氟西汀对Il-1β诱导的小鼠皮层神经元损伤的保护作用及机制

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神经炎症是多种神经系统疾病的发病机制之一,参与缺血性脑卒中、神经退行性病变、抑郁症等神经精神疾病的发生、发展。研究表明,白介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)以及白介素-6(interleukelin-6,IL-6)等炎症因子以不同方式诱导神经损伤。抗炎治疗已经探索性地应用于脑卒中、癫痫以及阿尔兹海默病(Alzheimer's disease,AD)中。因此在神经系统疾病治疗策略中,寻找有效的抗神经炎症靶点以及有力的神经保护剂显得尤为重要。  氟西汀(Fluoxetine)是一种经典的选择性5-羟色胺(Serotonin,5-HT)再摄取抑制剂(Selective serotonin reuptake inhibitor,SSRI)。除了抗抑郁症作用外,氟西汀尚有显著的抗炎、抗肿瘤及神经保护作用。越来越多的证据显示,氟西汀对缺血性脑卒中患者以及脑卒中模型动物均具有神经保护作用。研究表明氟西汀减少缺血性脑卒中模型大鼠脑梗死体积并降低其神经功能评分。此外,氟西汀减少缺血性脑卒中模型大鼠脑内TNF-α和IL-1β的释放、抑制核转录因子-κB(Nuclear factor-κB,NF-κB)活性、抵抗生物胺的丢失。氟西汀对缺血性脑损伤的保护作用可能与其抗炎、抗凋亡作用相关,但其确切机制尚未阐明。  p53是一种肿瘤抑制基因。野生型p53蛋白由373个氨基酸组成,包括四个功能域:①N端功能域,又分为转录活化区和脯氨酸富集区;②DNA结合域,负责与DNA序列的结合;③寡聚化结构域;④C端调控域,大部分的转录后修饰均发生于此。生理条件下,由于鼠双微基因2(Mouse double minute2homolog,MDM2)的泛素化作用及蛋白酶体的降解,p53低水平表达。一旦发生DNA损伤,双键断裂促进FOXO3a、E2F1、YB1等转录因子的表达,促使ATM或ATR分别活化CHK2和CHK1,进而活化p53,调控下游靶基因的表达(尤其是凋亡蛋白Bax的表达)。p53功能广泛,参与细胞周期阻滞、凋亡、老化、DNA损伤修复等,在肿瘤的发生、发展中发挥着重要作用。近年来,研究发现p53也参与神经精神疾病的发生、发展,如缺血性脑卒中、神经退行性病变、抑郁症以及癫痫等。例如,在缺血性脑卒中模型中,p53通过死亡相关蛋白激酶1(Death-associated protein kinase1,DAPK1)信号通路诱导神经元凋亡。炎症因子,尤其是IL-1β,通过诱导NF-κB核转位,进而活化p53上调凋亡调控因子(p53-upregulated modulator of apoptosis,PUMA),后者促进p53与Bcl-XL解离。游离的p53活化Bax,最终导致凋亡的发生。上述研究提示p53可能参与调控氟西汀的抗凋亡作用,然而其在氟西汀对缺血性脑损伤的神经保护作用中的意义尚未见报道。  本文通过在体与离体实验研究氟西汀的神经保护作用与p53的相关性及机制。研究发现,氟西汀抑制短暂性大脑中动脉阻塞(Transient middle cerebralartery occlusion,tMCAO)模型小鼠脑内神经元凋亡、IL-1β释放及p53表达下降。离体培养原代皮层神经元以及N2a细胞株,进一步离体研究发现氟西汀通过p38-p53信号通路发挥神经保护作用。本文工作证实了氟西汀对缺血性脑卒中的神经保护作用,并揭示了p53在其中的重要意义和调控机制,深化了对氟西汀药理作用的认识,为氟西汀治疗神经系统疾病提供了实验依据和学术基础。  目的:  研究氟西汀对小鼠皮层神经元的保护作用及其与p53的相关性。  方法:  1.