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    SP600125對(duì)高血壓全腦缺血大鼠海馬區(qū)GPR78和CHOP表達(dá)的影響

    2012-08-11 08:26:00趙雅寧李建民常學(xué)優(yōu)陳長(zhǎng)香李淑杏
    關(guān)鍵詞:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)存活陽(yáng)性細(xì)胞

    趙雅寧, 李建民,劉 樂(lè), 常學(xué)優(yōu), 陳長(zhǎng)香, 李淑杏, 張 盼

    內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑是不依賴(lài)于死亡受體途徑和線粒體途徑的一條新的誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的重要途徑。已證實(shí)缺血、缺氧、能量匱乏等損傷因素可啟動(dòng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激[1,2];內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激通過(guò)整合細(xì)胞核、線粒體、高爾基復(fù)合體等亞細(xì)胞器反應(yīng),以決定細(xì)胞的轉(zhuǎn)歸:恢復(fù)、修復(fù)、損傷、加重或死亡。糖調(diào)節(jié)蛋白78(glucose-regulated proteins 78,GPR78)和 CAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白同源蛋白(C/EBP homologous protein,CHOP))是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的兩個(gè)經(jīng)典標(biāo)志物。高血壓并發(fā)腦梗死后細(xì)胞胞低氧、氧自由基、ATP耗竭、鈣穩(wěn)態(tài)及炎癥反應(yīng)等各種因素加重[3~5],這些因素通過(guò)直接或間接地途徑引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。JNK(CJunNH2-terminalkinases)稱(chēng)為應(yīng)激活化蛋白激酶(stress-activated MAP kinases,SAPK),被認(rèn)為是介導(dǎo)細(xì)胞損傷的重要通路,近年來(lái)的研究顯示JNK信號(hào)的激活與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激有關(guān)。SP600125為JNK特異性抑制劑,可以特異性阻斷JNK信號(hào)通路活化,抑制神經(jīng)細(xì)胞的死亡。但SP600125對(duì)高血壓腦缺血再灌注后內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是否有影響,未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。本研究分別應(yīng)用血壓正常大鼠和高血壓大鼠復(fù)制全腦缺血再灌注模型,應(yīng)用SP600125進(jìn)行干預(yù),觀察對(duì)CHOP和 GPR78的表達(dá)的影響,初步探討SP600125對(duì)高血壓全腦缺血模型大鼠內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的影響。

    1 材料與方法

    1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及試劑 自發(fā)性高血壓大鼠(spontaneously hypertensive rats,SHR)是目前國(guó)際公認(rèn)的接近人類(lèi)原發(fā)性高血壓病的動(dòng)物模型,出生后5周齡SHR大鼠血壓開(kāi)始逐漸升高,10周齡可達(dá)180mmHg[6];Wistar-Kyoto(WKY)大鼠是與自發(fā)性高血壓大鼠相匹配的同源正常血壓大鼠,為SHR的正常血壓對(duì)照組動(dòng)物。本實(shí)驗(yàn)共用12周齡健康雄性WKY大鼠60只,60只同周齡雄性自發(fā)性高血壓大鼠,由北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。抑制劑SP600125購(gòu)自 Cell Signaling公司;多克隆 CHOP、GPR78抗體和內(nèi)參β-actin購(gòu)自Santa Cruz公司(美國(guó));多克隆磷酸化JNK和CHOP、GPR78免疫組化試劑盒購(gòu)自中杉生物有限公司(北京)。

