周 毅,劉 巍,張 悅
(河北醫(yī)科大學(xué) 1.第二醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科、2.病理學(xué)教研室、3.臨床診斷學(xué)教研室,河北 石家莊 050017)
促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素受體1拮抗劑CP154526對(duì)大鼠海馬神經(jīng)元凋亡的影響
周 毅1,劉 巍2,張 悅3
(河北醫(yī)科大學(xué) 1.第二醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科、2.病理學(xué)教研室、3.臨床診斷學(xué)教研室,河北 石家莊 050017)
目的 觀察促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素(CRH)受體1拮抗劑CP154526對(duì)海馬神經(jīng)元凋亡的影響。方法 原代培養(yǎng)大鼠海馬神經(jīng)元,噻唑藍(lán)(MTT)法測(cè)定細(xì)胞存活率,然后分為4組:正常對(duì)照組(Con)、CRH刺激組(CRH)、CRH和CP154526共同刺激組(CRH+CP)、CP154526刺激組(CP)。TUNEL、流式細(xì)胞術(shù)Annexin Ⅴ-PI法檢測(cè)神經(jīng)元凋亡率;Western blot檢測(cè)凋亡蛋白Bax、Bcl-2、caspase-3表達(dá)水平。結(jié)果 10-8mol·L-1的CRH作用于海馬神經(jīng)元后,細(xì)胞存活率下降(P<0.05);50 mmol·L-1的CP154526可明顯提升神經(jīng)元存活率(P<0.05)。與正常對(duì)照組相比,CRH刺激后神經(jīng)元凋亡率增加,Bax/Bcl-2比值增高,caspase-3表達(dá)增加;加用CP154526可明顯降低神經(jīng)元凋亡率、Bax/Bcl-2比值及caspase-3表達(dá)水平;而單獨(dú)應(yīng)用CP154526對(duì)凋亡沒(méi)有明顯影響。結(jié)論 一定濃度的CRH可誘導(dǎo)海馬神經(jīng)元細(xì)胞凋亡,其受體1拮抗劑CP154526可有效減輕細(xì)胞凋亡,發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。
促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素;CP154526;海馬;神經(jīng)元;凋亡;原代培養(yǎng)
應(yīng)激是指機(jī)體在受到內(nèi)外環(huán)境因素及社會(huì)、心理因素刺激時(shí)所出現(xiàn)的全身性非特異性適應(yīng)反應(yīng),其主要特征是以下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)軸(hypothalamic pituitary adrenal axis,HPA)的激活為核心的生理和心理反應(yīng)。促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素(corticotropin releasing hormone,CRH)是下丘腦分泌的調(diào)節(jié)HPA軸功能的多肽類激素,也是機(jī)體應(yīng)激反應(yīng)時(shí)發(fā)揮神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)的關(guān)鍵激素[1]。近年來(lái)發(fā)現(xiàn),CRH不僅在HPA軸調(diào)節(jié)中起著重要作用,作為一種神經(jīng)遞質(zhì),其在情緒反應(yīng)、學(xué)習(xí)記憶和神經(jīng)系統(tǒng)損傷與發(fā)育中也發(fā)揮著重要作用[2]。我們前期的研究發(fā)現(xiàn),一定濃度的CRH可以降低海馬神經(jīng)元細(xì)胞存活率,并且呈現(xiàn)出濃度和時(shí)間依賴模式[3]。