潘德鋒, 劉劍鋒
(南華大學(xué)附屬第二醫(yī)院兒科,湖南衡陽(yáng)421001)
癲癇是一種慢性神經(jīng)系統(tǒng)疾病,它影響著各個(gè)年齡段的人,并給患者家庭及社會(huì)帶來(lái)沉重的經(jīng)濟(jì)和精神負(fù)擔(dān)。據(jù)估計(jì),全球有1 050萬(wàn)兒童患有癲癇病,80%的癲癇病患者生活在中低收入國(guó)家[1]。癲癇的病因復(fù)雜多樣,包括遺傳代謝因素、免疫異常、外傷、感染和系統(tǒng)性疾病等。抗癲癇藥可抑制癲癇發(fā)作或改善癥狀,而不能影響疾病的病理過(guò)程,并且約有30%的患者為難治性癲癇[2]。因而探討癲癇的發(fā)病機(jī)制,尋找新的抗癲癇藥物有著重要意義。
Janus激酶(Janus kinase,JAK)/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transducer and activator of transcription,STAT)信號(hào)通路是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一條由細(xì)胞因子刺激的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,參與細(xì)胞的增殖、分化、炎癥、凋亡以及免疫調(diào)節(jié)等許多重要的生物學(xué)過(guò)程[3]。JAK 通過(guò)結(jié)合受體感受胞外的信號(hào),如干擾素、白細(xì)胞介素和生長(zhǎng)因子等,并將信息傳送到STAT。磷酸化的STAT 能夠從胞內(nèi)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核并結(jié)合到啟動(dòng)子DNA 序列上,引起DNA 轉(zhuǎn)錄與活性水平發(fā)生改變,進(jìn)而影響細(xì)胞生長(zhǎng)、分化及死亡等基本細(xì)胞功能[4]。JAK2 和STAT3 主要表達(dá)在腦組織,研究表明腦損傷后激活的JAK/STAT 通路促進(jìn)了小膠質(zhì)細(xì)胞的活化、增殖,在中樞系統(tǒng)疾病中參與了炎癥和凋亡等多種病理過(guò)程[5]。目前對(duì)JAK2/STAT3 信號(hào)通路的研究主要集中在缺氧缺血性腦病,血液腫瘤,免疫功能紊亂和心血管疾病中[6-7],對(duì)于在發(fā)育期癲癇方面國(guó)內(nèi)外很少有報(bào)道。
xyloketal B(Xyl-B)是一種新型的海洋天然產(chǎn)物,是結(jié)構(gòu)新穎的苯并吡喃類化合物,最初從中國(guó)南海紅樹林內(nèi)生真菌中分離得到。Xyl-B 被證明具有多種生物醫(yī)學(xué)活性,包括抗神經(jīng)毒性,抗內(nèi)皮細(xì)胞氧化作用,抗神經(jīng)膠質(zhì)瘤及動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成,可用于神經(jīng)心血管疾病的治療[8-9]。研究證實(shí),Xyl-B可通過(guò)抑制TLR4/NF-κB 炎癥信號(hào)通路從而減少缺血引起的腦損傷[10],可以通過(guò)防止氧化型低密度脂蛋白(oxidized low-density lipoprotein,oxLDL)誘導(dǎo)的內(nèi)皮氧化損傷,從而治療動(dòng)脈粥樣硬化[11]。目前Xyl-B 是否在癲癇中有治療作用國(guó)內(nèi)外尚未有報(bào)道。由于癲癇后腦損傷與炎癥反應(yīng)及氧化應(yīng)激有關(guān),而JAK2/STAT3 信號(hào)通路在炎癥及氧化應(yīng)激反應(yīng)中扮演著重要的角色,因而我們猜想,Xyl-B 可能通過(guò)干預(yù)JAK2/STAT3 信號(hào)通路并對(duì)癲癇后腦損傷有保護(hù)作用。
本實(shí)驗(yàn)旨在通過(guò)建立發(fā)育期大鼠癲癇模型,觀察癲癇后JAK2/STAT3 信號(hào)通路和凋亡相關(guān)因子的表達(dá)變化、神經(jīng)元細(xì)胞的數(shù)量和小膠質(zhì)細(xì)胞活化情況,探討Xyl-B能夠通過(guò)調(diào)控JAK2/STAT3信號(hào)通路,抑制紅藻氨酸(kainic acid,KA)誘導(dǎo)的發(fā)育期大鼠癲癇,對(duì)腦損傷起到保護(hù)作用。
