徐汪洋,王業(yè)楊,張輝,黃麗珊
廣東省第二人民醫(yī)院骨科中心,廣州 515000
脊髓損傷(spinal cord injury,SCI)是一種破壞性的創(chuàng)傷[1],可導(dǎo)致神經(jīng)功能缺損[2]、癱瘓,甚至死亡[3]。星形膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中一類重要的膠質(zhì)細(xì)胞,對(duì)保護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)元非常重要[4-5],成為近年來SCI修復(fù)的研究熱點(diǎn)[6]。Tribbles同源蛋白3(Tribbles homologue 3,TRB3)是一種細(xì)胞轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子,參與調(diào)控細(xì)胞增殖、分化和凋亡,與機(jī)體炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激和腫瘤代謝等多種過程密切相關(guān)[7]。研究發(fā)現(xiàn),TRB3表達(dá)下調(diào)對(duì)全腦缺血再灌注損傷所致大鼠神經(jīng)元凋亡具有保護(hù)作用[8-9],但目前其對(duì)SCI的作用研究較少。本研究旨在探討TRB3對(duì)氧糖剝奪/再灌注(oxygen-glucose deprivation/reoxygenation,OGD/R)誘導(dǎo)的大鼠脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞損傷的影響,以為治療SCI引起的星形膠質(zhì)細(xì)胞損傷及多種炎癥反應(yīng)提供靶點(diǎn)。
1.1 主要試劑 D M E M/F 1 2 培養(yǎng)基、胎牛血清(美國Gibco公司);TRB3 shRNA慢病毒(上海GenePharma公司);CCK-8試劑盒(江蘇凱基生物技術(shù)股份有限公司);乳酸脫氫酶(l a c t i c dehydrogenase,LDH)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)試劑盒(南京建成生物工程研究所);腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1,IL-1β) ELISA試劑盒(武漢博士德生物工程有限公司);Annexin V-FITC/PI試劑盒(上海翊圣生物科技有限公司);Trizol試劑、Revert Aid第一鏈cDNA synthesis反轉(zhuǎn)錄試劑盒(日本TaKaRa公司);BCA蛋白濃度測定試劑盒(碧云天生物技術(shù)研究所);ECL化學(xué)發(fā)光試劑、PVDF膜(美國Millipore公司);細(xì)胞核蛋白提取試劑盒(北京索萊寶科技有限公司);抗TRB3抗體、抗核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)抗體、抗β-actin兔克隆抗體、抗GFAP抗體(英國Abcam公司);HRP標(biāo)記的山羊抗兔IgG、FITC標(biāo)記的羊抗兔IgG(北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司);白樺脂酸(betulinic acid,BA) (美國MedChemExpress公司)。
1.2 大鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞的分離培養(yǎng)和鑒定 新生SD雄性大鼠20只,由廣東省醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供[實(shí)驗(yàn)動(dòng)物許可證號(hào):SYXK(粵)2013-0011]。本研究通過廣東省第二人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審批(20200622-GZSKJ-14),實(shí)驗(yàn)過程符合國家和單位有關(guān)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的管理和使用規(guī)定。參照Liu等[10]的方法,從新生2 d的SD大鼠中分離培養(yǎng)脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞。無菌條件下剖開大鼠椎管,小心剝離脊膜和血管,分離出脊髓組織,剪成細(xì)小碎塊,加入0.125%胰蛋白酶反復(fù)消化,然后加入含10%胎牛血清的DMEM/F12培養(yǎng)液終止消化,用200目篩網(wǎng)過濾后制成細(xì)胞懸液。