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目的:预先给予短暂、轻微、不至于引起神经元损伤的脑缺血预处理,可以减少缺血.再灌注损伤,产生脑缺血耐受。脑缺血预处理诱导脑缺血耐受,已被大量的研究所证实,但其发生机制至今尚未阐明。NF-κB是从B淋巴细胞核中检测到的一种能与免疫球蛋κ轻链基因的增强子κB序列特异结合的核蛋白因子。非活化状态NF-κB以IκB聚合的三聚体形式或与前体蛋白聚合的二聚体形式存在于胞浆中,在缺血缺氧等刺激作用下,通过多种信号途径IκB发生磷酸化并与NF-κB解聚,NF-κB被激活,将信息从胞浆传至胞核并启动相关靶基因的转录。此外,有的研究发现,还有一些独立于IκB的信号,如p38 MAPK可以对NF-κB进行磷酸化修饰,调节其活性,使其更有效地促进基因转录[12]。我室既往研究发现,脑缺血预处理通过p38 MAPK通路上调星形胶质细胞谷氨酸转运体-1(glialglutamate transporter-1,GLT-1)大量表达而诱导脑缺血耐受;NF-κB的特异性抑制剂BAY11-7082剂量依赖性阻断脑缺血预处理所诱导的脑缺血耐受。但脑缺血预处理是否通过p38 MAPK信号转导途径影响NF-κB信号通路而引起GLT-1的大量表达,尚有待阐明。为此,本实验旨在观察NF-κB在脑缺血预处理激活p38 MAPK上调GLT-1表达诱导脑缺血耐受中是否发挥作用。 方法:健康雄性Wistar大鼠(280~320g)198只,首先永久凝闭椎动脉,恢复2天后,随机分为以下三部分: 1脑缺血预处理诱导脑缺血耐受过程中NF-κB p50、NF-κB p50/p65二聚体复合物、NF-κB DNA结合活性的变化 具体分组如下:①sham组(n=27):只暴露双侧颈总动脉,不阻断血流;②脑缺血预处理(cerebral ischemic preconditioning,CIP)组(n=27):夹闭双侧颈总动脉3 min,然后恢复血流再灌注;③损伤性缺血(ischemicinsult,Ⅱ)组(n=27):夹闭双侧颈总动脉8 min,然后恢复血流再灌注;④CIP+Ⅱ组(n=27):夹闭双侧颈总动脉3 min作为脑缺血预处理,再灌注2天后,夹闭双侧颈总动脉8 min作为损伤性缺血,然后恢复再灌注。各组均分为9个时间点,即假手术或末次缺血后0 min、15 min、30 min、3h、6 h、1 d、2 d、4 d、7 d(每个时间点n=3)。 在规定的时间点,断头取海马脑组织,应用western blot方法来观察NF-κB p50蛋白表达的变化,免疫共沉淀(Co-immunoprecipitation)方法来观察NF-κB p50/p65二聚体复合物表达的变化,采用电泳迁移率变动分析(electrophoretic mobility shift assay,EMSA)观察NF-κB DNA结合活性的变化。 2 p38 MAPK的特异性抑制剂SB203580对脑缺血预处理诱导脑缺血耐受过程中NF-κB p50、NF-κB p50/p65二聚体复合物、NF-κB DNA结合活性的影响 具体分组如下:①DMSO+CIP+Ⅱ组(n=18);②SB203580+CIP+Ⅱ(n=18)。脑缺血预处理前30 min侧脑室注射3%DMSO或SB2035805nmol,然后夹闭双侧颈总动脉3 min作为脑缺血预处理,再灌注2天后,再次夹闭双侧颈总动脉8 min作为损伤性缺血,而后恢复再灌注。 于末次缺血后即刻(0 min)、3 h、6 h、1 d、4 d、7d时取海马脑组织(每个时间点n=3),探讨p38 MAPK信号转导通路对NF-κB p50蛋白、NF-κB p50/p65二聚体复合物、NF-κB DNA结合活性的影响。 3 NF-κB的特异性抑制剂BAY11-7082对脑缺血预处理诱导脑缺血耐受过程中GLT-1蛋白表达的影响 具体分组如下:@DMSO+CIP+Ⅱ组(n=18);②BAY11-7082+CIP+Ⅱ(n=36)。脑缺血预处理前30分钟侧脑室注射3%DMSO或BAY11-7082,再灌注2天后,夹闭双侧颈总动脉8 min作为损伤性缺血,而后恢复再灌注。