KA(Sigma);Xyl-B(中山大學(xué));p-JAK2、p-STAT3、TNF-α、IL-1β 和Bax 抗體(Abcam);caspase-3、Bcl-2 和β-actin 抗體(武漢博士德生物工程有限公司);免疫熒光NeuN 和Iba-1 抗體(Sigma);BCA 蛋白定量試劑盒、PVDF 膜和ECL 化學(xué)發(fā)光劑(上海碧云天公司);cDNA 逆轉(zhuǎn)錄及RT-qPCR 試劑盒(Promega);Trizol 試劑(北京柏萊斯特科技發(fā)展有限公司);蘇木素-伊紅染色液(浙江康泰生物科技有限公司)。
2.1 大鼠驚厥模型的建立及分組 40 只20 日齡健康SPF 級(jí)SD 雄性大鼠,體重60~80 g[南華大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供,許可證號(hào):SCXK(湘)2020-0002],隨機(jī)分為4 組,即對(duì)照(control)組、KA 組、KA+Xyl-B(10 mg/kg)組及KA+Xyl-B(20 mg/kg)組,每組10只。通過(guò)腹腔注射KA(15 mg/kg)制作大鼠癲癇模型。參考Racine 分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[12]:0 級(jí),無(wú)驚厥;Ⅰ級(jí),呆立不動(dòng)、眨眼,嘴和面部表現(xiàn)為抽動(dòng)、咀嚼樣動(dòng)作;Ⅱ級(jí),節(jié)律性點(diǎn)頭,前肢和/或尾伸展;Ⅲ級(jí):前肢陣攣,后退,刻板運(yùn)動(dòng);Ⅳ級(jí),前肢陣攣、抽搐伴后肢站立;Ⅴ級(jí),四肢抽動(dòng)、反復(fù)跌倒、全身陣攣。出現(xiàn)Ⅳ~Ⅴ級(jí)發(fā)作為造模成功。參考Pan 等[10]相關(guān)研究,KA 誘導(dǎo)癲癇前30 min 腹腔注射Xyl-B 干預(yù)治療。control 組僅注射生理鹽水。造模時(shí)有2只未出現(xiàn)驚厥發(fā)作,2只出現(xiàn)驚厥持續(xù)狀態(tài)而導(dǎo)致死亡,造模成功率為90%。最終每組選取8 只大鼠用于后續(xù)實(shí)驗(yàn),大鼠癲癇后24 h斷頭取腦,收集海馬組織。
2.2 免疫熒光觀察神經(jīng)元數(shù)量和活化的小膠質(zhì)細(xì)胞 將大鼠用異氟烷麻醉,固定頭和四肢,暴露心臟,灌流針插入左心尖,右心耳剪個(gè)小口,先予生理鹽水后予4%多聚甲醛灌流,直至肝臟變白,取出腦組織于4%多聚甲醛中浸泡24 h,后置于30%蔗糖溶液脫水,予OCT 包埋劑,在冰凍切片機(jī)上切成5 μm厚度組織片。組織片置于0.5%Triton X-100 室溫通透20 min;用含5%山羊血清室溫封閉切片1 h 以消除非特異性染色;分別加入NeuN 抗體和Iba-1 抗體(兔抗大鼠1∶250),4℃孵育過(guò)夜。將組織片用PBS洗3 次,加入熒光標(biāo)記的Ⅱ抗(1∶200),37℃避光孵育2 h,PBS 洗3 次后進(jìn)行封片,通過(guò)熒光顯微鏡觀察結(jié)果。鏡下對(duì)每張切片隨機(jī)選取5 個(gè)面積相同的高倍視野(×400 倍),計(jì)數(shù)每個(gè)視野NeuN 或Iba-1 染色陽(yáng)性細(xì)胞數(shù),取平均值即為成熟神經(jīng)元細(xì)胞數(shù)或活化的小膠質(zhì)細(xì)胞。