    1.2 動(dòng)物分組和模型制備 60只雄性WKY大鼠隨機(jī)分為血壓正常假手術(shù)組和血壓正常全腦缺血再灌注組;另取60只雄性自發(fā)性高血壓大鼠分為高血壓全腦缺血再灌注組和JNK特異性抑制劑SP600125干預(yù)組。每組又隨機(jī)平均分為缺血再灌注6h、24h和48h時(shí)間亞組,各時(shí)間點(diǎn)入組動(dòng)物10只。分別取WKY大鼠和SHR大鼠,采用改良的Pulsineli 4 血管阻斷(4-VO)法[12,13]制作大鼠全腦缺血模型:動(dòng)物在水合氯醛麻醉下(350mg/kg),切開(kāi)動(dòng)物頸正中,分離雙側(cè)頸總動(dòng)脈,在其下置線備用;切開(kāi)大鼠枕后部正中,暴露雙側(cè)第1頸椎橫突翼孔,直視下熱凝其下通過(guò)的椎動(dòng)脈,電凝每次時(shí)間約2~4s,以翼小孔周?chē)琴|(zhì)變白為標(biāo)準(zhǔn),使翼小孔后雙側(cè)椎動(dòng)脈永久閉塞。術(shù)后大鼠縫皮回籠,24h后以無(wú)創(chuàng)性微動(dòng)脈夾夾閉雙側(cè)頸總動(dòng)脈,缺血30min后松開(kāi)動(dòng)脈夾,實(shí)行再灌注。缺血及再灌注期間用紅外線測(cè)溫儀監(jiān)測(cè)耳內(nèi)鼓膜溫度,并使之維持在37℃±0.2℃。應(yīng)用HE染色觀察海馬區(qū)出現(xiàn)明顯的壞死神經(jīng)細(xì)胞為判斷標(biāo)準(zhǔn)。假手術(shù)組:動(dòng)物只進(jìn)行麻醉,離暴露血管等處理,但不電凝椎動(dòng)脈、不夾閉頸總動(dòng)脈。SP600125干預(yù)組術(shù)前30min側(cè)腦室注射SP600125 10μl,藥物在 5min內(nèi)注完,留針 2min,其余操作同全腦缺血再灌注組。

    1.3 腦組織形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察(蘇木伊紅染色)各組動(dòng)物在規(guī)定時(shí)間點(diǎn)取5只動(dòng)物,以戊巴比妥鈉麻醉(40mg/kg),用40g/L多聚甲醛經(jīng)左心室灌注固定后取腦,后固定24h梯度乙醇脫水,二甲苯透明,石蠟包埋,切片,片厚5μm。切片二經(jīng)甲苯脫蠟,梯度乙醇降至水,蘇木精-伊紅染色。每只鼠連續(xù)3張冠狀背側(cè)海馬切片,在有測(cè)微尺的光學(xué)顯微鏡(400×)下觀察海馬CA1區(qū)神經(jīng)元形態(tài)變化并計(jì)數(shù)該視野下的存活神經(jīng)元數(shù)量(有明顯細(xì)胞膜、細(xì)胞核、核仁為存活神經(jīng)細(xì)胞)。具體方法:將CA1區(qū)平均分為3個(gè)等份,每個(gè)等份選取一個(gè)相同部位,計(jì)數(shù)其中每個(gè)視野(200×)下存活神經(jīng)元數(shù)量,以每個(gè)視野下平均細(xì)胞數(shù)量表示。

    1.4 CHOP、GPR78免疫組化檢測(cè) 切片常規(guī)脫蠟至水,枸櫞酸鹽微波修復(fù),分別滴加磷酸化JNK抗體(1∶150)、CHOP抗體(1∶200)和 GPR78抗體(1∶200),濕盒中4℃過(guò)夜,IgG抗體-HRP多聚體(PV二步法),37℃溫箱30min,DAB顯色,脫水、透明、封片。以PBS代替一抗作陰性對(duì)照。鏡下觀察并攝片,陽(yáng)性率的定量分析:鏡下觀察并攝片,陽(yáng)性率的定量分析:每個(gè)標(biāo)本取4張切片,將每張切片的CA1區(qū)平均分為3個(gè)等份,每個(gè)等份選取一個(gè)相同部位的4個(gè)視野,在有測(cè)微尺的光學(xué)顯微鏡下計(jì)數(shù)其中每個(gè)視野(400×)陽(yáng)性神經(jīng)細(xì)胞數(shù)。以每個(gè)視野下平均陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)量表示。

