FUNDC1通过调控线粒体自噬抑制NLRP3的激活在脑出血后炎症反应中的作用

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背景:炎症是脑出血(Intracerebral hemorrhage,ICH)后继发性脑损伤的重要因素。NLR家族热蛋白结构域蛋白3(NLR family Pyrin domain-containing 3,NLRP3),它是 Nod-like 受体家族的成员,并且在ICH诱导的损伤中发生的炎症过程中起重要作用。包含1的FUN14域(FUN14 domain containing 1,FUNDC1)是一种位于线粒体外膜和线粒体相关膜(mitochondria-associated ER-membrane,MAM)中的蛋白质。它是一种线粒体受体,可以消除缺氧和线粒体应激后的线粒体功能障碍。其募集并与轻链激酶3(LC3)相互作用并在线粒体中进行线粒体自噬。线粒体自噬能通过清除受损的线粒体对炎性小体的活化起抑制作用。然而,FUNDC1对ICH后炎症反应的作用尚不明确。目的:探讨FUNDC1是否通过调控线粒体自噬抑制NLRP3炎性小体的激活,减轻脑出血后炎症反应。方法:(1)将小鼠尾静脉血注入小鼠基底节,建立脑出血模型。使用 Western blot 检测小鼠脑出血后 6h,12h,24h,48h,72hFUNDC1 表达情况。(2)化学合成 FUNDC1 siRNA 干扰 FUNDC1,Western blot检测干扰效果,筛选干扰效果最好的FUNDC1 siRNA。(3)改良神经功能缺损评分(mNSS)评价sham组、ICH组、ICH+NC组、ICH+FUNDC1 siRNA组小鼠的神经功能缺损;干湿重法测量各组小鼠脑含水量;伊文思蓝(Evans blue,EB)检测血脑屏障通透性;HE染色和尼氏染色检测各组小鼠脑组织形态学变化;免疫荧光染色法检测各组小鼠血肿周围髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)的表达水平。(4)Western blot 检测 sham 组、ICH 组、ICH+NC 组、FUNDC1 siRNA组小鼠脑组织血肿周围TOM20、COX4I1、NLRP3、Pro-Caspase-1、cleaved-Caspase-1、Pro-IL-1 β、cleaved-IL-1β、Pro-IL-18和cleaved-IL-18的寻表达;ELISA检测IL-1β和IL-18的表达;透射电镜观察自噬小体;免疫荧光染色法检测小鼠血肿周围TOM20的表达水平。(5)腹腔注射线粒体自噬抑制剂(mdivi-1)并建立ICH模型,Western blot 检测 sham 组、ICH 组、ICH+DMSO 组、ICH+mdivi-1组小鼠脑组织 TOM20、NLRP3、Pro-Caspase-1、cleaved-Caspase-1、Pro-IL-1 β、cleaved-IL-1 β、Pro-IL-18和 cleaved-IL-18的表达。(6)侧脑室注射FUNDC1腺病毒后建立小鼠脑出血模型,增加FUNDC1的表达,同时腹腔注射mdivi-1抑制线粒体自噬的活性。Western blot检测ICH 组、ICH+mdivi-1 组、ICH+DMSO 组、ICH+FUNDC1 AAV 组、ICH+AAV(NC)组、ICH+FUNDC1 AAV+mdivi-1 组小鼠脑组织 FUNDC1、TOM20、NLRP3、Pro-Caspase-1、cleaved-Caspase-1、Pro-IL-1β、cleaved-IL-1 β、Pro-IL-1 8 和 cleaved-IL-18的表达;ELISA检测 IL-1 β和IL-18的表达。结果:(1)ICH后小鼠脑组织FUNDC1表达增加,12h达峰。(2)筛选出对FUNDC1 干扰效果最好的siRNA(正义链:UCUUCAGGCAACAGACUUUTT;反义链:AAAGUCUGUUGCCUGAAGATT)。(3)干扰 FUNDC1 增加小鼠脑出血后神经功能缺损评分、脑含水量、血脑屏障(Blood Brain Barrier;BBB)损伤和神经元变性坏死,加重脑组织损伤。(4)干扰FUNDC1增加小鼠脑出血后脑组织血肿周围TOM20、COX4I1、NLRP3、cleaved-Caspase-1、cleaved-IL-1 β和 cleaved-IL-18的表达,减少自噬小体的形成。(5)抑制线粒体自噬增加小鼠脑出血后血肿周围TOM20、NLRP3、cleaved-Caspase-1、cleaved-IL-1β和cleaved-IL-18 的表达。(6)过表达FUNDC1促进了线粒体自噬,从而抑制了 NLRP3炎性小体的激活,进而减轻脑出血后炎性损伤;而使用线粒体自噬抑制剂能显著逆转这一作用。结论:干扰FUNDC1可能通过抑制线粒体自噬促进NLRP3炎性小体的活化从而加重脑出血损伤。
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