根据BAY11-7082剂量不同,又分成1.25 nmol、2.5nmol2个亚组,每个亚组n=18。 于末次缺血后即刻(0 min)、3 h、6 h、1 d、4 d、7 d时取海马脑组织(每个时间点n=3),采用Western blot法观察GLT-1蛋白的表达,研究NF-κB的特异性抑制剂BAY11-7082对GLT-1蛋白表达的影响。 结果: 1脑缺血预处理诱导脑缺血耐受过程中NF-κB p50的表达及SB203580对其影响 采用Western blot方法观察了在脑缺血耐受诱导过程中,大鼠海马CA1区NF-κB p50蛋白的的表达。 Sham组,即刻(0 min)时间点NF-κB p50有一定量的表达,但表达量较少。与即刻时间点相比,其余各时间NF-κB p50表达量均未发生明显变化(P>0.05)。 CIP组3 min全脑缺血后,即刻(0 min)时间点NF-κB p50蛋白的表达量较少。与即刻时间点相比,15 min、30 min时间点其表达有所上调,但差异无显著性(P>0.05);3 h、6 h时间点其表达明显升高(P<0.05);其余时间点均无显著差异(P>0.05)。 缺血打击组在全脑缺血8 min后,NF-κB p50在即刻时间点既有一定量的表达。与即刻时间点相比,在15 min时间点NF-κB p50蛋白表达有所上调(P<0.05),30 min时间点达到高峰(P<0.01);3 h、6 h、1 d、2 d时间点此蛋白的表达有所下调,但仍明显高于即刻时间点(P<0.05);4 d、7 d时间点NF-κB p50的表达与即刻时间点相比无显著差异(P>0.05)。 在DMSO+CIP+Ⅱ组,0 min、3 h、6 h、1 d、4 d、7 d等6个时间点NF-κB p50的表达均较高。与DMSO+CIP+Ⅱ组各个相应时间点相比,SB203580+CIP+Ⅱ组NF-κB p50蛋白的表达在各个时间点均显著降低(P<0.05)。表明,p38 MAPK的特异性抑制剂SB203580能够有效抑制脑缺血耐受诱导过程中NF-κB p50的上调。 2脑缺血预处理诱导脑缺血耐受过程中NF-κB p50/p65二聚体复合物的表达及SB203580对其影响 通过免疫共沉淀(Co-immunoprecipitation)的方法研究了脑缺血耐受诱导过程中,大鼠海马CA1区NF-κB p50/p65二聚体复合物的表达。 Sham组NF-κB p50/p65二聚体复合物在0 min、15 min、30 min、3 h、6 h时间点有一定数量的表达。与0 min时间点相比,15 min、30 min、3 h、6 h时间点p50/p65二聚体复合物的表达有所上调,但差异无显著性(P>0.05);假手术1 d后NF-κB p50/p65二聚体复合物的表达明显下调。 CIP组3 min全脑缺血后,即刻(0 min)时间点NF-κB p50/p65二聚体复合物的表达量较少。与即刻时间点相比,此二聚体复合物的表达在15 min时间点明显上调(P<0.01)。30 min、3 h虽有所下降,但仍明显高于即刻时间点(p<0.05)。6 h、1 d、2 d表达量维持在一定水平,与即刻时间点相比无显著差异(P>0.05)。4 d、7 d时此二聚体复合物的表达比即刻时间点明显减少(P<0.05)。 缺血打击组在全脑缺血8 min后,即刻(0 min)时间点NF-κB p50/p65二聚体复合物的表达量较少。与即刻时间点相比,NF-κB p50/p65复合物在15 min、30 min、3 h表达明显升高(P<0.05),p50/p65核转移明显增强,以30 min最为显著。其余时间点与即刻时间点相比,均无显著性差异(P>0.05)。 在CIP+缺血打击组,即刻(0 min)时间点NF-κB p50/p65二聚体复合物有一定的表达量,但表达量较少。与即刻时间点相比,此二聚体复合物在15 min、30 min、3 h、6 h表达明显上调(P<0.01);1 d、2 d时间点其表达虽有所下调,但仍显著高于即刻时间点(P<0.05)。