李韻歆 ,湯軼波 ,鄭燕飛,李 月 ,于 雪 ,張巧慧,陳亞飛 ,白 雪 ,馬 茹,劉振權(quán)
(1.北京中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)學(xué)院,北京 100029;2.北京中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院,北京 100029)
腦血管疾病是中老年人的常見病之一,占死因構(gòu)成率20%以上,為中國三大高病死率疾病[1]。腦血管疾病以中風(fēng)為主,其中缺血性中風(fēng)占中風(fēng)患者總發(fā)病數(shù)量的70%,且發(fā)病率呈持續(xù)上升趨勢[2],在臨床上急性治療以及后續(xù)患者恢復(fù)均是醫(yī)學(xué)一大難題。缺血性中風(fēng)病理機制復(fù)雜,中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)各組織、細(xì)胞均發(fā)生一系列復(fù)雜的缺血損傷反應(yīng),至今尚未完全研究徹底,神經(jīng)血管單元的提出為缺血性中風(fēng)治療機制研究提供了新靶點,它讓中風(fēng)的研究不僅僅著眼于單一的某細(xì)胞,而更全面地考慮到在生理、病理的條件下,細(xì)胞與細(xì)胞之間以及細(xì)胞與胞外環(huán)境之間復(fù)雜的相互作用,更注重整體觀[3]。大腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞(BMECs)是組成中樞神經(jīng)系統(tǒng)的第一道防線血腦屏障(BBB)的關(guān)鍵細(xì)胞。在神經(jīng)血管單元整體微環(huán)境中,內(nèi)皮細(xì)胞通過其緊密連接及潛在的分泌功能,精密調(diào)節(jié)著腦部微環(huán)境[4]。當(dāng)藥物入血以后進入CNS,首先接觸到的就是內(nèi)皮細(xì)胞,故從細(xì)胞層面研究藥物對缺血性中風(fēng)的作用機制時,除觀測神經(jīng)元外,更不能忽略內(nèi)皮細(xì)胞的存在。
中藥活血通絡(luò)方藥常對中風(fēng)具有較好的療效[5],課題組前期實驗發(fā)現(xiàn)由當(dāng)歸、川芎、紅花3味活血中藥組成的復(fù)方當(dāng)歸注射液(CAI)對大腦中動脈栓塞(MCAO)模型大鼠具有保護作用[6]。它在后續(xù)的離體實驗研究進一步發(fā)現(xiàn)CAI可明顯抑制BMECs因擬缺血損傷引起的炎癥因子腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和白細(xì)胞介素-6(IL-6)含量增加,顯著下調(diào)丙二醛(MDA)含量,具有抗炎、抗氧化的作用[7]?,F(xiàn)已有研究證實擬缺血內(nèi)皮細(xì)胞條件液對可降低正常神經(jīng)元活性,并能進一步加重已受損神經(jīng)元[8],可見內(nèi)皮的狀態(tài)會影響神經(jīng)元。本實驗在考慮內(nèi)皮細(xì)胞與神經(jīng)元之間聯(lián)系的基礎(chǔ)上用BMECs條件液作用于神經(jīng)元,這樣更接近于離體的共培養(yǎng)體系并符合實際情況,并用氧糖剝奪法(OGD)模擬缺血性中風(fēng)發(fā)生時內(nèi)皮細(xì)胞和神經(jīng)元缺血性損傷的多種生理病理過程,制備BMECs及神經(jīng)元擬缺血損傷離體模型,從磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)/絲氨酸/蘇氨酸激酶(Akt)、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)/細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(Erk)信號通路為切入點,探究CAI通過BMECs干預(yù)神經(jīng)元擬缺血損傷的可能機制。