CRH通過(guò)其受體發(fā)揮生物學(xué)作用,CRH受體1(CRH-R1)主要表達(dá)于哺乳動(dòng)物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)中,如下丘腦、海馬、大腦皮層、杏仁體、藍(lán)斑等部位,與CRH有較高的親和力[4]。在應(yīng)激狀態(tài)下,CRH主要通過(guò)CRH-R1發(fā)揮內(nèi)分泌、行為改變和內(nèi)臟反應(yīng)等功能的調(diào)節(jié)作用[5-7],但有關(guān)CRH-R1發(fā)揮作用的方式尚不清楚。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用CRH-R1拮抗劑CP154526,重點(diǎn)探討其對(duì)海馬神經(jīng)元凋亡的影響,以期明確CRH-R1在CRH誘導(dǎo)神經(jīng)元凋亡中的作用,為應(yīng)激所致精神損傷的防治提供一定的理論依據(jù)。
1.1 材料
1.1.1 動(dòng)物 新生24 h內(nèi)SD大鼠,♂♀不限,由河北醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。
1.1.2 主要試劑 DMEM培養(yǎng)基(Gibco)、胎牛血清(Cellgro)、Neurobasal培養(yǎng)基(Gibco)、B27(PAA)。CRH(Anaspec),CP154526(Tocris Bioscience,Bristol),0.25%胰蛋白酶(Sigma),四甲基偶氮唑藍(lán)(MTT,Sigma)。兔抗MAP2一抗(Cell Signaling),兔抗Bax、Bcl-2多克隆抗體(Protein Tech),鼠抗caspase3單克隆抗體(Cell Signaling),F(xiàn)ITC標(biāo)記的IgG二抗(北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司)。TUNEL試劑盒(Roche)。Annexin Ⅴ/PI凋亡檢測(cè)試劑盒(聯(lián)科生物)。
1.2 方法
1.2.1 海馬神經(jīng)元原代培養(yǎng) 新生24 h內(nèi)SD乳鼠,75%乙醇消毒,無(wú)菌條件下斷頭、取雙側(cè)海馬,解剖顯微鏡下去除血管及腦膜,剪碎后以0.125%胰蛋白酶消化15 min,含10%胎牛血清的DMEM培養(yǎng)基終止消化,1 mm口徑吸管吹打均勻,細(xì)胞計(jì)數(shù),稀釋成1×106ml-1的細(xì)胞懸液,接種于6孔培養(yǎng)板(預(yù)先經(jīng)0.1%多聚賴氨酸鋪底),將培養(yǎng)板置于37℃、5%CO2培養(yǎng)箱內(nèi),3 h后補(bǔ)種植液,24 h后去除種植液,加入培養(yǎng)液(Neurobasal+B27)培養(yǎng),每3 d換液,培養(yǎng)6~8 d神經(jīng)細(xì)胞之間突觸聯(lián)成網(wǎng)狀用于后續(xù)研究[8]。
1.2.2 神經(jīng)元鑒定 取培養(yǎng)7 d海馬神經(jīng)元,70%酒精固定30 min,0.1%Triton 37℃孵育15 min,3%H2O2去除內(nèi)源性過(guò)氧化物酶,山羊血清封閉30 min,兔抗MAP2一抗1 ∶200稀釋,4℃過(guò)夜,F(xiàn)ITC標(biāo)記的山羊抗兔二抗37℃孵育2 h,PBS沖洗,甘油封片,熒光顯微鏡觀察結(jié)果。
1.2.3 MTT檢測(cè)細(xì)胞存活率 細(xì)胞懸液200 μL接種于96孔培養(yǎng)板中,加入不同濃度的CRH(10-9、10-8、10-7、10-6、10-5mol·L-1)作用48 h后,每孔加5 g·L-1MTT溶液20 μL,37℃孵育4 h后小心吸出上清液,每孔加入150 μL二甲基亞砜(dimethyl-sulfoxide, DMSO)振蕩10 min,490 nm波長(zhǎng)測(cè)定各孔吸光度值(A值),計(jì)算細(xì)胞存活率。存活率/%=實(shí)驗(yàn)組A值/空白對(duì)照組A值×100%。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次,找到誘導(dǎo)海馬神經(jīng)元存活率降低的CRH的最低敏感濃度。
