以端粒为靶点的神经氧化损伤的治疗新途径及其作用机制探讨

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目的:心脑血管意外、脓毒血症和急性肺损伤等急危重症,均产生大量活性氧离子(ROS)降低了急救后脏器复苏的成功率。神经细胞的不可再生性,使缺氧、ROS聚积和氧化应激对其造成不可逆的氧化损伤。因此,脑复苏是急救领域的治疗瓶颈。最新研究发现,DNA损伤是氧化和抗氧化作用失衡的重要病理生理后果,影响细胞代谢和组织功能。端粒位于真核细胞线状染色体末端 DNA-蛋白复合体,它与端粒结合蛋白一起构成了特殊的染色体末端“帽子”结构,保持染色体的完整性和抑制DNA损伤。因此,探索以端粒为靶点抑制DNA损伤的抗氧化应激治疗可能是提高脑复苏的新途径。本文首先证明博来霉素、ICRF-193等介导的氧化应激能直接或间接破坏端粒特异性蛋白TRF2,激活γ-H2AX等DNA损伤信号,提出保护端粒,能降低 DNA损伤和氧化损伤的毒性作用。进而用小鼠神经氧化损伤模型证明TRF2通过维护端粒结构和加强端粒的抗氧化作用,在神经组织中有重要保护作用,阐明其机制与抑制 DNA损伤和消除Aβ和磷酸化 Tau等介导神经氧化损伤的因子有关。  方法:基因毒性药物ICRF-193导致HT1080细胞DNA损伤,细胞转染技术敲除TRF2表达,免疫荧光检测细胞 DNA损伤变化。提取野生型小鼠和APPSwe/PS1dE9C57BL/6模型小鼠的脑组织蛋白、DNA、 RNA,利用Western Blot等技术检测小鼠脑组织及其它组织中TRF2蛋白含量。RT-PCR检测TRF2在脑组织及其它组织中的表达量。PNA FISH技术分析小鼠脑组织端粒长度变化。左心灌流提取脑组织,免疫荧光染色技术,检测脑组织和小鼠脑原代神经元TRF2表达情况。检测神经元中 TRF2蛋白和γH2AX蛋白表达,及神经元形态变化。在SHSY5Y细胞中,过表达Tau,用免疫荧光,Western Blot等技术,分析P-tau及γH2AX变化。过表达TAU的SHSY5Y细胞通过 siRNA抑制TRF2转录表达,检测 DNA损伤蛋白表达。体外构建 Aβ寡聚体,不同浓度的寡聚体加入敲除或过表达TRF2等不同条件的SHSY5Y细胞中,检测DNA损伤蛋白γH2AX及TRF2的表达。  结果:⑴TRF2具有保护端粒结构,防止DNA损伤的作用。⑵APPSwe/PS1dE9C57BL/6小鼠原代神经元 TRF2表达升高,DNA损伤加重,神经元形态无明显改变。⑶Aβ1-42寡聚体引起 SHSY5Y细胞 DNA损伤加重,敲低 TRF2后加重 Aβ1-42寡聚体的对细胞的DNA损伤。⑷过表达TAU的细胞 P-Tau表达上升,DNA损伤加重。⑸过表达TAU的SHSY5Y细胞再敲低TRF2,导致DNA损伤加重。⑹APPSwe/PS1dE9C57BL/6小鼠脑TRF2的表达高于野生型小鼠,随着年龄增长其表达增加。  结论:TRF2可以维持端粒的结构,防止基因毒性药物造成的DNA损伤。TRF2在脑组织高表达,APPSwe/PS1dE9C57BL/6小鼠小鼠中脑组织TRF2相比较于野生型小鼠脑组织表达升高,且随年龄增加上升,表明TRF2对神经具有保护功能,进一步通过体外构建过表达Tau蛋白的细胞株和体外构建Aβ寡聚体,模拟神经系统体内的氧化应激损伤,证实 TRF2在神经元 DNA损伤中有一定保护作用。提示端粒保护蛋白TRF2影响神经细胞的功能,具有保护神经作用,为进一步阐明神经系统疾病的发病机制提供新的视角。
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