2.3 Western blot 檢測(cè)p-JAK2、p-STAT3、TNF-α、IL-1β、caspase-3、Bax 和Bcl-2 蛋白水平 大鼠癲癇后24 h 斷頭取腦,分離海馬組織,用玻璃棒充分勻漿。加入RIPA 裂解液與PMSF 蛋白酶抑制劑,再次勻漿直到組織充分破碎。4℃、8 000×g離心10 min,離心的上清液即是總蛋白。取上清液,BCA 法測(cè)定蛋白濃度。按說(shuō)明書配制分離膠和濃縮膠并放至電泳槽內(nèi)。樣品與5×Loading Buffer 按體積4∶1 混合,98℃煮沸5 min;上樣時(shí)蛋白總量保持一致。向電泳槽中先加入電泳液,恒壓電泳,蛋白從濃縮膠移動(dòng)到分離膠;電泳結(jié)束后取出電泳架,切去多余的分離膠及濃縮膠;在轉(zhuǎn)膜槽中加入轉(zhuǎn)膜液,將蛋白轉(zhuǎn)移到PVDF膜;轉(zhuǎn)膜結(jié)束后用PBS浸泡PVDF膜,后用5%脫脂牛奶封閉,室溫下水平搖床封閉2 h;棄去封閉液,分別加入Ⅰ抗[兔抗大鼠p-JAK2(1∶5 000)、兔抗大鼠p-STAT3(1∶3 000)、兔抗大鼠TNF-α(1∶1 000)、小鼠抗大鼠IL-1β(1∶1 000)、兔抗大鼠caspase-3(1∶1 000)、兔抗大鼠Bax(1∶1 000)和兔抗大鼠Bcl-2(1∶1 000)抗體],4℃孵育過(guò)夜;用PBST洗膜3次;敷Ⅱ抗:辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記的小鼠或兔Ⅱ抗(1∶5 000)在室溫下孵2 h,再次用PBST 清洗3 次;將ECL 發(fā)光劑中A 液和B 液按1∶1 等體積混合后滴加至PVDF 膜;用ImageQuant?LAS 4000 顯影儀掃描條帶;用ImageJ軟件分析蛋白條帶光密度。
2.4 RT-qPCR 檢 測(cè)JAK2、STAT3、TNF-α、IL-1β、caspase-3、Bax 和Bcl-2 mRNA 表達(dá)量 取分離的大腦海馬組織,加入Trizol 裂解液和氯仿,樣本分離為下層的紅色酚氯仿相,中間層以及無(wú)色水相上層。將水相上層RNA 轉(zhuǎn)移到無(wú)RNA 酶的離心管中。加等體積異丙醇混合以沉淀RNA。每1 mL Trizol 試劑裂解的樣品中加入1 mL 的75%乙醇,清洗RNA 沉淀。離心后吸去乙醇溶液,使RNA 沉淀在室溫中干燥后得到總RNA。用無(wú)RNA 酶的水溶解RNA,紫外吸收法測(cè)定RNA 濃度和純度。按照cDNA 合成試劑盒(Thermo Scientific)的說(shuō)明,加入樣本RNA、逆轉(zhuǎn)錄酶、上游引物和下游引物合成模板cDNA。按照RTqPCR 試劑盒的要求,加入cDNA、上游引物和下游引物在PCR 儀上進(jìn)行DNA 擴(kuò)增。RT-qPCR 循環(huán)擴(kuò)增條件如下:變性95℃,45 s;退火56℃,45 s;延伸72℃,1 min;30 個(gè)循環(huán),循環(huán)結(jié)束后4℃冷卻。所用引物序列見表1。
表1 RT-qPCR引物序列Table 1. The sequences of the primers for RT-qPCR
采用SPSS 20.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示。多組間均數(shù)比較采用單因素方差分析。以P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
發(fā)育期大鼠癲癇后24 h,免疫熒光觀察海馬CA1 區(qū)成熟神經(jīng)元數(shù)量和活化的小膠質(zhì)細(xì)胞。結(jié)果顯示,control 組可見較多的成熟神經(jīng)元(NeuN 陽(yáng)性細(xì)胞;圖1A)和少許活化小膠質(zhì)細(xì)胞(Iba-1 陽(yáng)性細(xì)胞;圖2A);KA組神經(jīng)元數(shù)量顯著減少(P<0.05),活化的小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量顯著增加(P<0.05),胞體肥大,突起增粗或融合,見圖1B 和圖2B;與KA 組比較,KA+Xyl-B(10 mg/kg)組神經(jīng)元數(shù)量增多(P<0.05),活化小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量減少,見圖1C和圖2C;與KA組比較,KA+Xyl-B(20 mg/kg)組神經(jīng)元數(shù)量顯著增多(P<0.05),而活化小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量顯著減少(P<0.05),細(xì)胞胞體瘦小,突起纖細(xì),分布稀疏,見圖1D和圖2D。