    1.5 CHOP、GPR78免疫印跡法測(cè)定 大鼠致死后,迅速取雙側(cè)海馬區(qū)組織,稱(chēng)量0.6g,4℃PBS充分洗滌,加入3倍體積的4℃全細(xì)胞裂解液,冰浴中勻漿,4℃離心5min,12000r/min,取上清。考馬斯亮藍(lán)法測(cè)各樣本的蛋白含量,樣本貯存于-80℃?zhèn)溆?。檢測(cè)步驟:蛋白樣品40μg與等體積上樣緩沖液混合,煮沸10min,100g/L十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE),轉(zhuǎn)膜,封閉液室溫下震蕩2~3h,加入抗體(CHOP和 GPR78均為 1∶2000),4℃孵育過(guò)夜,TBST洗膜,標(biāo)記的二抗,37℃孵育1h,TBST洗膜,ECL顯色,用圖像分析儀測(cè)定光密度,作定量分析。

    1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,檢驗(yàn)方法為組間分析采用析因設(shè)計(jì)資料的方差分析,組內(nèi)分析采用SNK-q分析。數(shù)據(jù)以均值 ±標(biāo)準(zhǔn)差()表示,P <0.05為有顯著性意義。

    2 結(jié)果

    2.1 SP600125對(duì)高血壓腦缺血海馬區(qū)神經(jīng)細(xì)胞丟失的影響 各組海馬區(qū)存活神經(jīng)細(xì)胞數(shù)量(見(jiàn)表1)。血壓正常腦缺血再灌注組各時(shí)間死亡細(xì)胞增多,死亡神經(jīng)細(xì)胞表現(xiàn)為細(xì)胞輪廓模糊,排列紊亂,胞體收縮呈多角形或不規(guī)則,部分胞質(zhì)自溶,各時(shí)間點(diǎn)存活神經(jīng)元數(shù)量均明顯減少;高血壓全腦缺血再灌注組中海馬區(qū)神經(jīng)元結(jié)構(gòu)損傷加重,大部分胞質(zhì)自溶,各時(shí)間點(diǎn)神經(jīng)元細(xì)胞存活密度進(jìn)一步降低,表明高血壓可增加腦缺血后的神經(jīng)細(xì)胞丟失;SP600125干預(yù)組海馬區(qū)神經(jīng)元部分結(jié)構(gòu)完整,存活的神經(jīng)元較缺血組明顯增多。

    2.2 SP600125對(duì)高血壓腦缺血再灌注對(duì)CHOP、GPR78陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)量及表達(dá)的影響 免疫組化法檢測(cè)CHOP、GPR78陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)量(見(jiàn)表2、表3)。與血壓正常假手術(shù)組比較,血壓正常腦缺血再灌注組6h、24和48h時(shí)間點(diǎn),GPR78陽(yáng)性細(xì)胞增多,24h達(dá)高峰;與血壓正常腦缺血再灌注組比較,高血壓全腦缺血再灌注組中GPR78陽(yáng)性細(xì)胞6h增多,24和48h時(shí)間點(diǎn)減少;與高血壓全腦缺血再灌注組比較,SP600125干預(yù)組中各時(shí)間點(diǎn)GPR78陽(yáng)性細(xì)胞明顯增多;CHOP:與血壓正常假手術(shù)組比較,腦缺血再灌注組6h、24h和48h時(shí)間點(diǎn)CHOP陽(yáng)性細(xì)胞均增多,24h達(dá)高峰,高峰持續(xù)至48h;與血壓正常腦缺血再灌注組比較,高血壓全腦缺血再灌注組中6h、24h時(shí)間CHOP增多,48h減少;與高血壓全腦缺血再灌注組比較,SP600125干預(yù)組中各時(shí)間點(diǎn)CHOP陽(yáng)性細(xì)胞減少。

    免疫印跡法檢測(cè)CHOP、GPR78蛋白表達(dá)水平:以β-actin校準(zhǔn)后的蛋白條帶IOD值反映其磷酸化水平。結(jié)果顯示(見(jiàn)表4、表5)。與血壓正常假手術(shù)組比較,血壓正常腦缺血再灌注組中 CHOP、GPR78蛋白水平在各時(shí)間時(shí)間點(diǎn)明顯上調(diào),其中GPR78 24h達(dá)高峰,CHOP高表達(dá)持續(xù)至48h;與血壓正常腦缺血再灌注組比較,高血壓全腦缺血再灌注組中GPR78蛋白水平6h增多,24和48h時(shí)間點(diǎn)減少;CHOP 6和24h表達(dá)增多,48h表達(dá)減少;與高血壓全腦缺血再灌注組比較,SP600125干預(yù)組中GPR78蛋白水平上調(diào),CHOP在相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)下降。