1.1 實驗動物 SPF級雄性SD大鼠7 d齡6只,體質(zhì)量(20±5)g;SPF級雄性SD乳鼠1 d齡10只,均購于北京維通利華實驗動物公司,許可證號:SCXK(京)2016-0006。
1.2 藥品與試劑 CAI購于福建古田藥業(yè)有限公司,生產(chǎn)批號:1710102;胎牛血清、DMEM/F-12 培養(yǎng)基干粉、雙抗購于美國Gibco公司;明膠、胰蛋白酶、乙二胺四乙酸(EDTA)、膠原酶購于美國Sigma公司;氯化鈉(NaCl)、氯化鉀(KCl)、磷酸二氫鉀(KH2PO4)、碳酸氫鈉(NaHCO3)、十二水磷酸氫二鈉(Na2HPO4·12H2O)、氯化鈣(CaCl2)、氯化鎂(MgCl2)購于國藥集團化學(xué)試劑有限公司;胰島素注射液購于江蘇萬邦生化醫(yī)藥股份有限公司,生產(chǎn)批號:4349503;肝素注射液購自常州千紅生化制藥股份有限公司,生產(chǎn)批號:1516110294;內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(ECGS)購自北京中科邁晨科技有限公司;L-多聚賴氨酸購于北京博奧拓達(dá)公司;NEUROBASAL、B-27、GLUTAMAX均購于美國invitrogen公司;CD31相關(guān)抗體購于英國Abcam公司;CCK8試劑盒購于日本同仁化學(xué)研究所;RIPA裂解液、5×蛋白上樣緩沖液、一抗稀釋液、分離膠緩沖液、濃縮膠緩沖液、通用顯影液、酸性定影液購于北京普利萊基因技術(shù)有限公司;磷酸酶抑制劑混合物購于江蘇凱基生物技術(shù)股份有限公司;脫脂奶粉購于美國BD公司;4’,6-二脒基-2-苯基吲哚二鹽酸鹽(DAPI)、過硫酸銨(APS)、四甲基乙二胺(TEMED)購于美國AMERSCO公司;10×TBST、10×電泳轉(zhuǎn)移緩沖液、膜再生液、5×Tris-甘氨酸電泳緩沖液購于中國solaibio公司;ECL發(fā)光液、PVDF膜購于美國millipore公司;神經(jīng)元特異性烯醇化酶(NSE)多克隆抗體、異硫氰酸熒光素(FITC)熒光標(biāo)記抗兔IgG、兔GAPDH單克隆抗體購于proteintech公司;兔抗大鼠Akt(C67E7)、磷酸化Akt(p-Akt)(Ser473)、Erk1/2(137F5)、磷酸化Erk(p-Erk)(Thr202/Tyr204)抗體購于美國CST公司;FITC熒光標(biāo)記抗小鼠IgG、辣根過氧化物酶(HRP)標(biāo)記山羊抗小鼠IgG、山羊抗兔IgG購于北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司。
1.3 腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞的分離培養(yǎng) 取7 d齡雄性SD大鼠,冰上斷頭處死,置于預(yù)冷的75%乙醇浸泡3~5 min,無菌條件下沿大鼠腦正中線剪開顱骨,剔除硬腦膜,取出兩側(cè)大腦半球,用預(yù)冷的D-Hank’s液(NaCl8g,KCl0.4g,KH2PO40.06g,NaHCO30.35g,Na2HPO4·12H2O 0.134 g/1 000 mL蒸餾水)漂洗2次,在含有胎牛血清的內(nèi)皮細(xì)胞沖洗液中仔細(xì)剔除軟腦膜、大血管以及大腦髓質(zhì)部分,收集大腦皮質(zhì),剪碎至1 mm3后勻漿。然后依次通過200 μm和76 μm濾網(wǎng)過濾,收集76μm濾網(wǎng)上的微血管段,1000r/min,離心半徑 15.8 cm,離心 5min。棄上清,加入 0.2%Ⅱ型膠原酶溶液37℃消化20 min,1 000 r/min,離心半徑15.8 cm,離心5 min。將下層沉淀用內(nèi)皮細(xì)胞沖洗液漂洗離心2次。所得沉淀用配制的內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)液懸浮后,接種于明膠覆蓋的25 cm2培養(yǎng)瓶中,37℃,5%的 CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng),2~3 d 后第1次換液,7~8 d細(xì)胞生長成致密單層,出現(xiàn)“鋪路石”征象后可進行傳代培養(yǎng),以第3代細(xì)胞用于實驗。