Figure 1. Mature neurons were observed by immunofluorescence for NeuN. The red arrows indicate NeuN positive cells. Scale bar =100 μm. A:control group;B:KA group;C:KA+Xyl-B(10 mg/kg)group;D:KA+Xyl-B(20 mg/kg)group. Mean±SD. n=5. *P<0.05 vs control group;#P<0.05 vs KA group;△P<0.05 vs KA+Xyl-B(10 mg/kg)group.圖1 免疫熒光觀察成熟的神經(jīng)元
Figure 2. Activated microglia were observed by immunofluorescence for Iba-1. The blue arrows indicate Iba-1 positive cells,and the area marked by the yellow arrows is a partially enlarged image. Scale bar=100 μm. A:control group;B:KA group;C:KA+Xyl-B(10 mg/kg)group;D:KA+Xyl-B(20 mg/kg)group. Mean±SD. n=5. *P<0.05 vs control group;#P<0.05 vs KA group;△P<0.05 vs KA+Xyl-B(10 mg/kg)group.圖2 免疫熒光觀察活化的小膠質(zhì)細(xì)胞
為了探討Xyl-B 對(duì)JAK2/STAT3 信號(hào)通路的影響,我們采用Western blot 測(cè)定了大鼠癲癇后24 h 大腦海馬p-JAK2、p-STAT3、TNF-α和IL-1β蛋白表達(dá)水平。結(jié)果如下:(1)癲癇后KA 組p-JAK2、p-STAT3、TNF-α 和IL-1β 蛋白水平較對(duì)照組顯著升高(P<0.05);(2)Xyl-B 干預(yù)組能抑制KA 誘導(dǎo)的蛋白表達(dá)增 加,其 中KA+Xyl-B(20 mg/kg)組p-JAK2、p-STAT3、TNF-α 和IL-1β 蛋白水平顯著低于KA 組(p<0.05);(3)進(jìn)一步比較顯示,KA+Xyl-B(20 mg/kg)組p-STAT3、TNF-α 和IL-1β 蛋白顯著低于KA+Xyl-B(10 mg/kg)組(P<0.05),見圖3。
為了進(jìn)一步探討Xyl-B 對(duì)JAK2/STAT3信號(hào)通路的影響,我們采用RT-qPCR 測(cè)定了發(fā)育期大鼠癲癇后24 h 海馬JAK2、STAT3、TNF-α 和IL-1β 的mRNA表達(dá)水平。結(jié)果如下:(1)癲癇后KA 組JAK2、STAT3、TNF-α 和IL-1β mRNA 表達(dá)較對(duì)照組顯著增高(P<0.05);(2)Xyl-B 干預(yù)治療能抑制KA 誘導(dǎo)的mRNA 表達(dá)增加,其中KA+Xyl-B(10 mg/kg)組JAK2和IL-1β 顯著低于KA 組,而KA+Xyl-B(20 mg/kg)組JAK2、STAT3、TNF-α 和IL-1β mRNA 表達(dá)均顯著低于KA 組(P<0.05);(3)進(jìn)一步比較顯示,KA+Xyl-B(20 mg/kg)組STAT3 和TNF-α mRNA 表達(dá)顯著低于KA+Xyl-B(10 mg/kg)組(P<0.05),見圖4。
Figure 4. The mRNA expression of JAK2,STAT3,TNF-α and IL-1β in the hippocampus after epilepsy was detected by RT-qPCR. Mean±SD. n=8. *P<0.05 vs control group;#P<0.05 vs KA group;△P<0.05 vs KA+Xyl-B(10 mg/kg)group.圖4 RT-qPCR檢測(cè)癲癇后海馬區(qū)JAK2、STAT3、TNF-α和IL-1β的mRNA表達(dá)量