    表1 各組大鼠海馬區(qū)存活神經(jīng)元數(shù)量比較(個(gè)/HP n=15,)

    表1 各組大鼠海馬區(qū)存活神經(jīng)元數(shù)量比較(個(gè)/HP n=15,)

    與血壓正常假手術(shù)組比較*P<0.05;與血壓正常腦缺血組比較#P<0.05;與高血壓腦缺血組比較△P<0.05

    組別6h 24h 48h血壓正常假手術(shù)組血壓正常腦缺血組高血壓腦缺血組SP600125組26.65 ±4.36 20.86 ± 4.74*13.22 ±3.12#16.90 ±3.30△26.78 ± 4.40 17.81 ±4.36*10.68 ±2.18#14.26 ±3.00△27.28 ±4.60 15.12 ±2.64*8.86 ± 2.06#11.78 ±2.36△

    表2 各組大鼠海馬區(qū)GPR78陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)量比較(個(gè)/HP n=15,)

    表2 各組大鼠海馬區(qū)GPR78陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)量比較(個(gè)/HP n=15,)

    與血壓正常假手術(shù)組比較*P<0.05;與血壓正常腦缺血組比較#P<0.05;與高血壓腦缺血組比較,△P<0.05

    組別6h 24h 48h血壓正常假手術(shù)組血壓正常腦缺血組高血壓腦缺血組SP600125組2.25 ±0.70 8.21 ±1.12*12.44 ±1.64#15.96 ±1.86△2.32 ±0.68 18.67 ±1.44*8.22 ±1.64#14.10 ±1.63△2.40 ±0.75 12.64 ±1.16*6.20 ±1.21#11.05 ±1.57△

    表3 各組大鼠海馬區(qū)CHOP陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)量比較(個(gè)/HP n=15,)

    表3 各組大鼠海馬區(qū)CHOP陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)量比較(個(gè)/HP n=15,)

    與血壓正常假手術(shù)組比較*P<0.05;與血壓正常腦缺血組比較#P<0.05;與高血壓腦缺血組比較,△P<0.05

    組別6h 24h 48h血壓正常假手術(shù)組血壓正常腦缺血組高血壓腦缺血組SP600125組0.85 ±0.30 8.63 ±1.12*16.58 ±1.30#9.63 ±1.21△0.78 ±0.28 21.47 ±1.66*27.16 ±1.44#19.16 ±2.22△0.80 ±0.30 19.56 ±1.57*17.36 ±1.33#15.02 ±1.22△

    表4 各組大鼠海馬區(qū)GPR78蛋白水平比較比較(n=15,)

    表4 各組大鼠海馬區(qū)GPR78蛋白水平比較比較(n=15,)

    與血壓正常假手術(shù)組比較*P<0.05;與血壓正常腦缺血組比較#P<0.05;與高血壓腦缺血組比較△P<0.05

    組別6h 24h 48h血壓正常假手術(shù)組血壓正常腦缺血組高血壓腦缺血組SP600125組0.043 ±0.021 0.132 ±0.034*0.162 ±0.024#0.188 ±0.036△0.052 ±0.020 0.183 ±0.034*0.130 ±0.018#0.159 ±0.021△0.047 ±0.018 0.158 ±0.026*0.115 ±0.014#0.140 ±0.020△

    表5 各組大鼠海馬區(qū)CHOP蛋白水平比較(n=15,)

    表5 各組大鼠海馬區(qū)CHOP蛋白水平比較(n=15,)

    與血壓正常假手術(shù)組比較*P<0.05;與血壓正常腦缺血組比較#P<0.05;與高血壓腦缺血組比較△P<0.05

    組別6h 24h 48h血壓正常假手術(shù)組血壓正常腦缺血組高血壓腦缺血組SP600125組0.048 ±0.008 0.110 ±0.014*0.145 ±0.021#0.128 ±0.016△0.050 ±0.009 0.136 ±0.020*0.242 ±0.038#0.190 ±0.032△0.049 ±0.010 0.179 ±0.016*0.158 ±0.022#0.126 ±0.017△