細(xì)胞以1×105個(gè)/cm2密度接種于培養(yǎng)瓶中,于37 ℃、5% CO2條件下培養(yǎng),每2 d換液1次,至第9天細(xì)胞基本融合成片,換液后于37 ℃搖床上240 r/min振蕩培養(yǎng)24 h,棄上清(主要是小膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞),每2 d振蕩1次,重復(fù)2次。收集貼壁細(xì)胞,PBS洗滌,加入新鮮培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)1 d,經(jīng)胰蛋白酶消化傳代,取生長狀態(tài)良好的第3代細(xì)胞,采用GFAP免疫熒光法進(jìn)行鑒定,純度超過90%可用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
1.3 GFAP免疫熒光法鑒定大鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞 分離培養(yǎng)的大鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞爬片,培養(yǎng)24 h,棄掉培養(yǎng)液,PBS洗滌1次;用4%多聚甲醛溶液固定20 min,PBS洗滌3次;用5% BSA室溫下封閉2 h,加入GFAP一抗(1:500)4 ℃孵育過夜;次日PBS洗滌3次,滴加FITC標(biāo)記的羊抗兔IgG(1:200)室溫孵育2 h;洗滌后加入DAPI室溫孵育20 min,對(duì)細(xì)胞核進(jìn)行染色。洗滌后于激光共聚焦顯微鏡下觀察并拍照。
1.4 TRB3 shRNA慢病毒感染細(xì)胞及分組 將脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞分為對(duì)照組(不做任何處理)、Scramble組(感染陰性對(duì)照慢病毒)與shTRB3組(感染TRB3 shRNA慢病毒)。將細(xì)胞于6孔板中培養(yǎng),待融合度達(dá)50%時(shí),根據(jù)慢病毒使用說明書對(duì)細(xì)胞進(jìn)行感染,步驟如下:吸出孔內(nèi)培養(yǎng)基,添加感染復(fù)數(shù)(multiplicity of infection,MOI)為20的慢病毒,繼續(xù)培養(yǎng)12 h。次日更換培養(yǎng)基,繼續(xù)培養(yǎng)48 h,收集細(xì)胞總RNA及總蛋白,采用Real-time PCR及Western blotting檢測各組細(xì)胞中TRB3 mRNA及蛋白水平,確定TRB3 shRNA慢病毒干擾效率。
1.5 OGD/R細(xì)胞模型建立及分組 參照Sun等[11]的方法建立脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞OGD/R模型。細(xì)胞用PBS洗滌后,于1% O2、5% CO2、37 ℃無糖DMEM/F12培養(yǎng)基中培養(yǎng)6 h,然后于正常條件下在正常培養(yǎng)基中培養(yǎng)24 h進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)檢測。
將細(xì)胞分為對(duì)照組(正常培養(yǎng))、OGD/R組(進(jìn)行OGD/R處理)、shTRB3組(感染TRB3 shRNA慢病毒)、Scramble組(感染陰性對(duì)照慢病毒)、OGD/R+shTRB3組(感染TRB3 shRNA慢病毒后,進(jìn)行OGD/R處理)與OGD/R+Scramble組(感染陰性對(duì)照慢病毒后,進(jìn)行OGD/R處理)。對(duì)于BA處理實(shí)驗(yàn),OGD/R組和OGD/R+shTRB3組細(xì)胞在1% O2、5%CO2、37 ℃的無糖DMEM/F12培養(yǎng)基中培養(yǎng)6h后,加入20 μmol/L BA繼續(xù)培養(yǎng)24 h。
1.5.1 流式細(xì)胞術(shù)檢測細(xì)胞凋亡情況 收集各組細(xì)胞并調(diào)整細(xì)胞密度至1×106個(gè)/ml,用預(yù)冷的PBS洗滌3次,加入300 μl結(jié)合緩沖液,按照試劑盒說明書步驟按順序加入Annexin-V及PI,室溫避光孵育5 min,采用流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞凋亡情況。
1.5.2 CCK-8法檢測細(xì)胞活性 將脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞接種于96孔板(1×105個(gè)/ml)中,于37 ℃、5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h,按照上述分組進(jìn)行相應(yīng)處理后,每孔加入10 μl CCK-8溶液繼續(xù)培養(yǎng)2 h,于450 nm波長處測定吸光度值(OD),每組3個(gè)復(fù)孔,實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)3次。