為了探討Xyl-B 對(duì)細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白的影響,我們采用Western blot 測(cè)定了caspase-3、Bax 和Bcl2 蛋白表達(dá)水平。結(jié)果如下:(1)癲癇后KA 組caspase-3和Bax 蛋白表達(dá)顯著增加(P<0.05),而Xyl-B(10 mg/kg 或20 mg/kg)干預(yù)能顯著抑制蛋白的增加(P<0.05);(2)癲癇后KA 組Bcl-2 蛋白表達(dá)顯著減少(P<0.05),而Xyl-B(10 mg/kg 或20 mg/kg)干預(yù)能顯著增加Bcl-2 蛋白的表達(dá)(P<0.05);(3)KA+Xyl-B(20 mg/kg)組caspase-3 蛋白表達(dá)顯著低于KA+Xyl-B(10 mg/kg)組(P<0.05),見圖5。
為了進(jìn)一步探討Xyl-B 對(duì)細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白的影響,我們采用RT-qPCR 測(cè)定了caspase-3、Bax 和Bcl-2 的mRNA 表達(dá)水平。結(jié)果如下:(1)與control組比較,癲癇后KA 組caspase-3 和Bax mRNA 表達(dá)顯著增加(P<0.05);(2)與KA 組比較,Xyl-B(10 mg/kg)干預(yù)組Bax 表達(dá)顯著降低(P<0.05),而Xyl-B(20 mg/kg)干預(yù)組caspase-3、Bax 和Bcl2 表達(dá)均顯著降低(P<0.05);(3)進(jìn)一步比較顯示,KA+Xyl-B(20 mg/kg)組caspase-3 和Bax mRNA 表達(dá)顯著低于KA+Xyl-B(10 mg/kg)組(P<0.05),見圖6。
癲癇是常見的神經(jīng)系統(tǒng)疾病,具有突發(fā)性、反復(fù)發(fā)作和暫時(shí)性腦功能紊亂等特征。目前癲癇的發(fā)病機(jī)制尚不明確,現(xiàn)有的抗癲癇藥物主要通過(guò)調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)受體(如谷氨酸、γ-氨基丁酸和乙酰膽堿受體)或離子通道從而抑制神經(jīng)元興奮性[13-14],而不能從癲癇的發(fā)病機(jī)制去治愈該病。在本實(shí)驗(yàn)中,我們選擇了KA 誘導(dǎo)大鼠癲癇模型,因?yàn)樵撃P皖愃朴谌祟愶D葉癲癇模型,重復(fù)性好,且該模型與小膠質(zhì)細(xì)胞的活化和炎癥通路的激活有關(guān)[15],因而其病理過(guò)程及干預(yù)治療對(duì)臨床有指導(dǎo)作用。
Figure 5. The protein expression levels of caspase-3,Bax and Bcl-2 in the hippocampus after epilepsy were detected by Western blot. Mean±SD. n=8. *P<0.05 vs control group;#P<0.05 vs KA group;△P<0.05 vs KA+Xyl-B(10 mg/kg)group.圖5 Western blot檢測(cè)癲癇后海馬區(qū)caspase-3、Bax和Bcl2蛋白表達(dá)量
Figure 6. The mRNA expression of caspase-3,Bax and Bcl-2 in the hippocampus after epilepsy was detected by RTqPCR. Mean±SD. n=8. *P<0.05 vs control group;#P<0.05 vs KA group;△P<0.05 vs KA+Xyl-B(10 mg/kg)group.圖6 RT-qPCR 檢測(cè)癲癇后海馬區(qū)caspase-3、Bax 和Bcl-2的mRNA表達(dá)量