用神經(jīng)元培養(yǎng)液將CRH受體1特異性拮抗劑CP154526稀釋至10、50、250 mmol·L-1的終濃度,與CRH共同刺激海馬神經(jīng)元48 h,上述同樣方法檢測(cè)神經(jīng)元存活率,找到CP154526的最低敏感濃度。
1.2.4 實(shí)驗(yàn)分組 后續(xù)實(shí)驗(yàn)分為4組:(1)空白對(duì)照組:神經(jīng)元培養(yǎng)液正常培養(yǎng);(2)CRH組:用MTT結(jié)果中CRH誘導(dǎo)海馬神經(jīng)元凋亡的最低敏感濃度培養(yǎng);(3)CRH+CP組:加入CRH同時(shí)加入CRH受體1拮抗劑CP154526;(4)CP組:只加入CP154526培養(yǎng)。各組培養(yǎng)液量一致,均培養(yǎng)48 h。
1.2.5 TUNEL檢測(cè)細(xì)胞凋亡率 以末端脫氧核苷酸轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的dUTP缺口末端標(biāo)記(TUNEL)法,按試劑盒說(shuō)明進(jìn)行細(xì)胞凋亡檢測(cè),DAPI復(fù)染細(xì)胞核。凋亡神經(jīng)元細(xì)胞核呈綠色熒光。每張切片于凋亡細(xì)胞分布區(qū)域隨機(jī)選取10個(gè)高倍視野,計(jì)算出平均每100個(gè)細(xì)胞中的凋亡細(xì)胞數(shù),以百分?jǐn)?shù)(%)表示凋亡百分率。
1.2.6 流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè) 用0.25%胰蛋白酶制備單細(xì)胞懸液,用膜聯(lián)蛋白V (Annexin V) / 碘化丙啶(propidium iodide, PI)雙染色標(biāo)記法進(jìn)行流式細(xì)胞儀檢測(cè)細(xì)胞凋亡百分率。
1.2.7 Western blot檢測(cè)海馬神經(jīng)元Bax、Bcl-2、caspase-3表達(dá) 收集各組細(xì)胞提取總蛋白,每組樣品取50 μg總蛋白,加6×上樣緩沖液,100℃變性5 min,經(jīng)10% SDS-PAGE凝膠電泳后電轉(zhuǎn)移至PVDF膜。5%脫脂奶粉37℃封閉2 h,加入一抗Bax(1 ∶1 000)、Bcl-2(1 ∶200)、caspase-3(1 ∶1 000)和β-actin(1 ∶1 000),4℃孵育過(guò)夜。TTBS洗膜后加辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記的羊抗兔/鼠IgG(1:5000),37℃孵育2 h,TTBS洗膜,滴加ECL發(fā)光劑,于Odyssey FC成像系統(tǒng)中顯影,并對(duì)條帶進(jìn)行定量分析。以目的條帶和β-actin條帶積分光密度值比值作為最終結(jié)果。
2.1 原代培養(yǎng)海馬神經(jīng)元的形態(tài)特征及鑒定倒置顯微鏡下可見(jiàn),原代培養(yǎng)海馬神經(jīng)元7 d時(shí)神經(jīng)元胞體豐滿,周圍光暈明顯,立體感強(qiáng),突起增粗增長(zhǎng),連接成網(wǎng)狀(Fig 1A),顯示神經(jīng)元成熟。Fig 1B所示為神經(jīng)元特異性標(biāo)志物MAP2免疫熒光染色,可見(jiàn)神經(jīng)元胞體和突起著色,經(jīng)鑒定神經(jīng)元純度在90%以上,可用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究。
Fig 1 Primary culture and immunofluorescence identification of hippocampal neuron
A: morphological characteristics of primary cultivated hippocampal neuron(×200); B: the immunofluorescence identification of hippocampal neuron (×200).
