Necroptosis在脊髓损伤后的表达及作用的实验研究

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目的:建立胸10节段挫伤的大鼠模型,检测necroptosis关键蛋白在脊髓损伤(spinal cord injury, SCI)后随时间变化而发生的动态表达,及发生necroptosis的细胞类型。采用其特异性抑制剂necrostatin-1(Nec-1)进行干预,观察其对SCI大鼠模型的影响,同时对内在的分子机制进行探索,来初步确定necroptosis在SCI急性期病理改变中的作用。方法:SD大鼠共计一百四十四只,分成四组:(1)Sham组:剪除椎板,无脊髓的损伤;(2)SCI组:只损伤脊髓,不给任何药物处理;(3)SCI+Nec-1组:打击脊髓前15min,鞘内注射Nec-1 (20uL,40mg/mL);(4)SCI+溶剂组(SCI+Veh组):损伤脊髓前给予同等剂量Nec-1的溶剂(DMSO与0.9%的NaCI等体积混合)。其中SCI组根据不同时间点分为多个亚组,用于检测necroptosis相关蛋白RIP1和RIP3的动态表达。采用的实验方法主要有(1)PI标记+免疫荧光:观察发生necroptosi s的细胞种类;(2)TTC染色:显示SCI后24h脊髓的血供状态;(3)伊文氏蓝渗透实验:观察损伤24h后血-脊髓屏障通透性的改变;(4)Western-blot:观察各种蛋白水平的变化;(5)EL ISA:脊髓局部炎症相关因子的浓度测定;(6)感觉及运动神经功能评价。结果:(1)SCI后necroptosis存在时空变化:RIP1和RIP3的表达均上调均于损伤后48h达到高峰(P<0.01),且与凋亡相关的cleaved caspase-3和自噬标志蛋白LC3BⅡ的表达峰值时间点一致。免疫荧光结果表明,MAP-2、GFAP及Olig2与PI均有共定位的情况出现。(2)Nec-1预处理可以减轻损伤造成的组织结构破坏,主要表现为SCI+Nec-1组脊髓组织病理评分显著低于SCI组(P<0.01),损伤1w后前角运动神经元数量显著多于SCI组(P<0.01),脱髓鞘改变得到缓解(P<0.01)。(3)Nec-1预处理可以促进大鼠神经功能的恢复,主要表现为SCI+Nec-1组的BBB评分从损伤后1w开始明显高于SCI组(P<0.01)。(4)Nec-1预处理可以通过多种机制发挥神经保护作用:(a)减轻损伤造成的脊髓水肿,表现为SCI+Nec-1组的湿/干比重明显低于SCI组(P<0.01);(b)改善脊髓的微循环:SCI+Nec-1组脊髓组织内伊文氏蓝含量显著低于SCI组(P<0.01),前一组的脊髓缺血面积明显小于后一组(P<0.01):(c) Nec-1干预可以同时抑制细胞凋亡和自噬相关蛋白的表达(P<0.01)。结论:Necroptosis在大鼠SCI后病理演变过程中发挥了重要的作用。对动物模型给予necroptosis抑制剂Nec-1干预,可有效保护残存的神经组织,促进功能恢复。这将为创伤性SCI的临床试验提供有效的实验数据支持,给SCI患者的治疗带来新的希望。
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