    3 討論

    內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是真核細(xì)胞中蛋白質(zhì)翻譯合成和細(xì)胞內(nèi)鈣離子的儲(chǔ)存場(chǎng)所。有害性刺激可打破內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的穩(wěn)態(tài),出現(xiàn)錯(cuò)誤折疊與未折疊蛋白在腔內(nèi)聚集以Ca2+平衡紊亂的狀態(tài),稱(chēng)為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(ERS)。GRP78是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)重要的分子伴侶,參與蛋白質(zhì)折疊修飾,并可以作為鈣結(jié)合蛋白維持細(xì)胞內(nèi)鈣離子平衡;內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激過(guò)程中增多的GRP78使錯(cuò)誤折疊蛋白正確折疊后,結(jié)合并抑制蛋白激酶樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶(PERK)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白肌醇酶l(IRE1),內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能恢復(fù),對(duì)細(xì)胞起到保護(hù)作用[7,8]。CHOP 正常情況下表達(dá)很低。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)時(shí),PERK和IRE-1活化均能對(duì)CHOP產(chǎn)生誘導(dǎo),CHOP過(guò)度表達(dá)則使細(xì)胞對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激所致的凋亡更敏感[9]。本研究發(fā)現(xiàn)高血壓腦缺血組海馬區(qū)GRP78表達(dá)下降,CHOP表達(dá)增加,而存活神經(jīng)元數(shù)量顯著減少,提示高血壓通過(guò)影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的GRP78和CHOP異常表達(dá)加重腦缺血后神經(jīng)細(xì)胞丟失。

    本研究發(fā)現(xiàn)SP600125預(yù)處理可顯著增加高血壓腦缺血后GRP78表達(dá)、下調(diào)CHOP表達(dá),促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞的存活,提示SP600125可通過(guò)減弱內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激發(fā)揮對(duì)高血壓全腦缺血再灌注神經(jīng)元損傷的保護(hù)作用。SP600125是JNK信號(hào)特異性的抑制劑,其藥理作用包括:可逆性地競(jìng)爭(zhēng)ATP從而抑制JNK;呈劑量相關(guān)性地抑制c-Jun的磷酸化和炎性因子環(huán)氧化酶-2、白細(xì)胞介素-2、免疫反應(yīng)性纖維結(jié)合腫瘤壞死因子-α 表達(dá);抑制氧自由基的生成[10,11]。此外 JNK信號(hào)與多種通路如ERK通路、AKT通路存之間存在“網(wǎng)絡(luò)對(duì)話”。有研究顯示,抑制JNK信號(hào)通路,AKT通路活性增高;上調(diào)AKT活性,可上調(diào)GRP78表達(dá),緩解缺血再灌注導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)應(yīng)激狀態(tài)[12,13]。因此推測(cè)SP600125可通過(guò)降低炎癥反應(yīng)及氧化應(yīng)激,減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)的失衡,或是通過(guò)“網(wǎng)絡(luò)對(duì)話”機(jī)制,使保護(hù)性信號(hào)通路活性增高,從而調(diào)節(jié)GRP78、CHOP表達(dá)水平,穩(wěn)定細(xì)胞ER功能,增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)高血壓加重腦缺血再灌注的耐受能力,促進(jìn)神經(jīng)元的存活。

    總之,本研究發(fā)現(xiàn)SP600125可調(diào)控高血壓全腦缺血大鼠內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的GRP78、CHOP表達(dá),對(duì)神經(jīng)有保護(hù)作用。在高血壓腦梗死的治療和預(yù)防中,是否可以JNK信號(hào)為切入點(diǎn),調(diào)整GRP78、CHOP的表達(dá),調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能的平衡,以延緩和減少神經(jīng)元的進(jìn)一步丟失是我們需注意的關(guān)鍵問(wèn)題。

    [1]胡躍強(qiáng),唐 農(nóng),雷龍鳴,等.大鼠局灶性腦缺血預(yù)處理后蛋白激酶樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶及葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78表達(dá)的變化[J].中華神經(jīng)外科雜志,2012,45(1):45-52.

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