2.2 MTT檢測(cè)神經(jīng)元存活率以正常對(duì)照組細(xì)胞存活率為100%計(jì)算,不同濃度的CRH刺激海馬神經(jīng)元后,隨著濃度的增大,細(xì)胞存活率呈下降趨勢(shì);與正常對(duì)照組相比,濃度為10-8mol·L-1的CRH刺激后,細(xì)胞存活率降低即具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,F(xiàn)ig 2A),故CRH導(dǎo)致神經(jīng)元存活率降低的最低敏感濃度為10-8mol·L-1。
將不同濃度的CRH受體1特異性拮抗劑CP154526分別加入10-8mol·L-1CRH刺激的神經(jīng)元培養(yǎng)基中,可見(jiàn),隨著濃度的增大,細(xì)胞存活率有所升高,與CRH組相比,50 mmol·L-1的CP154526可明顯提升神經(jīng)元存活率(P<0.05,F(xiàn)ig 2B)。
Fig 2 Cell viability assayed by MTT
*P<0.05,**P<0.01vscontrol;#P<0.05vsCRH.
2.3 TUNEL檢測(cè)凋亡率TUNEL染色可見(jiàn),與正常對(duì)照組相比,10-8mol·L-1的CRH刺激后凋亡細(xì)胞明顯增加(P<0.05),加用50 mmol·L-1的CP154526后,凋亡細(xì)胞明顯減少(P<0.05)。單獨(dú)應(yīng)用CP154526,和正常對(duì)照組相比,凋亡細(xì)胞沒(méi)有明顯變化,見(jiàn)Fig 3。
2.4 流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)凋亡率Annexin Ⅴ是檢測(cè)細(xì)胞早期凋亡的敏感指標(biāo)之一。流式細(xì)胞儀將收集到的細(xì)胞分為四個(gè)象限,左下象限代表的是活細(xì)胞,右下象限代表的是早期凋亡細(xì)胞,右上象限代表的是晚期凋亡細(xì)胞。早期凋亡和晚期凋亡比率之和作為總的凋亡率。如Fig 4所示,與正常對(duì)照組相比,CRH刺激后神經(jīng)元凋亡率明顯增加(P<0.05);加用CP154526后,凋亡率明顯降低(P<0.05);而單獨(dú)應(yīng)用CP154526,與正常對(duì)照組相比,神經(jīng)元細(xì)胞凋亡率沒(méi)有明顯變化(P>0.05)。
2.5 Western blot檢測(cè)海馬神經(jīng)元Bax、Bcl-2、caspase-3蛋白表達(dá)結(jié)果與正常對(duì)照組相比,CRH刺激后,凋亡標(biāo)志蛋白Bax表達(dá)增加,Bcl-2表達(dá)降低,Bax/Bcl-2比值明顯升高(P<0.05);caspase-3蛋白表達(dá)增加(P<0.05)。加用CP154526后,Bax/Bcl-2比值明顯降低(P<0.05);caspase-3表達(dá)也明顯降低(P<0.05)。而單獨(dú)應(yīng)用CP154526,Bax/Bcl-2比值和Caspase-3蛋白水平與對(duì)照組相比均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),見(jiàn)Fig 5。
Fig 3 Neuron apoptotic rates of different groups examined by TUNEL(CRH: 10-8 mol·L-1; CP154526: 50 mmol·L-1)
*P<0.05vscontrol;#P<0.05vsCRH.