1.4 免疫熒光鑒定腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞 將原培養(yǎng)液延邊緣輕柔吸去,加入預(yù)熱至37℃的磷酸緩沖鹽溶液(PBS)漂洗3次,5 min/次;4%的多聚甲醛室溫固定20 min;吸去多聚甲醛固定液,PBS洗3遍,10 min/次;加入 0.2%的 Triton X100 透化 5 min;PBS洗3遍,5 min/次;37℃5%山羊血清封閉45 min;去除封閉液,滴加CD31相關(guān)抗原(1∶100)濕盒內(nèi)4℃2 h;復(fù)溫 1 h 后,用 PBS 沖洗 3 次,加入二抗(1∶400),4℃過夜孵育;PBS洗3遍,5 min/次;加入DAPI避光孵育 5~10 min;PBS 洗 3 遍,5 min/次;熒光顯微鏡取隨機視野觀察并拍照。
1.5 BMECs擬缺血損傷模型與條件培養(yǎng)液的制備 將第 3 代 BMECs調(diào)整細(xì)胞密度為 5×104~1×105/mL,接種于細(xì)胞培養(yǎng)器中,置培養(yǎng)箱中繼續(xù)培養(yǎng),24 h后細(xì)胞出現(xiàn)“鋪路石”征象后,分為5組:正常組、模型組、藥物低、中、高劑量組(濃度分別為 1.25、2.5、5 μL/mL CAI)。正常組、模型組不行任何處理;CAI低、中、高劑量組分別給予含各濃度CAI的內(nèi)皮完全培養(yǎng)液并放置在37℃含5%CO2恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)12 h。經(jīng)過12 h藥物處理后,將各組原培養(yǎng)液吸出,用DHank’s溶液輕輕洗滌2遍,正常組換完全培養(yǎng)液,模型組與給藥組給予無糖kreb’s溶液及含不同濃度 CAI的 kreb’s溶液,并在含 1%O2、5%CO2、94%N2的恒溫三氣培養(yǎng)箱中培養(yǎng)6 h。造模結(jié)束后收集各組條件培養(yǎng)液:正常條件培養(yǎng)液(N-CM)、模型條件培養(yǎng)液(I-CM)、CAI低、中、高劑量干預(yù)后條件培養(yǎng)液(IC-CML、IC-CMM、IC-CMH)。
1.6 大鼠皮層神經(jīng)元的原代培養(yǎng) 將出生24 h內(nèi)的新生鼠于-20℃預(yù)凍20 min左右取出,浸泡于75%4℃預(yù)冷的乙醇中,浸泡消毒。無菌條件下,先沿后囟門剪開皮膚,再沿大鼠腦正中線剪開顱骨,小心剝除硬腦膜和血管,取出兩側(cè)大腦半球放于D-Hank’s液的玻璃平皿中沖洗。隨后在冰盤上用眼科彎鑷剝離大血管及大腦髓質(zhì),最終收集大腦皮質(zhì)于裝有D-Hank’s液的小燒杯中,用眼科剪剪成大小約1 mm3的小塊后,移入15 mL的離心管。用濃度為0.125%胰酶,37℃恒溫箱消化20 min。用含10%胎牛血清的維持液終止消化后棄上清。加入神經(jīng)元接種液重懸,用吸管輕輕反復(fù)吹打成均勻的細(xì)胞懸液。用74 μm濾網(wǎng)過濾,收集濾液,調(diào)整細(xì)胞密度為1×106/mL,接種于已用L-多聚賴氨酸包被的孔板中純化培養(yǎng)24 h后,將培養(yǎng)液更換為無血清的神經(jīng)元維持培養(yǎng)液(97%NEUROBASAL+2%B-27+l%GLUTAMAX),以后每2~3 d半量換液,實驗用培養(yǎng)7~9 d左右的細(xì)胞。
1.7 免疫熒光鑒定神經(jīng)元 熒光鑒定操作方法同內(nèi)皮細(xì)胞,采用NSE多克隆抗體(1∶200)濕盒內(nèi)常溫2 h孵育。