氟西汀对小鼠脑缺血再灌注急性期损伤的治疗作用。  应用3月龄C57BL/6J雄性小鼠,建立tMCAO模型,缺血1h,复灌1h后腹腔注射(i.p.,bid.)氟西汀(40 mg/kg)。24 h后行神经功能评分,TTC染色测定脑梗死体积,免疫组织化学计算N euN阳性细胞数,TUNEL法观察凋亡细胞,Western Blot检测Bax、Bcl-2、p53、IL-1β及proIL-1β蛋白表达。  2.氟西汀对原代皮层神经元的抗凋亡作用。  (1)离体培养小鼠原代皮层神经元,氟西汀(0.1、1、10μM)预处理1h后,给予IL-1β(30 ng/ml)刺激24 h。应用Hoechst33342荧光染色观察细胞凋亡,显微镜明场观察神经元突起,LDH法检测细胞活力,Western Blot检测Bax、Bcl-2、NF-κB、p53蛋白表达,Real-time PCR检测p53 mRNA表达,细胞免疫化学观察p53分布。(2)离体培养小鼠原代皮层神经元,cyanopindolol(10μM)或酮舍林(1μM)预处理30min后,给予上述相同药物刺激。应用Hoechst33342荧光染色观察细胞凋亡,Western Blot观察Bax、Bcl-2蛋白表达变化。  3.氟西汀通过p38-p53信号通路发挥抗凋亡作用。  (1)培养N2a细胞株,转染pcDNA3.1(-)-3HA-p53,氟西汀(1μM)预处理1h后,给予IL-1β(30 ng/ml)刺激24 h。应用Hoechst33342荧光染色观察细胞凋亡,LDH法检测细胞活力,流式细胞术观察细胞凋亡,Western Blot观察Bax、Bcl-2、NF-κB、p53蛋白表达。(2)培养N2a细胞株,氟西汀(1μM)预处理1h后,给予茴香霉素(10nM)或SB203580(10μM)刺激11h。WesternBlot观察MAPK、p53蛋白表达,Real-time PCR检测p53、FOXO3a mRNA表达。  结果:  1.氟西汀改善小鼠脑缺血再灌注急性期损伤。  氟西汀(40mg/kg,i.p.,bid.)显著改善tMCAO导致的神经功能障碍,减小脑梗死体积,抑制神经元丢失,缓解细胞凋亡,抑制IL-1β释放。  2.氟西汀减少IL-1β导致的原代皮层神经元凋亡和炎症。  离体培养小鼠原代皮层神经元,氟西汀(1μM)预处理1h,显著抑制IL-1β(30 ng/ml)导致的神经元突起缩短、LDH释放、细胞核固缩、细胞凋亡、NF-κB信号通路活化。  3.氟西汀通过抑制p38-p53信号通路的激活发挥抗凋亡及抗炎作用  氟西汀下调原代皮层神经元和N2a细胞株p53表达。p53过表达取消氟西汀的抗炎及抗凋亡作用。氟西汀下调p53的同时伴随抑制p38磷酸化。p38激动剂茴香霉素可取消氟西汀对p53的下调作用。反之,p38抑制剂SB203580可模拟氟西汀对p53的下调作用。  结论:  1.氟西汀抗炎和对缺血性脑损伤的神经保护作用与调节p53表达相关。  2.氟西汀通过抑制p38磷酸化调节p53。  综上所述,本文工作的主要创新之处在于:  1.证实氟西汀改善缺血再灌注急性期损伤本文研究发现氟西汀急性期用药显著减轻小鼠神经功能障碍、脑梗死体积、神经元丢失及细胞凋亡,提示氟西汀显著改善缺血再灌注急性期损伤,为氟西汀用于脑卒中急性期治疗提供实验基础和学术依据。  2.阐明氟西汀通过p38-p53信号通路发挥神经保护作用氟西汀抑制IL-1β介导的原代皮层神经元和N2a细胞株细胞损伤,该保护作用在p53过表达后被取消,且氟西汀通过抑制p38信号通路发挥了对p53的下调作用。本研究首次提出氟西汀通过抑制p38-p53信号通路发挥神经保护作用,揭示了氟西汀神经保护的新机制,为氟西汀治疗脑卒中以及其他神经系统疾病提供新思路。
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