冷休克蛋白参与神经保护作用的分子调控机制研究

来源 :中国人民解放军医学院 | 被引量 : 1次 | 上传用户:j19871010
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背景亚低温技术已经广泛应用于心脏、中枢神经系统及脏器移植手术中,降低温度可以使组织器官的代谢率下降,对心、脑、肝脏等主要脏器功能有明显的保护作用。低温通过怎样的途径对脏器产生保护作用,其相关作用的途径是本研究关心的重点。近些年研究发现有一类分子,如CIRP(cold inducibleRNA-binding protein,冷诱导RNA结合蛋白)在多种生物表现出经亚低温处理后可被大量诱导的特性。我们前期的研究还证实CIRP表达增加能够显著减少H2O2诱导的细胞凋亡,因此本次研究利用分子克隆及体外培养技术,先后对大鼠皮层神经元进行亚低温、CIRP过表达及针对CIRP进行RNA干扰处理,深入探索上述各实验组中,CIRP参与抗神经元凋亡过程中的相关分子及可能的抗凋亡信号转导通路。目的通过检测亚低温或过表达CIRP条件下参与抑制神经元凋亡的相关因子,进一步阐明亚低温下冷休克蛋白参与神经保护作用的分子机制及亚低温治疗脑损伤的作用机理,为开发脑或其它脏器功能保护的新方法提供理论依据。方法采取体外分离并接种培养大鼠皮层神经元的方式,应用AnnexinV-FITC/PI标记法对神经元进行流式凋亡检测、透射电镜扫描观察神经元超微结构、慢病毒包装CIRP过表达和shRNA干扰载体并侵染神经元、实时定量PCR检测信号传导通路的基因表达分布(RT2Profiler PCR Arrays Pathway Analysis)及Western blotting等方法分别从细胞、基因和蛋白水平上研究亚低温下CIRP介导抗凋亡信号转导通路上相关因子的变化情况。结果通过流式凋亡检测和透射电镜扫描后观察到亚低温处理后神经元凋亡的数量明显下降,神经元胞内超微结构相对保持完整。实时定量PCR检测信号传导通路的基因表达分布结果显示:亚低温32℃12h处理组与37℃对照组比较分析结果为,84条凋亡信号转导通路相关因子中有12条基因表达上调,38条基因表达下调,其余34条基因无明显变化;过表达CIRP组与37℃对照组比较分析结果为,15条基因表达上调,46条基因表达下调,其余23条基因无明显变化;CIRP表达沉默后进行32℃12h处理组与37℃对照组比较分析结果为,9条基因表达上调,40条基因表达下调,其余35条基因无明显变化。整合处理数据后,结果发现过表达CIRP与亚低温32℃12h处理后存在着一些共同变化的因子,并且其中部分因子在进行RNA干扰CIRP表达并32℃12h处理之后未发生相应变化。对这部分因子仔细分析后,发现它们的分布和变化情况基本符合线粒体凋亡途径,相关因子包括Bcl-2、Bax、Bad、Bak,Cycs、Apaf-1、Caspase-9、Caspase-3等。Western blotting检测结果发现各因子蛋白水平的变化情况与基因水平变化基本一致:对神经元进行亚低温32℃12h处理后目的蛋白CIRP和RBM3表达均显著升高,Bcl-2、Akt、p-ERK1/2表达水平也随之升高,而Bax、Bad、Bak,Cycs、Apaf-1、Caspase-9、Caspase-3等表达均有不同程度的降低;过表达CIRP处理后各因子的变化趋势与亚低温32℃12h处理后基本一致;RNA干扰CIRP表达并32℃12h处理后各因子均未见明显变化。结论亚低温下冷休克蛋白表达增高,之后激活并启动CIRP介导的抗凋亡信号转导通路,主要通过阻断线粒体凋亡途径,抑制神经元凋亡,从而起到神经保护作用。由此认为冷休克蛋白可能参与亚低温的神经保护功能,并在其分子调控方面起着重要的作用,同时为亚低温治疗脑损伤的作用机理提供了一定依据。背景近几年国外也有一些学者发现,此类蛋白在许多系统的肿瘤中均表达偏高,认为其可能参与肿瘤的发生、增殖及恶化等诸多环节。由于目前在神经系统肿瘤中未见相关明确报道,因此,本阶段首先立足于神经系统最常见的恶性肿瘤,即星形胶质细胞瘤,分别在低级别(WHO I-II级)、高级别星形细胞瘤(WHOIII-IV级)和正常脑组织中进行冷休克蛋白的差异表达研究,并且同时从mRNA和蛋白水平进行检测,研究目的主要是从另外一个角度出发,通过观察其对神经系统肿瘤的影响情况,从而探索其参与神经保护作用机制的其它可能方式。目的探讨冷休克蛋白CIRP和RBM3在人脑星形胶质细胞瘤中的表达含量及其与肿瘤恶性程度的相互关系。方法采用RT-PCR、实时定量PCR反应、EnVision免疫组化染色及Westernblotting等方法分别从mRNA和蛋白水平上检测正常脑组织与不同级别星形细胞瘤中冷休克蛋白的表达情况。结果通过实时定量PCR检测,结果提示基因CIRP mRNA在各级别星形细胞瘤与正常脑组织中的表达未见明显差异;而同家族的另一个基因RBM3mRNA表达水平明显高于正常脑组织,并且高级别与低级别星形细胞瘤之间存在显著差异,尤其在胶质瘤细胞株U251和U87中表达水平更为突出。先后通过免疫组织化学和Western blotting方法,检测结果发现蛋白CIRP和RBM3在正常脑组织与各级别星形细胞瘤中均有不同程度表达,且定位于细胞核中,其中CIRP在星形细胞瘤与正常脑组织中的表达未见明显差异,而RBM3在星形细胞瘤中的表达高于正常脑组织,并且其表达随着肿瘤恶性程度的升高而逐渐升高。结论冷休克蛋白中CIRP基因在人脑星形细胞瘤和正常脑组织中未见明显差异表达,而同家族的另一个基因RBM3无论在mRNA还是蛋白水平上表达均明显高于正常脑组织,并且高级别与低级别星形细胞瘤之间存在显著差异,由此推论RBM3的过度表达可能与星形细胞瘤的恶性程度密切相关,在星形细胞瘤的发生发展过程中可能起着一定程度的作用。
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