1.8 神經(jīng)元分組、BMECs條件液干預(yù)并建立擬缺血損傷模型 將原培養(yǎng)液吸出,用D-Hank’s溶液輕輕洗滌2遍后分為N-CM處理組、I-CM處理組及給各IC-CM處理組。N-CM作用于正常神經(jīng)元(在原培養(yǎng)箱中培養(yǎng) 6 h);I-CM、IC-CML、IC-CMM、IC-CMH作用于各組擬缺血損傷神經(jīng)元(在含1%O2、5%CO2、94%N2的恒溫三氣培養(yǎng)箱中培養(yǎng) 6 h)。
1.9 觀察指標(biāo)
1.9.1 神經(jīng)元存活率測定 采用CCK8方法檢測:吸棄96孔培養(yǎng)板中細(xì)胞上清液,每孔加入NEURALBASAL 100 μL,CCK8 溶液 10 μL,置 37 ℃、5%CO2培養(yǎng)箱中孵育2 h。全自動酶標(biāo)儀(選擇λ=450 nm波長)測定各孔吸光度(A)值。
1.9.2 蛋白免疫印跡(Western Blot)法檢測PI3K、MAPK 信號通路磷酸化水平(p-Akt、Akt、p-Erk、Erk) 造模后收集各組細(xì)胞并裂解提取蛋白,SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳,PVDF膜轉(zhuǎn)膜,5%脫脂奶粉封閉,然后分別加入一抗,4℃過夜。次日以TBST洗膜后再加入HRP標(biāo)記的二抗,置室溫1 h,ECL顯色。以GAPDH作內(nèi)參對照,Image J分析灰度值進行計算灰度系數(shù)比。
1.10 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SAS 9.2軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析和GraphPad Prism8作圖,計量資料釆用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)的形式表示,各組數(shù)據(jù)在滿足正態(tài)分布和方差齊性時,組間比較釆用單因素方差分析,組間兩兩比較采用LSD法,P<0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。
2.1 大鼠BMECs第3代形態(tài)學(xué)觀察及鑒定 如圖1所示,培養(yǎng)至第3代BMECs形態(tài)呈長梭型(1a,200×),通過免疫熒光染色檢測,其中綠色熒光代表CD31 陽性細(xì)胞(1b,400×),藍(lán)色熒光代表 DAPI染色的細(xì)胞核(1c,400×),綠、藍(lán)色重合代表 CD31 陽性內(nèi)皮細(xì)胞(1d,400×),培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞純度達(dá)95%以上,可以用于后續(xù)實驗。
2.2 大鼠皮層神經(jīng)元培養(yǎng)過程中形態(tài)學(xué)觀察及鑒定 在倒置顯微鏡下觀察,見圖2,接種后的皮層神經(jīng)元24 h(圖2a,400×)后基本全部貼壁,形態(tài)呈圓形或卵圓形,細(xì)胞數(shù)量多,體積??;接種后3d(圖2b,400×)的細(xì)胞間隙增大,部分細(xì)胞有突起長出;培養(yǎng)至 5 d(圖 2c,400×),神經(jīng)元胞體變大,相互交織成網(wǎng),基本鋪滿視野;培養(yǎng)至 7 d(圖 2d,400×),視野下神經(jīng)元形態(tài)清晰,胞體透亮。
如圖3所示,培養(yǎng)至7~9 d NSE鑒定,其中綠色熒光代表NSE陽性細(xì)胞(圖3a,400×),藍(lán)色熒光代表 DAPI染色的細(xì)胞核(圖 3b,400×),藍(lán)、綠色重合代表NSE陽性神經(jīng)元(圖3c,400×),免疫熒光顯示其純度達(dá)到后續(xù)實驗要求。
圖1 大鼠BMECs形態(tài)及熒光鑒定Fig.1 Morphology and fluorescence identification of rats’brain microvascular endothelial cells