1.5.3 細(xì)胞培養(yǎng)液LDH漏出率測定 收集各組細(xì)胞培養(yǎng)上清及細(xì)胞裂解物,用LDH活性檢測試劑盒測定各組OD值,具體參照試劑盒說明書步驟操作,重復(fù)3次。細(xì)胞培養(yǎng)液LDH漏出率(%)=培養(yǎng)液OD值/(培養(yǎng)液OD值+細(xì)胞勻漿液OD值)×100%。
1.5.4 SOD活性、MDA含量測定 收集各組細(xì)胞培養(yǎng)上清,分別用黃嘌呤氧化酶法和硫代巴比妥酸法檢測SOD活性和MDA含量,按照SOD、MDA試劑盒說明書步驟操作。
1.5.5 ELISA法檢測炎性因子IL-1β和TNF-α水平收集各組細(xì)胞培養(yǎng)上清,用ELISA試劑盒檢測炎性因子IL-1β和TNF-α的分泌量,具體按照試劑盒說明書步驟操作,重復(fù)3次。
1.5.6 Real-time PCR檢測TRB3 mRNA相對(duì)表達(dá)量用Trizol提取細(xì)胞總RNA,反轉(zhuǎn)錄成cDNA,以cDNA為模板進(jìn)行擴(kuò)增,按照Revert Aid第一鏈cDNA synthesis反轉(zhuǎn)錄試劑盒說明書步驟操作。反應(yīng)條件:90 ℃ 10 min;94 ℃變性15 s,60 ℃退火30 s,72 ℃延伸30 s,40個(gè)循環(huán)。以GAPDH為內(nèi)參,采用2-ΔΔCt法計(jì)算TRB3 mRNA相對(duì)表達(dá)量。引物由上海生工生物工程股份有限公司合成,序列如下:TRB3上游5'-TCCGTAGAGGGACCTTTGCC-3',下游5'-CCTCAACCAGGGATGTAGCAG-3';GAPDH上游5'-AGGTCGGTGTCAACGGATTT-3',下游5'-CAGCATCAAAGGTGGAGGAA-3'。
1.5.7 Western blotting檢測TRB3、NF-κB p65蛋白表達(dá)水平 收集各組細(xì)胞,PBS洗滌后,加入RIPA裂解液裂解細(xì)胞,提取總蛋白,用BCA法測定總蛋白濃度。對(duì)于細(xì)胞核NF-κB p65的檢測,使用核蛋白提取試劑盒提取細(xì)胞核蛋白,并測定濃度。取20 μg總蛋白行SDS-PAGE電泳,轉(zhuǎn)膜,5%脫脂奶粉封閉,加入相應(yīng)一抗孵育。對(duì)于TRB3 shRNA慢病毒感染效率的檢測,使用抗TRB3抗體(1:1000)孵育;對(duì)于細(xì)胞內(nèi)NF-κB信號(hào)通路的檢測,使用抗NF-κB p65抗體(1:500)孵育。洗膜后加入HRP標(biāo)記的山羊抗兔IgG二抗(1:5000)孵育2 h。ECL化學(xué)發(fā)光法顯影,ImageJ軟件測定灰度值,以β-actin為內(nèi)參,分析目的蛋白的相對(duì)表達(dá)量,每個(gè)樣本重復(fù)3次。
1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料以表示,兩組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),多組間比較采用單因素方差分析,進(jìn)一步兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1 大鼠脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞鑒定 光鏡下觀察顯示,培養(yǎng)3 d時(shí),脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞主要呈梭形或星形,形狀多不規(guī)則,細(xì)胞質(zhì)豐富,細(xì)胞核大(圖1)。隨機(jī)選取5個(gè)視野,計(jì)數(shù)GFAP陽性細(xì)胞和總細(xì)胞,陽性細(xì)胞率達(dá)95%以上,可用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
圖1 純化培養(yǎng)的大鼠脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞GFAP熒光染色Fig.1 Purified and cultured astrocytes in rat spinal cord(GFAP fluorescence staining)
2.2 OGD/R處理對(duì)大鼠脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞中TRB3表達(dá)的影響 與對(duì)照組比較,OGD/R組星形膠質(zhì)細(xì)胞中TRB3 mRNA(2.15±0.12vs. 1.00±0.05)和蛋白(2.10±0.16vs. 1.00±0.08)表達(dá)水平升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,圖2)。
