减轻创伤所致脑损伤的潜在分子生物学机制。因此,抑制Sur1可能成为治疗创伤性颅脑损伤、实现神经保护的新靶点。
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