圖2 大鼠皮層神經(jīng)元細(xì)胞形態(tài)Fig.2 Morphology of rats’cortical neurons
2.3 神經(jīng)元活性 如表1所示,I-CM處理后OGD造模神經(jīng)元活性較N-CM處理組顯著降低(P<0.01)。所有劑量IC-CM處理的OGD造模神經(jīng)元活性均高于 I-CM 處理組(P<0.05 或(P<0.01),其中 IC-CMM、IC-CMH 處理組神經(jīng)元活性升高顯著(P<0.01)。
2.4 PI3K信號通路相關(guān)蛋白Akt、Akt磷酸化水平 經(jīng)統(tǒng)計各組Akt組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05);I-CM處理組神經(jīng)元p-Akt/Akt較N-CM處理組顯著降低(P<0.01),相對于 I-CM 處理組,各 IC-CM處理組神經(jīng)元p-Akt/Akt均顯著升高(P<0.05或P<0.01),并呈現(xiàn)一定劑量依賴性升高趨勢。見圖4、5。2.5 MAPK信號通路相關(guān)蛋白Erk、Erk磷酸化水平 如下所示,經(jīng)統(tǒng)計各組Erk組間比較無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05);I-CM 處理組神經(jīng)元 p-Erk/Erk 較N-CM 處理組顯著升高(P<0.01),但相對于 I-CM 處理組,各IC-CM處理組神經(jīng)元p-Erk/Erk差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),但從均值比較可看出 IC-CM 各處理組較I-CM處理組有所降低,并且在IC-CMM處理組最低。見圖6、7。
神經(jīng)元之間的電化學(xué)信號調(diào)節(jié)大腦的認(rèn)知、新陳代謝和肢體協(xié)調(diào)等多方面,早期研究報道,腦缺血梗死灶中心的大多數(shù)凋亡細(xì)胞被鑒定為神經(jīng)元[9],因此靶向治療并防止神經(jīng)元凋亡是挽救缺血性中風(fēng)后腦梗死面積的有效途徑。現(xiàn)階段在對缺血性中風(fēng)的機制研究中對于神經(jīng)元研究的角度豐富,用OGD法造擬缺血損傷模型能很好模擬大腦實質(zhì)中O2和營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)中斷:Chen等[10]發(fā)現(xiàn)用白細(xì)胞介素-10(IL-10)處理培養(yǎng)的神經(jīng)元OGD損傷后9~24 h,可獲得最佳的抗凋亡作用。Lin等[11]確定IL-10在20 ng/mL劑量時保護作用最好。Gaidin等[12]使神經(jīng)元中的選擇性腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)過表達(dá)保護神經(jīng)元免受OGD和谷氨酸誘導(dǎo)的興奮性毒性。Zhang等[13]用miR-7a-2-3p能明顯減少OGD神經(jīng)元凋亡,考慮與波形蛋白的調(diào)節(jié)有關(guān)。
另外維持大腦精確且平衡的微環(huán)境離不開BBB的作用,BBB能調(diào)節(jié)血液和腦腔之間的物質(zhì)交換,控制大腦所需的離子、O2和營養(yǎng)物質(zhì)進入,限制毒素和病原體的入侵保護CNS[14]。為了維持這種強大的屏障,BMECs通過高電壓緊密連接(TJ)和相鄰細(xì)胞的細(xì)胞骨架黏附連接形成血漿與腦之間的滲透屏障,保證了BBB的功能[15]。BMECs在生理病理狀態(tài)下與神經(jīng)元關(guān)系密切,可分泌BDNF幫助神經(jīng)元遷移與分化[16]及血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)抗神經(jīng)元凋亡、促進新生[17-19]。BMECs損傷后導(dǎo)致其分泌功能紊亂還會進一步導(dǎo)致神經(jīng)元的損傷[20]。鑒于內(nèi)皮細(xì)胞不容忽視的作用,實驗以內(nèi)皮細(xì)胞條件培養(yǎng)液來探討藥物對神經(jīng)元的干預(yù),兼顧考慮了內(nèi)皮細(xì)胞的分泌作用,內(nèi)皮細(xì)胞與神經(jīng)元的相互作用,也更注重了整體性。