圖2 OGD/R處理后大鼠脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞中TRB3 mRNA和蛋白表達(dá)情況(n=3)Fig.2 The mRNA and protein expression levels of TRB3 in rat spinal astrocytes after OGD/R treatment (n=3)
2.3 TRB3沉默對(duì)OGD/R誘導(dǎo)的大鼠脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞凋亡的影響 為進(jìn)一步研究TRB3的作用,使用TRB3 shRNA慢病毒感染星形膠質(zhì)細(xì)胞,并對(duì)TRB3 shRNA慢病毒干擾效率進(jìn)行檢測,結(jié)果顯示,與對(duì)照組比較,Scramble組星形膠質(zhì)細(xì)胞中TRB3 mRNA和蛋白表達(dá)水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),shTRB3組星形膠質(zhì)細(xì)胞中TRB3 mRNA(0.30±0.07vs.1.00±0.10)和蛋白(0.30±0.04vs. 1.00±0.06)表達(dá)水平明顯降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,圖3A、B),表明TRB3 shRNA慢病毒感染成功。
流式細(xì)胞術(shù)檢測結(jié)果顯示, 與對(duì)照組(2.4%±0.2%)比較,Scramble組(3.2%±0.4%)和shTRB3組(3.5%±0.5%)星形膠質(zhì)細(xì)胞凋亡率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),OGD/R組(24.9%±1.1%)、OGD/R+Scramble組(24.8%±1.5%)和OGD/R+shTRB3組(13.4%±0.2%)星形膠質(zhì)細(xì)胞凋亡率明顯增高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);而OGD/R+shTRB3組星形膠質(zhì)細(xì)胞凋亡率明顯低于OGD/R組和OGD/R+Scramble組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,圖3C)。
圖3 TRB3沉默對(duì)OGD/R誘導(dǎo)的大鼠脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞凋亡的影響(n=3)Fig.3 Effects of TRB3 silencing on the OGD/R-induced apoptosis in rat spinal astrocytes (n=3)
2.4 TRB3沉默對(duì)OGD/R誘導(dǎo)的大鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞活性、LDH漏出率、MDA含量及SOD活性的影響 與對(duì)照組比較,Scramble組和shTRB3組細(xì)胞活性、LDH漏出率、MDA含量、SOD活性差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),OGD/R組、OGD/R+Scramble組和OGD/R+shTRB3組細(xì)胞活性、SOD活性明顯降低,LDH漏出率、MDA含量明顯增高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);與OGD/R組和OGD/R+Scramble組比較,OGD/R+shTRB3組細(xì)胞活性、SOD活性明顯升高,LDH漏出率、MDA含量明顯降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,表1)。
表1 TRB3沉默對(duì)OGD/R誘導(dǎo)的大鼠脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞活性、LDH漏出率、MDA含量及SOD活性的影響(±s,n=6)Tab.1 Effects of TRB3 silencing on cell viability and LDH leakage rate, SOD activity and MDA content in OGD/R-induced rat spinal astrocytes (±s, n=6)
