SIRT1在NMDA诱导的兴奋性神经毒中发挥保护作用的信号通路

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目的:在NMDA诱导的兴奋性神经毒细胞模型中,观察SIRT1发挥保护作用的信号通路。背景:沉默信息调节因子2相关酶1(silentinformationregulator2homolog1,SIRT1)是Sirtuin家族的成员之一,广泛存在于哺乳动物细胞中。SIRT1参与多种生命过程,如基因转录、组蛋白去乙酰化、细胞周期调节、糖脂代谢、细胞氧化应激和抗衰老等。近年来,有关SIRT1的神经保护作用受到人们越来越广泛的关注。本研究室的研究结果也显示,在NMDA诱导的神经损伤模型中,激动SIRT1或使SIRT1高表达均可以发挥神经保护作用。以往研究表明,p53、FOXO3a、HICl、E2F1等因子在转录水平对SIRT1的表达起调控作用,miRNA、HuR等因子可以在转录后水平对SIRT1的表达进行调控,AROS、DBCl、DYRKlA和DYRK3、MST1等可以在翻译水平调控SIRT1的表达。但是对于SIRT1发挥作用的胞内信号机制并未明确。以往报道显示,在氧化应激模型中,HuR蛋白磷酸化可以使SIRT1蛋白表达下调。此外,胞内PKC活化后可能使HuR发生磷酸化。而PKC作为一种Ca2+依赖的蛋白激酶,当被胞内Ca2+激活后,可以通过使底物蛋白磷酸化而发挥调节作用。已知突触后膜NMDA受体过度激活引起胞外Ca2+大量内流,最终导致细胞损伤甚至死亡。基于本研究室前期实验已经证实,SIRT1在NMDA诱导的兴奋性神经毒中发挥保护作用。由此我们推测:Ca2+–PKC–HuR–SIRT1途径可能是调控SIRT1表达,影响SIRT1功能发挥的重要信号通路。内容和方法:本研究主要包括三部分实验,(1)观察HuR磷酸化通过对SIRT1的影响在兴奋性神经毒中发挥的作用。在NMDA诱导的神经毒细胞模型中,应用CCK-8分析、乳酸脱氢酶(LDH)检测、Calcein-AM/PI双染、Westernblotting(WB)、RT-PCR、免疫沉淀(IP)、酶活性检测等方法,观察HuR蛋白的磷酸化水平对SIRT1和兴奋性神经毒的影响;(2)观察PKC激酶活性通过对HuR的影响在兴奋性神经毒中的作用。在NMDA诱导的神经毒细胞模型中,应用上述方法,观察PKC激酶活性对HuR磷酸化水平和兴奋性神经毒的影响;(3)观察Ca2+对PKC激酶活性的影响在兴奋性神经毒中的作用。在NMDA诱导的神经毒细胞模型中,应用上述方法,观察钙螯合剂BAPTA对PKC激酶活性和兴奋性神经毒的影响。结果:1、NMDA引起HuR蛋白磷酸化水平增加了45.5%(P<0.05),SIRT1mRNA水平降低了36.33%(P<0.05),SIRT1蛋白表达量减少了7.37%(P<0.05),SIRT1酶活性降低了36.48%(P<0.05),细胞活力降低了28.28%(P<0.05),LDH释放增加了48.14%(P<0.05),活细胞数减少了27.89%(P<0.05)。在HuR突变细胞中(突变了PKC作用的磷酸化位点,抑制了HuR的磷酸化),NMDA组的HuR蛋白磷酸化水平增加了20.61%(P<0.05),SIRT1mRNA的水平降低了15.61%(P<0.05),SIRT1蛋白水平降低了20.90%(P<0.05),SIRT1酶活性降低了34.17%(P<0.05),细胞活力降低了7.92%(P<0.05),LDH释放增加了17.70%(P<0.05),活细胞数减少了9.63%(P<0.05)。以上结果提示:在NMDA诱导的兴奋性神经毒模型中,HuR可能通过其磷酸化使SIRT1mRNA、SIRT1蛋白水平及其酶活性发生下调。2、NMDA组的PKC激酶活性增高了97.53%(P<0.05),HuR蛋白磷酸化水平增加41.40%(P<0.05),细胞活力降低了48.20%(P<0.05),LDH释放增加了69.09%(P<0.05),活细胞数减少了58.19%(P<0.05);与对照组相比,PKC抑制剂组的PKC激酶活性增高了44.06%(P<0.05),HuR蛋白磷酸化水平增高了13.70%(P<0.05),细胞活力降低了19.29%(P<0.05),LDH释放增加了19.75%(P<0.05),活细胞数减少了17.80%(P<0.05);与NMDA组相比,PKC抑制剂组的PKC激酶活性降低了48.43%(P<0.05),HuR蛋白磷酸化水平降低了30.92%(P<0.05),细胞活力恢复了48.89%(P<0.05),LDH释放减少了28.26%(P<0.05),活细胞数增加了76.37%(P<0.05)。以上结果提示:在NMDA诱导的兴奋性神经毒模型中,激活PKC可能使HuR发生磷酸化,由此引起细胞损伤。3、与NMDA组相比,钙螯合剂BAPTA组的PKC激酶活性降低了65.60%(P<0.05),细胞活力增加了88.66%(P<0.05),LDH释放减少了39.91%(P<0.05),活细胞数增加了45.09%(P<0.05)。已知NMDA引起的Ca2+内流是导致其兴奋毒性作用的关键因素,因此我们推测:NMDA可能通过介导Ca2+内流而激活PKC。结论:在NMDA诱导的兴奋性神经毒细胞模型中,NMDA引起胞外Ca2+内流,胞内增高的Ca2+激活PKC,活化的PKC使HuR磷酸化,磷酸化的HuR与SIRT1mRNA结合减少,从而使SIRT1mRNA稳定性降低、SITR1表达下调,引起细胞损伤甚至死亡,即Ca2+–PKC–HuR–SIRT1途径可能是调控SIRT1功能发挥的信号通路。
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