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研究背景及目的: 缺血性脑卒中是最常见的急性脑血管疾病,具有很高的发病率和致死率,其特点是阻塞血管从而诱发炎症反应、细胞凋亡和氧化应激等。脑卒中时,星形胶质细胞(AS)在神经元的保护、修复以及微环境的调整等方面发挥着重要的作用。 急性缺氧会诱发内质网应激反应(ERS),导致未折叠蛋白质反应(UPR)介导细胞凋亡和炎症反应,PERK/eIF2alpha、ATF6和IRE1途径均能影响下游的信号分子Caspase-12和GRP78的表达,间接地促进细胞凋亡,导致细胞死亡。在急性缺氧的早期大脑皮质可释放IL-6诱发炎症反应,影响JAK/STAT信号通路的表达进一步加重脑组织损伤。有研究指出JAK2/STAT3信号通路参与了缺氧后的级联反应,它可抑制氧化应激、干扰呼吸电子传递链保护线粒体,减少细胞损伤。但是,JAK2/STAT3信号通路与内质网应激之间是否存在关联及可能机制?因此,如果能揭示该信号通路与内质网应激之间的关系及机制,将为临床处理和治疗急性脑缺血提供新的理论依据。 乌司他丁(UTI)被广泛应用于各种炎症性疾病,具有器官保护的作用。在我们前期的动物与临床研究中也发现UTI有减轻脑缺血再灌注损伤作用,在脑缺血后再灌注前给予乌司他丁静脉注射,能上调脑皮质p-Akt的表达,降低8-OHdG的含量,提示乌司他丁减轻脑缺血再灌注损伤与激活PI3K-Akt信号通路及抗氧化应激作用有关。为进一步探讨乌司他丁对减轻内质网应激作用及机制,本研究通过制备AS糖氧剥夺模型,给予乌司他丁预处理,观察AS的形态学变化、内质网应激蛋白及JAK2/STAT3信号通路蛋白的表达情况,探讨UTI在急性缺氧时对AS的影响及可能机制。 方法: 从SD新生大鼠中提取原代AS,纯化后进行GFAP鉴定,其纯度大于90%时进行实验。观察不同缺氧时间对细胞活性的影响,以选取AS糖氧剥夺合适时间。随机将AS分成4组:(1)对照组(C组):AS于正常条件下培养10h,不做处理;(2)缺氧组(I组):AS糖氧剥夺10h;(3)乌司他丁组(U组):AS在糖氧剥夺前予以UTI预处理24h后,糖氧剥夺10h;(4)AG490+乌司他丁组(U+A组):AS在糖氧剥夺前予以AG490预处理24h后给予UTI处理24h,再行糖氧剥夺10h。每组细胞分别用MTS测定细胞活性,荧光探针观察ROS的变化,免疫组化测定caspase-3表达,ELSIA测定各组细胞上清液中IL-6含量,Western Blot法检测内质网应激蛋白GRP78、caspase-3、caspase-12及JAK2/STAT3信号通路蛋白的表达情况。 结果: 1.各组AS细胞活性OD值比较 C组细胞OD值最大(P<0.05);与I组比较, U组的细胞OD值升高10.3%(P<0.05);与I组、U组比较,U+A组细胞OD值均降低(P<0.05)。 2.各组细胞caspase-3的表达比较免疫荧光强度分析及Western-Blot显示, C组caspase-3蛋白表达最少(P<0.05);与I组比较,U组、A+U组caspase-3蛋白表达均减少(P<0.05);与U组比较,A+U组caspase-3蛋白表达增加(P<0.05)。 3.各组细胞荧光探针检测ROS含量 C组ROS含量最少(P<0.05);与I组比较, U组ROS含量减少(P<0.05);与U组比较,A+U组ROS含量增加(P<0.05)。 4.各组细胞IL-6的表达 C组IL-6含量最少(P<0.05);与I组比较,U组IL-6的含量减少(P<0.05);与U组比较,U+A组IL-6的含量增加(P<0.05)。 5.各组细胞caspase-12、GRP78的表达 C组caspase-12蛋白表达最少(P<0.05);与I组比较, U组caspase-12表达减少(P<0.05);与U组比较,U+A组caspase-12表达增加(P<0.05)。I组GRP78蛋白表达最少(P<0.05),U组GRP78蛋白表达最多(P<0.05);U+A组GRP78蛋白表达比U组少(P<0.05),但较I组多(P<0.05)。 6.各组细胞JAK2/STAT3相关蛋白的表达 I组P-JAK2蛋白表达最少(P<0.05), U组P-JAK2的表达较其增加(P<0.05);与U组比较,U+A组P-JAK2蛋白表达减少(P<0.05)。C组P-STAT3蛋白表达最多(P<0.05),U+A组中P-STAT3蛋白表达最少(P<0.05)。与I组比较,U组中P-STAT3蛋白表达增加(P<0.05)。与U组比较, U+A组中P-STAT3蛋白表达减少(P<0.05)。 结论: 1.在星形胶质细胞缺氧前予以1000U/ml的乌司他丁预处理,能减少细胞的损伤,减少IL-6及ROS的产生,提示乌司他丁细胞保护作用与抑制氧化应激、减轻炎症反应有关系。 2.在急性缺氧时,乌司他丁可通过抑制内质网应激,上调GRP78表达的水平,从而抑制caspase-12、caspase-3的表达,抑制凋亡,减轻星形胶质细胞的损伤。 3.急性缺氧时,乌司他丁可影响JAK/STAT信号通路的表达,提示其对该信号通路作用与抑制内质网应激有关。