此次實驗所用的CAI具有活血通絡(luò)、祛瘀止痛的作用,其中所含的川芎、當(dāng)歸和紅花近年來被廣泛應(yīng)用于臨床及實驗研究,當(dāng)歸、川芎中的有效成分多糖及揮發(fā)油以及紅花中的黃酮類對腦損傷均有保護作用[21-25]。在1977年便曾有過首次用CAI嘗試治療腦動脈硬化,也取得了一定的療效[26]。在夾脊穴穴位注射治療短暫性腦缺血發(fā)作患者中發(fā)現(xiàn)能降低血管內(nèi)阻力,增加腦灌注,從而改善腦缺血及缺氧狀態(tài)[27]。諸多的離體與在體實驗也均證實了CAI對心腦血管疾病具有防治作用[28]。
圖3 神經(jīng)元熒光鑒定Fig.3 Neuron fluorescence identification
表1 各組神經(jīng)元A值比較(±s)Tab.1 Comparison of neuron A values of each group(±s)
表1 各組神經(jīng)元A值比較(±s)Tab.1 Comparison of neuron A values of each group(±s)
注:與N-CM處理組比較,*P<0.01;與I-CM處理組比較,#P<0.05,##P<0.01。
組別 n N-C M處理組 4 I-C M處理組 4 I C-C M L處理組 4 I C-C M M處理組 4 I C-C M H處理組 4 A值1.9 0±0.0 6 0.9 3±0.0 4*1.0 9±0.0 1#1.2 4±0.0 2##1.2 7±0.0 6##
圖4 各組神經(jīng)元Akt和p-Akt的表達(dá)Fig.4 Akt and p-Akt expression of neuron of each group
圖5 各組神經(jīng)元p-Akt/Akt比較(±s,n=4)Fig.5 Comparison p-Akt/Akt of neuron of each group(±s,n=4)
圖6 各組神經(jīng)元Erk和p-Erk的表達(dá)Fig.6 Erk and p-Erk expression of neuron of each group
圖7 各組神經(jīng)元p-Erk/Erk比較(±s,n=4)Fig.7 Comparison p-Erk/Erk of neuron of each group(±s,n=4)
本次實驗結(jié)果顯示通過CCK8活性檢測可知道CAI干預(yù)后的內(nèi)皮條件培養(yǎng)液對擬缺血神經(jīng)元具有直接的保護作用。IC-CM處理組神經(jīng)元的p-Akt/Akt較I-CM處理組明顯升高;并且,對比I-CM處理組p-Erk/Erk明顯升高,IC-CM各處理組p-Erk/Erk與I-CM處理組相比有所降低,但無明顯的差異。PI3K/Akt和MAPK/Erk在腦缺血研究中是兩條經(jīng)典的信號通路,他們調(diào)節(jié)多種細(xì)胞功能:細(xì)胞生長、分裂、增殖、分化、凋亡和自噬。
大量研究證實PI3K/Akt信號通路對于神經(jīng)元經(jīng)歷腦缺血損傷后的存活和抗凋亡至關(guān)重要:Jin等[29]通過康復(fù)訓(xùn)練發(fā)現(xiàn)激活PI3K/Akt信號通路從而抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡可促進缺血性中風(fēng)大鼠神經(jīng)和運動功能的恢復(fù);Fan等[30]發(fā)現(xiàn)激活PI3K/Akt信號通路抑制神經(jīng)元凋亡是S-奧拉西坦減輕缺血性卒中的重要機制之一;內(nèi)源性大麻素通過包括PI3K/Akt在內(nèi)的多種信號通路在預(yù)防缺血性中風(fēng)和缺血耐受中發(fā)揮了重要作用[31]。