电针调控NRG-1/ErbB4信号通路促进脊髓损伤后髓鞘再生的研究

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[目 的]探索NRG-1/ErbB4信号通路在电针(Electroacupuncture,EA)促进脊髓损伤(Spinal cord injury,SCI)大鼠髓鞘再生和神经功能恢复中的作用,为临床EA治疗SCI提供理论依据。[方 法]采用动脉瘤夹(Yasargil Titanium Closing Standard temp,Closing force 70g)构建SD大鼠T10水平钳夹型SCI模型,采用慢病毒载体构建脊髓ErbB4蛋白敲低(short hairpin-ErbB4,sh-ErbB4)的SCI大鼠模型。66只雌鼠(体重250±20g)采用随机原则分为11个组:Sham(假手术组,n=6)、SCI(模型组,n=6)、SCI+EA(EA治疗组,造模后第3天选择穴位“大椎”和“命门”行EA治疗,时间30min,疗程28d,隔天1次,n=6)、SCI+EA+PD158780(阻断剂组,EA治疗前2h鞘内注射20μl ErbB4受体拮抗剂PD158780,浓度0.03 μg/μL,n=6)、SCI+EA+0.5%DMSO(溶剂组,EA 治疗前 2h 鞘内注射 20μ1 0.5%DMSO,n=6)、SCI+EA+shRNA(慢病毒转染加EA治疗组,shRNA慢病毒敲低脊髓ErbB4信号蛋白,n=6)、SCI+shRNA(SCI加慢病毒转染组,n=6)、SCI+EA+NC(空载病毒加EA组,n=6)、SCI+NRG-1β(补充外源性的NRG-1,造模后第3天鞘内注射20μl NRG-1β,浓度 0.03μg/μL,周期 28 天,隔天 1 次,n=6)、SCI+0.5%DMSO(溶剂组,鞘内注射20μl 0.5%DMSO,n=6)、PD158780(单纯阻断剂组,给药后 0.5h、2h、6h、12h 后检测 ErbB4 的表达变化,n=6)。采用 BBB(Basso,Beattie,and Bresnahan locomotorrating score)评分评估以下时间点(术前 1d、术后 3d、7d、14d、21d、28d)大鼠后肢运动功能;HE染色观察SCI后脊髓灰质和白质神经元的形态结构改变;尼氏染色(Nissl Staining)观察脊髓神经元结构和坏死;勒克司坚牢蓝(luxolfastblue,LFB)染色观察神经轴突的髓鞘再生;免疫荧光(Immunofluorescence,IF)染色法检测各组脊髓组织中髓鞘碱性蛋白(Myelin basic protein,MBP)、神经元核抗原(Neuronal nuclei,NeuN)、神经调节素 1(Neuregulin1,NRG-1)、受体蛋白酪氨酸激酶ErbB4蛋白的荧光强度;蛋白质免疫印迹法(Western blotting,WB)检测各组脊髓组织中MBP、NRG-1、ErbB4蛋白的表达情况;实时聚合酶链反应(Real-time polymerase chain reaction,RT-PCR)检测慢病毒转染后脊髓组织中ErbB4的mRNA表达变化。[结 果](1)BBB评分:SCI后各组大鼠BBB评分较Sham组明显降低(P<0.001);与 SCI 组相比,术后 3d、7d 和 14d,SCI+EA 组、SCI+EA+0.5%DMSO 组以及SCI+NRG-1β组的BBB评分升高不明显,差异无统计学意义(P>0.05);从21d开始,SCI+EA 组、SCI+EA+0.5%DMSO 组以及 SCI+NRG-1β组的 BBB 评分较SCI组显著升高,差异有统计学意义(P<0.05);与SCI+EA组相比,SCI+EA+PD158780组以及SCI+EA+shRNA组21d后BBB评分升高无统计学意义(P>0.05)。(2)HE染色:与Sham组比较,SCI组脊髓背柱区出现明显的结构破坏,细胞结构紊乱,细胞肿胀,轮廓不清,细胞核深染,胞质溶解及空洞;与SCI组比较,EA治疗后脊髓组织结构破坏减轻,细胞肿胀减轻,胞质溶解减轻,细胞排列更加有序;然而PD158780抑制了 EA对脊髓组织修复的促进作用。(3)Nissl染色:与Sham组比较,SCI组神经元形态肿胀,细胞轮廓不清,尼氏小体减少,出现大量固缩性坏死;与SCI组相比,EA治疗减少了神经元的固缩性坏死(P<0.05),然而PD158780抑制了 EA的治疗作用。(4)LFB染色:与Sham组相比,各组均发生明显的脱髓鞘改变(P<0.001);EA治疗有效降低了脊髓组织的脱髓鞘改变(P<0.05),然而PD158780和shRNA抑制了 EA对髓鞘再生的促进作用(P<0.05)。(5)IF单标染色:与Sham组比较,SCI组NRG-1和ErbB4的平均荧光强度降低(P<0.01);EA和NRG-1β促进了 NRG-1和ErbB4的平均荧光强度(P<0.05),然而PD158780和shRNA抑制了 EA对NRG-1和ErbB4表达的促进作用(P<0.05)。(6)IF双标染色:与Sham组比较,SCI组大鼠脊髓后角MBP与神经元标志蛋白NeuN的共表达显著降低;与SCI组相比,EA治疗显著增加了 MBP与NeuN的共表达,然而PD158780和shRNA抑制了 EA对MBP与NeuN的共表达的促进作用。(7)WB结果显示:与Sham组相比,SCI组NRG-1、ErbB4和MBP蛋白表达量明显下调(P<0.001);EA和NRG-1β治疗促进了 NRG-1、ErbB4和MBP蛋白的表达(P<0.05),然而PD158780和shRNA抑制了 EA对NRG-1、ErbB4和MBP蛋白表达的促进作用(P<0.05)。(8)RT-PCR:与SCI组相比,SCI+shRNA组脊髓中ErbB4的mRNA表达显著降低(P<0.05)。(9)PD158780药物拮抗效应:鞘内注射PD158780后通过WB检测脊髓组织中ErbB4蛋白的表达变化,结果显示,大鼠脊髓组织中ErbB4蛋白的表达在给药0.5h后开始降低,2h后降到最低,随后逐渐升高,12h后恢复正常(P<0.01)。[结 论](1)EA促进SCI大鼠后肢运动功能的恢复以及髓鞘再生。(2)EA激活NRG-1/ErbB4信号通路促进SCI后髓鞘再生以及神经功能的修复。
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