FGF21对创伤性脑损伤后血脑屏障的修复作用及其机制研究

来源 :温州医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ytw2001
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背景及目的:  创伤性脑损伤(TBI)是临床常见的损伤,在外伤中的发生率仅次于四肢损伤,又因病情复杂,治疗方法限制、预后复原差等特点,存在着极高的死亡率及致残率。脑损伤后随即带来的血脑屏障破坏,导致了脑水肿、炎症细胞侵入、氧化损伤等二次损伤的发生。成纤维生长因子21(FGF21)在脑内有潜在的神经保护作用。然而其对脑外伤后血脑屏障是否具有修复作用,以及具体作用机制并不十分清楚。本文旨在阐明外源性给予 FGF21 对创伤性脑损伤后血脑屏障的修复作用及其机制的研究。  方法:  1、动物创伤性脑损伤的建立  剃去已麻醉的小鼠背部及头部的毛,并将其固定在脑立体定位仪上。固定标准为保持顶固左右位水平、前后位切线水平。涂抹碘酒消毒后,按正中矢状走向切开头部皮肤,暴露颅骨上的前囟、人字点及左脑部分。于前囟后0.6 mm,中线旁开1 mm,用牙科钻进行颅骨钻孔,磨出以直径4 mm的正圆形骨窗,调整打击器的打击管与脑接触部分垂直,以此来确保垂直打击。吸去出血后,缝合切口。一天后对小鼠进行Garcia行为学评分,伊文思蓝渗透实验,脑含水量测定。随后取脑组织用于石蜡切块组织染色、Western blot等相应蛋白指标的检测。本实验主要检测紧密连接蛋白( ZO-1、Occludin、Claudin-5 )、粘附蛋白(VE-Cadherin)、p-FGFR1、FGFR1、β-klotho、PPARγ等相关蛋白表达情况。  2. 人脑微血管内皮细胞TNFα模型的建立  将人脑微血管内皮细胞(HBMEC)用EBM-2完全培养基在5% CO2,37℃细胞培养箱中培养,待到细胞长至80%。将细胞换成新的含50 ng/mLTNFα培养基培养24小时。细胞造模后,可用FITC-dextran检测细胞间通透性、TEER检测跨膜电阻值。随后固定细胞用于免疫荧光染色、Western blot检测紧密连接蛋白(ZO-1、Occludin、Claudin-5)、粘附蛋白(VE-Cadherin)、p-FGFR1、FGFR1、β-klotho、PPARγ等相关蛋白表达情况。  结果:  1、小鼠TBI后,血脑屏障破坏,脑损伤部分的伊文思蓝渗透量明显增加,检测其荧光强度也相应增加;同时脑部含水量也升高,发生了脑水肿。而给予了FGF21后,小鼠的血脑屏障得到了修复,伊文思蓝渗透量显著降低,脑水肿相应改善。另外使用Western blot检测脑组织中血脑屏障相关蛋白的表达情况,结果显示TBI后紧密连接蛋白(ZO-1、Occludin、Claudin-5)、粘附蛋白(VE-Cadherin)表达降低,而给予 FGF21 治疗后,紧密连接相关蛋白表达上升,显示血脑屏障得到了一定的修复。在相应体外实验中,我们采用TNFα处理HBMEC模拟体内血脑屏障破坏模型,观察到TNFα增加了细胞间的通透性,FTIC-dextran渗透量增加,跨膜电阻值降低,紧密连接相关蛋白表达降低,给予 FGF21 治疗后,细胞间渗透率性相对降低,紧密连接相关蛋白上调。  2、在以上实验结果的基础上,我们进一步探讨FGF21保护血脑屏障的作用机制。FGF21通过与FGFR1、β-klotho结合形成受体复合物,激活下游蛋白,并且能上调PPARγ。因此,我们使用了FGFR1抑制剂PD173074,发现当抑制FGFR1之后,FGF21对细胞间渗透率修复和紧密连接相关蛋白上调和PPARγ蛋白上调的作用得到了相应抑制。之后采用co-IP来验证FGF21是通过与FGFR1与β-klotho形成受体复合物。此外,我们还加入了PPARγ抑制剂GW9662,发现FGF21对细胞间通透性的修复作用得到了抑制。因此,我们得出结论,FGF21通过与FGFR1和β-klotho 形成复合物,进一步上调 PPARγ蛋白表达,达到了修复血脑屏障的作用。  结论:  FGF21 能够通过修复血脑屏障来治疗 TBI。而修复作用是通过外源给予FGF21,使FGF21与FGFR1和β-klotho形成受体复合物,上调PPARγ蛋白表达,进而使紧密连接相关蛋白表达增加。
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