TRB3. Tribbles同源蛋白3;OGD/R. 氧糖剝奪/再灌注;LDH. 乳酸脫氫酶;MDA. 丙二醛;SOD. 超氧化物歧化酶;與對(duì)照組比較,(1)P<0.05;與Scramble組比較,(2)P<0.05;與shTRB3組比較,(3)P<0.05;與OGD/R組比較,(4)P<0.05;與OGD/R+Scramble組比較,(5)P<0.05。
組別細(xì)胞活性(%)LDH漏出率(%)MDA含量(nmol/ml)SOD活性(ng/ml)對(duì)照組100.0±6.216.53±0.602.15±0.172.97±0.11 Scramble組99.0±3.617.50±0.362.56±0.263.07±0.02 shTRB3組109.0±3.018.80±0.532.51±0.163.19±0.10 OGD/R組47.0±6.6(1)(2)(3)43.17±2.20(1)(2)(3)5.49±0.167(1)(2)(3)1.42±0.12(1)(2)(3)OGD/R+Scramble組49.0±5.6(1)(2)(3)47.13±1.50(1)(2)(3)5.57±0.15(1)(2)(3)1.44±0.09(1)(2)(3)OGD/R+shTRB3組82.7±6.1(1)(2)(3)(4)(5)25.63±1.05(1)(2)(3)(4)(5)3.44±0.23(1)(2)(3)(4)(5)2.25±0.19(1)(2)(3)(4)(5)F 76.28371.5190.8144.4 P<0.001<0.001<0.001<0.001
2.5 TRB3沉默對(duì)OGD/R誘導(dǎo)的大鼠脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞中TNF-α、IL-1β水平的影響 與對(duì)照組比較,Scramble組和shTRB3組星形膠質(zhì)細(xì)胞中TNF-α、IL-1β水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),OGD/R組、OGD/R+Scramble組和OGD/R+shTRB3組星形膠質(zhì)細(xì)胞中TNF-α、IL-1β水平明顯增高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);與OGD/R組和OGD/R+Scramble組比較,OGD/R+shTRB3組星形膠質(zhì)細(xì)胞中TNF-α、IL-1β水平明顯降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,表2)。
表2 TRB3沉默對(duì)OGD/R誘導(dǎo)的大鼠脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞中TNF-α和IL-1β水平的影響(ng/ml,±s,n=6)Tab.2 Effects of TRB3 silencing on the TNF-α and IL-1β levels in OGD/R-induced rat spinal astrocytes (ng/ml, ±s,n=6)
表2 TRB3沉默對(duì)OGD/R誘導(dǎo)的大鼠脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞中TNF-α和IL-1β水平的影響(ng/ml,±s,n=6)Tab.2 Effects of TRB3 silencing on the TNF-α and IL-1β levels in OGD/R-induced rat spinal astrocytes (ng/ml, ±s,n=6)
TRB3. Tribbles同源蛋白3;OGD/R. 氧糖剝奪/再灌注;TNF-α. 腫瘤壞死因子-α;IL-1β. 白細(xì)胞介素-1β;與對(duì)照組比較,(1)P<0.05;與Scramble組比較,(2)P<0.05;與shTRB3組比較,(3)P<0.05;與OGD/R組比較,(4)P<0.05;與OGD/R+Scramble組比較,(5)P<0.05。
組別TNF-αIL-1β對(duì)照組0.24±0.010.13±0.01 Scramble組0.24±0.020.14±0.00 shTRB3組0.27±0.010.15±0.01 OGD/R組0.42±0.02(1)(2)(3)0.31±0.02(1)(2)(3)OGD/R+Scramble組 0.43±0.02(1)(2)(3)0.32±0.01(1)(2)(3)OGD/R+shTRB3組 0.31±0.03(1)(2)(3)(4)(5) 0.22±0.02(1)(2)(3)(4)(5)F 71.86115.10 P<0.001<0.001