應(yīng)激反應(yīng)中,HPA軸激活的中樞控制是十分復(fù)雜的,在這一系列神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)過(guò)程中,下丘腦合成和釋放的CRH起著關(guān)鍵作用,它控制著HPA軸的興奮水平。隨著對(duì)應(yīng)激反應(yīng)研究的深入,發(fā)現(xiàn)CRH還是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì),在情緒反應(yīng)、學(xué)習(xí)記憶和神經(jīng)系統(tǒng)損傷與發(fā)育中也有著重要作用[2]。
海馬是邊緣系統(tǒng)的重要組成部分,是HPA軸應(yīng)激反應(yīng)的高位調(diào)節(jié)中樞,參與了情緒、學(xué)習(xí)和記憶、行為、免疫等的調(diào)節(jié),對(duì)應(yīng)激反應(yīng)非常敏感且易損,它的損傷在各種應(yīng)激所致疾患中起到關(guān)鍵作用。研究表明,慢性應(yīng)激可能通過(guò)增加海馬神經(jīng)元細(xì)胞凋亡,導(dǎo)致海馬損害,從而誘發(fā)抑郁癥[9-10]。因?yàn)槲挥诤qRCA1區(qū)的錐體細(xì)胞表達(dá)糖皮質(zhì)激素受體,而應(yīng)激狀態(tài)下,腎上腺分泌的糖皮質(zhì)激素可以通過(guò)血腦屏障作用于這些受體,因此,很多學(xué)者認(rèn)為糖皮質(zhì)激素及其受體介導(dǎo)應(yīng)激對(duì)海馬功能產(chǎn)生影響[11]。但是,當(dāng)腎上腺切除后,慢性應(yīng)激一樣可以影響海馬功能。越來(lái)越多的研究結(jié)果顯示,CRH及其受體參與介導(dǎo)應(yīng)激對(duì)海馬結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生影響[12]。
Fig 4 Neuron apoptotic rates of different groups examined by Annexin V/PI(CRH: 10-8 mol·L-1; CP154526: 50 mmol·L-1)
*P<0.05vscontrol;#P<0.05vsCRH.
目前已知的CRH受體有3種,即CRH-R1、CRH-R2和CRH-R3,均屬于G蛋白偶聯(lián)受體。3種受體的功能及與CRH的親和力不盡相同。其中CRH-R1由415~420個(gè)氨基酸組成,與CRH有較高的親和力。CRH-R1 mRNA主要表達(dá)于哺乳動(dòng)物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)中,如下丘腦、海馬、大腦皮層、杏仁體、藍(lán)斑等部位,在外周的表達(dá)極其有限[4]。大量研究表明,在應(yīng)激狀態(tài)下,CRH主要通過(guò)CRH-R1發(fā)揮內(nèi)分泌、行為改變和內(nèi)臟反應(yīng)等功能的調(diào)節(jié)作用[5-7]。CRH-R2序列與CHR-R1有約70%的同源性,其在中樞神經(jīng)系統(tǒng)表達(dá)有限,而在外周主要表達(dá)在心肌、骨骼肌、胃腸道等部位[13]。CRH-R3最早于2001年被分離出來(lái),由428個(gè)氨基酸序列組成,但有關(guān)其分布、特性及作用尚不清楚[14]。
Fig 5 Protein expression of Bax, Bcl-2 and Caspase-3 in different groups examined by Western blot (CRH: 10-8 mol·L-1; CP154526: 50 mmol·L-1)
*P<0.05vscontrol;#P<0.05vsCRH.
