miR-99b-5p调控Akt/mTOR/STAT3信号通路修复脊髓损伤的作用机制研究

来源 :天津医科大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:taowangqing
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【目的】脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)可造成患者感觉和运动功能的改变,是脊柱外科中最为严重的疾病之一,其修复也是医学界的难题。目前已有很多实验研究提示miR-99b-5p可能作用于哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR),证实mTOR信号通路与脊髓损伤的神经修复密切相关,但是具体机制尚不清楚,因此本研究通过建立脊髓损伤细胞模型以及脊髓损伤动物模型,探究miR-99b-5p调控Akt/mTOR/STAT3信号通路修复脊髓损伤的作用机制,为脊髓损伤的修复提供新的方向。【方法】体外实验:脊髓损伤神经元模型的制备,用最新的NYU IMPACTOR MODEL-Ⅱ打击器,制作脊髓损伤的动物模型,术后1周取损伤脊髓节段,培养运动神经元,本实验分为3组,取损伤运动神经元为损伤组(SCI组),损伤神经细胞加miR-99b-5p抑制剂为抑制剂组(SCI-miR组),培养未脊髓损伤小鼠脊髓运动神经元细胞做对照组(Control组),通过RT-QPCR分析、细胞转染、细胞凋亡分析、双荧光素酶报告分析、免疫荧光及蛋白质印迹分析来观察miR-99b-5p抑制剂对损伤脊髓神经细胞的影响。体内实验:6周龄雌性ICR小鼠30只,重约30g/只,随机分为3组,每组10只,用NYU IMPACTOR MODEL-Ⅱ脊髓打击器,制做脊髓损伤的动物模型,3组分别为:对照组(只做椎板的切除,不损伤脊髓,注射RNase-free H2O,Control组)、脊髓损伤组(脊髓打击损伤,注射RNase-free H2O,SCI组)、抑制剂组(脊髓打击损伤,注射miR-99b-5p抑制剂,SCI-miR组),术后分别对3组小鼠进行行为学评分,以观察小鼠后肢运动功能恢复情况,本实验采用小鼠专用的BMS(Basso Mouse Scale)评分。术后用药2周,分别取3组脊髓标本进行免疫组织化学和蛋白质印迹分析,检测脊髓细胞标志物神经胶质原纤维酸性蛋白质(glial fibrillary acidic protein,GFAP)、神经丝蛋白200(Neurofilament 200,NF200)、巢蛋白(Nestin)及神经元核蛋白(Neuronal nuclei,NeuN)等,以及通路Akt/mTOR/STAT3中的蛋白表达。【结果】体外实验:脊髓损伤后损伤组第10天损伤神经细胞中miR-99b-5p的mRNA水平较第0天升高(P<0.05);用mTOR-WT质粒转染的细胞中对照组荧光素酶活性高于抑制剂组(P<0.05);在细胞凋亡实验中,抑制剂组细胞凋亡较损伤组减少,差异存在统计学意义(P<0.05);在免疫荧光实验中,抑制剂组神经轴突长度较损伤组增加(P<0.05);miR-99b-5p抑制剂上调脊髓损伤的mTOR蛋白水平,其中mTOR的mRNA含量表达也升高(P<0.05)。体内实验:损伤组和抑制剂组BMS评分随着时间逐渐增高,但抑制剂组BMS评分优于损伤组(P<0.05)。免疫组化结果表明:抑制剂组脊髓损伤中心GFAP阳性染色星形胶质细胞数低于损伤组,且存在统计学差异(抑制剂组GFAP阳性细胞数14.19±2.51%,P<0.05);抑制剂组脊髓损伤中心NF200染色阳性细胞数较损伤组增多(P>0.05);Nestin染色显示抑制剂组阳性细胞数较损伤组增多(IOD:24808±4448.33,P<0.05);Neun染色显示抑制剂组阳性细胞数较损伤组增多(抑制剂组阳性细胞数26.62±6.73%,P<0.05)。miR-99b-5p抑制剂上调Akt/mTOR/STAT3信号通路中蛋白表达,且3组之间存在统计学意义(P<0.05)。【结论】本实验研究表明miR-99b-5p能够作用于mTOR信号通路,通过抑制神经细胞凋亡,抑制星形胶质细胞生长和促进神经轴突生长来修复损伤的脊髓神经元。miR-99b-5p抑制剂能够上调Akt/mTOR/STAT3信号通路,有利于脊髓损伤小鼠后肢功能的恢复,抑制了损伤脊髓组织中神经元的凋亡,抑制胶质瘢痕形成,促进了神经轴突的生长,因此应用miR-99b-5p抑制剂上调Akt/mTOR/STAT3信号通路有可能成为修复脊髓损伤的一种新思路。
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