當(dāng)PI3K信號通路激活后,Akt的Thr308和Ser473位點被磷酸化,進而激活多種凋亡途徑相關(guān)蛋白[32],例如:p-Akt使B淋巴細(xì)胞瘤-2(Bcl-2)相關(guān)死亡促進因子(Bad)磷酸化,從而無法與使抗凋亡蛋白Bcl-2和B淋巴細(xì)胞瘤-XL(Bcl-XL)二聚化并使其失活來誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[32-33]、作用于含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Caspase)-9使之滅活從而無法激活凋亡蛋白酶Caspase-3[34]、磷酸化P53從而增加P53的降解而增加細(xì)胞存活[35],使叉頭蛋白O1(FKHR)磷酸化并分布于細(xì)胞質(zhì),從而阻止其在細(xì)胞核中的凋亡進程[32,36]等。
與PI3K途徑不同,Erk介導(dǎo)的細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路對于神經(jīng)元存活的作用存在爭議。細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶Erk是絲裂原活化蛋白激酶MAPK家族的主要成員之一,包括Erk1和Erk2,統(tǒng)稱為Erk1/2[37],現(xiàn)有的研究顯示磷酸化Erk在缺血性中風(fēng)中扮演著重要角色:缺血前3周的跑步機訓(xùn)練可以下調(diào)缺血誘導(dǎo)的磷酸化Erk1/2的增加并有效保護神經(jīng)系統(tǒng)[38];抑制中風(fēng)急性期Erk1/2激活可減少中風(fēng)后2 d的梗塞面積和神經(jīng)功能缺損[39];大腦中動脈阻塞7 d的大鼠p-Erk1/2有所降低[40]。這種在體實驗的雙向結(jié)果也體現(xiàn)在許多探討Erk與缺氧神經(jīng)元的關(guān)系中:Zhao等[41]研究發(fā)現(xiàn)缺氧6 h大鼠海馬神經(jīng)元細(xì)胞p-Erk下降;Jeong等[42]將神經(jīng)元缺氧6、15 h后p-Erk上升;王瑞等[43]缺氧培養(yǎng)神經(jīng)元2 h后發(fā)現(xiàn)p-Erk下降;司瑋[44]缺氧1 h培養(yǎng)神經(jīng)元發(fā)現(xiàn)p-Erk上升。有考慮一是缺氧缺血在持續(xù)時間與程度存在差異,二是中度Erk磷酸化介導(dǎo)細(xì)胞保護,而持續(xù)的、廣泛的Erk磷酸化可能誘導(dǎo)細(xì)胞損傷[45],如持續(xù)活化會增加神經(jīng)元細(xì)胞的谷氨酸毒性[38];若激活c-Jun氨基末端激酶(JNK),則繼發(fā)磷酸化激活包括細(xì)胞應(yīng)激和腫瘤壞死因子在內(nèi)的多種凋亡因子而使興奮性毒性神經(jīng)元凋亡[46];磷酸化p38又可起到抗凋亡作用[47];還可同p-Akt一樣使Bad磷酸化,兩條通路之間有共同活化靶點[31]。
本實驗在考慮在體實際內(nèi)皮細(xì)胞與神經(jīng)元關(guān)系密切的基礎(chǔ)上,在細(xì)胞水平上通過OGD法對BMECs和神經(jīng)元造成擬缺血損傷,探究CAI對缺血性腦損傷離體模型的影響。結(jié)果證實CAI可通過干預(yù)擬缺血損傷內(nèi)皮細(xì)胞進而干預(yù)擬缺血損傷神經(jīng)元,改善神經(jīng)元存活,且該保護作用可能與活化PI3K/Akt信號通路從而抑制神經(jīng)元凋亡有一定相關(guān)性,考慮存在上述PI3K/Akt信號通路介導(dǎo)的多條保護途徑;與MAPK/Erk信號通路的關(guān)聯(lián)不大,但考慮有神經(jīng)元缺血缺氧程度因素,此結(jié)論限定在此造模條件下,不可一概而論。后續(xù)可研究通路下游蛋白、多個時間點進行猜想驗證。