小膠質(zhì)細(xì)胞占神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞總數(shù)的5%~20%,是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中免疫應(yīng)答的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。在正常情況下,小膠質(zhì)細(xì)胞處于靜止?fàn)顟B(tài),受到異常刺激時(shí)可被激活,迅速增殖并遷移到受傷的部位,介導(dǎo)神經(jīng)炎癥以及誘導(dǎo)神經(jīng)元凋亡[16]。因此,抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的激活和增殖可能是減輕癲癇后損傷的有效措施。在本實(shí)驗(yàn)中,我們用KA 誘導(dǎo)大鼠癲癇模型,免疫熒光結(jié)果顯示癲癇后活化的小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量明顯增多,而成熟的神經(jīng)元細(xì)胞明顯減少,證實(shí)了小膠質(zhì)細(xì)胞的活化參與了癲癇的病理過(guò)程。具體機(jī)制考慮激活后的小膠質(zhì)細(xì)胞可以分泌大量的炎癥因子和神經(jīng)毒性化合物,包括一氧化氮、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白細(xì)胞介素6(interleukin-6,IL-6)和活性氧簇(reactive oxygen species,ROS),會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞毒性作用,破壞神經(jīng)細(xì)胞和血腦屏障,引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)的局部或廣泛損傷[17]。有研究顯示,TNF-α轉(zhuǎn)基因小鼠會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的神經(jīng)炎癥并表現(xiàn)出神經(jīng)退行性疾病癥狀[18],同時(shí)炎癥因子的產(chǎn)生可以進(jìn)一步激活小膠質(zhì)細(xì)胞,促進(jìn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的病理過(guò)程,可引起癲癇發(fā)作并加重癲癇后腦損傷[19]。
JAK2/STAT3 是一條重要的炎癥反應(yīng)相關(guān)通路,該通路的激活可進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄,調(diào)控炎性反應(yīng)和凋亡因子表達(dá)。JAK2 是非受體型酪氨酸蛋白激酶家族的一種,STAT3 是一種脫核苷酸結(jié)合蛋白,是JAK2 的底物和下游因子[20]。JAK2 和STAT3 廣泛分布在整個(gè)中樞神經(jīng)系統(tǒng),可以被許多細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子(如白細(xì)胞介素、集落刺激因子、生長(zhǎng)激素等)所激活,活化后的JAK2 可激活STAT3,通過(guò)各種靶蛋白的酪氨酸殘基使膜外刺激信號(hào)傳導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi),導(dǎo)致JAK2 和STAT3 磷酸化,p-STAT3 二聚化并轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中,可結(jié)合特異性啟動(dòng)子序列并調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄[21]。本研究Western blot和RT-qPCR結(jié)果顯示,癲癇后JAK2/STAT3信號(hào)通路及凋亡蛋白caspase-3 和Bax 表達(dá)顯著增高,說(shuō)明JAK2/STAT3 信號(hào)通路參與癲癇的病理過(guò)程。具體機(jī)制考慮如下:(1)JAK2/STAT3 信號(hào)激活可促進(jìn)下游炎癥因子TNF-α 和IL-1β 的表達(dá),同時(shí)TNF-α 和IL-1β 的高表達(dá)可結(jié)合它的受體,反過(guò)來(lái)進(jìn)一步激活JAK2 和STAT3 并導(dǎo)致其磷酸化,p-JAK2 和p-STAT3與DNA 的結(jié)合增加了細(xì)胞因子基因的表達(dá)并產(chǎn)生更多的細(xì)胞因子,這種惡性循環(huán)可以導(dǎo)致難以控制的持續(xù)炎癥[22]。