關(guān)于CRH受體在應(yīng)激中的作用,有研究報(bào)道,應(yīng)用CRH-R1基因敲除鼠,基礎(chǔ)和應(yīng)激狀態(tài)下HPA軸功能明顯受損。而邊緣系統(tǒng)CRH-R1對(duì)調(diào)控應(yīng)激時(shí)HPA軸反應(yīng)至關(guān)重要[15]。我們前期研究發(fā)現(xiàn),一定濃度的CRH可以降低海馬神經(jīng)元細(xì)胞存活率,但CRH的作用是否是通過(guò)其受體1來(lái)發(fā)揮的,及其具體的作用機(jī)制尚不清楚。本實(shí)驗(yàn)中,我們應(yīng)用TUNEL、流式Annexin Ⅴ-PI雙標(biāo)染色、Western blot等方法進(jìn)一步證實(shí),CRH可以導(dǎo)致體外原代培養(yǎng)的大鼠海馬神經(jīng)元細(xì)胞凋亡增加,應(yīng)用CRH-R1特異性拮抗劑CP154526可以有效的降低神經(jīng)元凋亡率,說(shuō)明CRH-R1確實(shí)在CRH誘導(dǎo)神經(jīng)元凋亡的過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。
關(guān)于CP154526降低神經(jīng)元凋亡的可能原因,目前尚無(wú)明確報(bào)道。我們考慮, 可能與CP154526高度親脂性及其半衰期較長(zhǎng)有關(guān),使得CP154526可與CRH-R1充分結(jié)合,從而抑制了CRH的作用。當(dāng)然,細(xì)胞內(nèi)調(diào)控凋亡的信號(hào)系統(tǒng)精細(xì)復(fù)雜,CP154526具體是如何發(fā)揮其調(diào)控作用的將是我們下一步研究的重點(diǎn)。
上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明,應(yīng)激狀態(tài)下,一定濃度的CRH可通過(guò)其受體1誘導(dǎo)神經(jīng)元細(xì)胞凋亡,而CP154526對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的凋亡具有一定的抑制作用,可為應(yīng)激所致精神損傷的細(xì)胞保護(hù)治療提供新的思路。
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Effects of CP154526,the corticotropin releasing hormone receptor 1 antagonist,on rat hippocampal neuron apoptosis
ZHOU Yi1, LIU Wei2, ZHANG Yue3
(1.DeptofNeurology,theSecondHospitalofHebeiMedicalUniversity,Shijiazhuang050017,China, 2.DeptofPathologyHebeiMedicalUniversity,Shijiazhuang050017,China, 3.DeptofClinicalDiagnostics,HebeiMedicalUniversity,Shijiazhuang050017,China)
Aim To investigate the effects of CP154526, a corticotropin releasing hormone (CRH) receptor 1 antagonist, on the hippocampal neuron apoptosis. Methods Rat hippocampal neurons were primarily cultured. Cell viability was estimated using MTT assays. Neurons were randomly divided into four groups: Normal cultures (Control); CRH-exposed cultures (CRH); CRH and CP154526 co-exposed cultures (CRH+CP); CP154526-exposed cultures (CP). Cell apoptosis was examined by TUNEL or flow cytometry Annexin Ⅴ-PI staining. The protein levels of Bax, Bcl-2 and Caspase-3 were investigated by Western Blotting. Results 10-8mol·L-1CRH decreased cell viability of cultured hippocampal neuron (P<0.05), while 50 mmol·L-1CP154526 significantly increased neuron viability (P<0.05). Compared with Control group, cell apoptotic rate, the ratio of Bax and Bcl-2 and the protein level of Caspase-3 were elevated in hippocampal neuron induced by CRH. Combined with CP154526 reversed the effects of CRH. Application of CP154526 alone had no obvious effects on cell apoptosis. Conclusions A certain concentration of CRH can induce hippocampal neuron apoptosis, and its receptor 1 antagonist CP154526 can effectively reduce the apoptosis and play a neuroprotective role.
CRH; CP154526; hippocampus; neuron; apoptosis; primary culture
時(shí)間:2015-3-16 15:41 網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1086.R.20150316.1541.021.html
2014-11-09,
2015-01-23
國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No 81302625);河北省高等學(xué)??茖W(xué)技術(shù)研究?jī)?yōu)秀青年基金項(xiàng)目(No Y2012001)
周 毅(1978-),男,碩士,主治醫(yī)師,研究方向:神經(jīng)系統(tǒng)疾病,Tel:0311-86265661,E-mail:lwei929@126.com; 張 悅(1978-),女,博士,副教授,研究方向:神經(jīng)系統(tǒng)疾病,通訊作者,Tel:0311-86265661,E-mail:zhyue515@126.com
10.3969/j.issn.1001-1978.2015.04.013
A
1001-1978(2015)04-0504-06
R-332;R322.81;R329.25;R392.11;R977.11