4 d、7 d时此二聚体复合物的表达与即刻时间点相比,均无显著性差异(P>0.05)。 在DMSO+CIP+Ⅱ组中,0 min、3 h、6 h、1 d、4 d、7 d等6个时间点NF-κB p50/p65二聚体复合物表达均较高。与DMSO+CIP+Ⅱ组各个相应时间点相比,SB203580+CIP+Ⅱ组的NF-κB p50/p65二聚体复合物的表达在各个时间点均显著降低(P<0.05)。上述结果表明,5 nmol p38 MAPK的特异性抑制剂SB203580能够有效阻断脑缺血耐受诱导过程中核内NF-κB p50/p65二聚体数量的上调。 3脑缺血预处理诱导脑缺血耐受过程中NF-κB的DNA结合活性及SB203580对其影响 我们采用电泳迁移率变动分析(electrophoretic mobility shift assay,EMSA)的方法检测大鼠海马CA1区胞核内NF-κB的DNA结合活性。 在CIP组,即刻(0 min)时间点NF-κB具有一定的DNA结合活性。与即刻时间点相比,NF-κB在15 min时活性显著增强,并且达到高峰(P<0.01)。30 min、3 h虽有所下降,但仍明显高于即刻时间点(P<0.05)。6 h、1 d、2 d时结合活性维持在一定水平,与即刻时间点相比无显著差异(P>0.05)。4 d、7 d时NF-κB结合活性比即刻时间点明显降低(P<0.05)。 缺血打击组在全脑缺血8 min后,即刻(0 min)时间点NF-κB具有一定的DNA结合活性。与即刻时间点相比,大鼠海马CA1区NF-κB活性在15 min、30 min、3 h显著增强(P<0.01),以30 min较为显著;其余时间点均无显著差异(P>0.05)。 在CIP+缺血打击组,CIP+缺血打击组NF-κB的DNA结合活性。即刻(0 min)时间点NF-κB具有一定的DNA结合活性。与即刻时间点相比NF-κB活性在15 min开始增强,于30 min、3 h明显增强(P<0.01),在6 h达到高峰;1 d、2 d时间点虽有所降低,但仍显著高于即刻时间点(P<0.05)。4 d、7 d时间点NF-κB活性与即刻时间点相比无显著差异(P>0.05)。 在DMSO+CIP+Ⅱ组中,0 min~7 d的各个时间点NF-κB的DNA结合活性均较高。与DMSO+CIP+Ⅱ组各个相应时间点相比,SB203580+CIP+Ⅱ组的NF-κB的活性在各个时间点均显著降低(P<0.01)。上述结果表明,5nmol p38 MAPK的特异性抑制剂SB203580能够有效阻断脑缺血耐受诱导过程中核内NF-κB的DNA结合活性上调。 4脑缺血预处理诱导脑缺血耐受过程中NF-κB的特异性抑制剂BAY11-7082对GLT-1蛋白表达的影响 采用Western blot方法观察了在脑缺血耐受诱导过程中,NF-κB的特异性抑制剂BAY11-7082对GLT-1蛋白表达的影响。 在DMSO+CIP+Ⅱ组,0 min、3 h、6 h、1 d、4 d、7 d共6个时间点GLT-1的表达均较高。与DMSO+CIP+Ⅱ组各个相应时间点相比,1.25nmolBAY11-7082+CIP+Ⅱ组GLT-1蛋白的表达在各个时间点均显著降低(P<0.05)。2.5 nmol BAY11-7082亦导致GLT-1蛋白的表达在各个时间点均显著降低(P<0.05)。上述结果表明,NF-κB的特异性抑制剂BAY11-7082能够显著下调GLT-1的表达。 小结: 1在体脑缺血预处理诱导脑缺血耐受过程中,NF-κB被激活,即表现为:NF-κB p50蛋白表达上调;NF-κB发生二聚体化,并由胞浆转位至胞核;NF-κB的DNA结合活性增强。 2 p38 MAPK的特异性抑制剂SB203580下调该过程中NF-κB p50蛋白的表达、下调NF-κB p50/p65的表达二聚体复合物的表达、抑制NF-κB的DNA结合活性。 3 NF-κB的特异性抑制剂BAY11-7082通过抑制NF-κB的活化来阻断脑缺血预处理所诱导的GLT-1表达上调。 结论:NF-κB在脑缺血预处理激活p38 MAPK上调GLT-1表达诱导脑缺血耐受中发挥作用。