(2)JAK2/STAT3 調(diào)控的下游信號(hào)也包括細(xì)胞凋亡靶點(diǎn)caspase-3、Bax 和Bcl-2 家族蛋白,因而JAK2/STAT3 的激活可以導(dǎo)致神經(jīng)元的凋亡,減少神經(jīng)元數(shù)量,并加重腦損傷的病理過(guò)程[23]。(3)JAK2/STAT3 信號(hào)通路可介導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞活化,而活化的小膠質(zhì)細(xì)胞可分泌TNF-α 和IL-1β,導(dǎo)致神經(jīng)炎癥及癲癇后腦損傷。Yang 等[24]的研究表明,在新生鼠的缺氧缺血性腦病中,JAK2/STAT3 信號(hào)通路可通過(guò)增加IL-1β 的表達(dá)從而導(dǎo)致腦損傷和行為異常;Liu 等[25]的研究表明,抑制JAK2/STAT3 信號(hào)通路可以減少驚厥性腦損傷。這些研究結(jié)果與本研究保持一致。
Xyl-B 是從中國(guó)南海紅樹林真菌Xylariasp. 中分離的天然化合物,具有抗氧化、保護(hù)血管內(nèi)皮、抗炎和抗凋亡能力,如抑制NADPH 氧化酶、上調(diào)血紅素加氧酶1(heme oxygenase 1,HO-1)、抑制L 型鈣離子通道、增加Bcl-1/Bax比值、下調(diào)TLR4受體等[26]。目前,對(duì)Xyl-B 的研究主要集中在缺血性腦卒中、動(dòng)脈粥樣硬化、新生兒缺氧缺血性腦病等,國(guó)內(nèi)外還沒有關(guān)于癲癇方面的報(bào)道。在本實(shí)驗(yàn)中,觀察到癲癇后KA 組活化的小膠質(zhì)細(xì)胞顯著增多,而神經(jīng)元數(shù)量顯著減少;JAK2/STAT3炎癥通路、凋亡蛋白caspase-3 和Bax 表達(dá)顯著增多,抗凋亡蛋白Bcl-2 的表達(dá)顯著減少;而Xyl-B 能逆轉(zhuǎn)這些病理過(guò)程,從而對(duì)癲癇后腦損傷起到保護(hù)作用。具體作用機(jī)制考慮如下:(1)Xyl-B 通過(guò)抑制JAK2/STAT3 信號(hào)通路來(lái)降低炎癥因子表達(dá)和小膠質(zhì)細(xì)胞的活化;在大鼠缺血模型中,注入了JAK2 磷酸化抑制劑AG490,減少了梗死面積及細(xì)胞凋亡細(xì)胞,并改善了神經(jīng)功能[27],這表明阻斷JAK2 和下游STAT3 的磷酸化作用具有神經(jīng)保護(hù)作用,與本文的研究一致。(2)通過(guò)增加抗凋亡蛋白的合成來(lái)抑制線粒體損傷和凋亡程序的啟動(dòng),從而增加存活神經(jīng)元的數(shù)量[28]。(3)通過(guò)抗氧化應(yīng)激通路徑提高抗氧化蛋白酶的表達(dá);Zhou 等[29]的研究表明,Xyl-B 可以通過(guò)多種途徑抑制活性氧ROS 和活性氮RNS的生成,抑制NADPH 氧化酶和內(nèi)源性抗氧化劑,從而減少癲癇所致的氧化損傷過(guò)程。(4)還有報(bào)道指出,Xyl-B可以在發(fā)作期間阻斷過(guò)多的鈣離子內(nèi)流,從而減少癲癇的發(fā)作。由于實(shí)驗(yàn)的局限性,沒有對(duì)鈣離子通道的作用進(jìn)行研究。同時(shí)從本研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,Xyl-B 在劑量為20 mg/kg 時(shí)比10 mg/kg治療效果更好,說(shuō)明Xyl-B減輕癲癇后腦損傷的作用可能有劑量依賴性。
總之,Xyl-B 能抑制大鼠癲癇后JAK2/STAT3 炎癥通路的激活,抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化和凋亡蛋白的表達(dá),增加抗凋亡蛋白和存活的神經(jīng)元。本研究揭示了Xyl-B 能抑制KA 誘導(dǎo)的發(fā)育期大鼠癲癇,減輕癲癇后腦損傷,也為臨床上新的抗癲癇藥物的開發(fā)提供了參考資料。