2.6 NF-κB p65參與TRB3沉默對(duì)OGD/R誘導(dǎo)的大鼠脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞凋亡的調(diào)節(jié) 為進(jìn)一步研究TRB3調(diào)節(jié)OGD/R誘導(dǎo)的大鼠脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞凋亡的作用機(jī)制,對(duì)NF-κB信號(hào)通路進(jìn)行檢測,結(jié)果顯示,各組星形膠質(zhì)細(xì)胞中細(xì)胞質(zhì)總NF-κB p65蛋白表達(dá)水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。與對(duì)照組和Scramble組比較,shTRB3組星形膠質(zhì)細(xì)胞中細(xì)胞核NF-κB p65蛋白表達(dá)水平明顯降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);與shTRB3組比較,OGD/R處理明顯提高星形膠質(zhì)細(xì)胞中細(xì)胞核NF-κB p65蛋白的表達(dá)水平,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);與OGD/R組和OGD/R+Scramble組比較,OGD/R+shTRB3組星形膠質(zhì)細(xì)胞中細(xì)胞核NF-κB p65蛋白表達(dá)水平明顯降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,圖4A)。進(jìn)一步使用NF-κB激動(dòng)劑BA處理OGD/R誘導(dǎo)的細(xì)胞,結(jié)果顯示,與OGD/R組比較,BA處理能明顯提高細(xì)胞凋亡率(36.15%±0.87%vs. 24.70%±1.05%,P<0.05);與OGD/R+shTRB3組比較,BA處理能逆轉(zhuǎn)TRB3 shRNA慢病毒感染對(duì)OGD/R誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡的抑制作用(13.91%±1.20%vs. 22.00%±1.04%,P<0.05,圖4B)。
圖4 NF-κB p65參與TRB3沉默對(duì)OGD/R誘導(dǎo)的大鼠脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞凋亡的調(diào)節(jié)(n=3)Fig.4 NF-κB p65 participates in the regulation of TRB3 silencing on OGD/R induced rat spinal astrocytes apoptosis (n=3)
SCI可造成嚴(yán)重的神經(jīng)損傷,并可進(jìn)一步導(dǎo)致認(rèn)知功能喪失、肢體運(yùn)動(dòng)障礙甚至癱瘓,給患者帶來巨大的痛苦[12]。氧化應(yīng)激反應(yīng)、炎癥反應(yīng)及神經(jīng)細(xì)胞凋亡在SCI的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮重要作用[13]。TRB3是Tribbles同源蛋白家族成員之一,而TRB3基因?qū)儆趦?nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)基因,多種應(yīng)激條件如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、營養(yǎng)不足及氧化應(yīng)激等均能調(diào)控其在細(xì)胞中的表達(dá)[14-15]。研究發(fā)現(xiàn),TRB3可激活I(lǐng)L-6,使細(xì)胞抵抗棕櫚酸鹽誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。而TRB3表達(dá)下調(diào)可阻止細(xì)胞因子誘導(dǎo)的Bcl-2相關(guān)X蛋白(BAX)的構(gòu)型變化,抑制細(xì)胞凋亡。在全腦缺血再灌注大鼠中,TRB3表達(dá)下調(diào)可抑制全腦缺血再灌注損傷導(dǎo)致的神經(jīng)元凋亡[9]。本研究建立OGD/R星形膠質(zhì)細(xì)胞模型,模擬體內(nèi)脊髓缺血再灌注損傷后星形膠質(zhì)細(xì)胞的病理變化,發(fā)現(xiàn)TRB3在大鼠脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞OGD/R模型中表達(dá)增加,提示TRB3可能在星形膠質(zhì)細(xì)胞OGD/R損傷過程中發(fā)揮重要作用;采用TRB3 shRNA慢病毒感染細(xì)胞沉默TRB3的表達(dá),進(jìn)一步確定TRB3沉默可明顯提高OGD/R誘導(dǎo)的星形膠質(zhì)細(xì)胞的活性和細(xì)胞中SOD的活性,抑制LDH漏出,減少M(fèi)DA的生成,從而減輕OGD/R對(duì)細(xì)胞的損傷。MDA和SOD是目前公認(rèn)的SCI后能反映氧自由基水平的指標(biāo)[16],前者為脂質(zhì)過氧化的最終產(chǎn)物,后者為細(xì)胞內(nèi)主要的抗氧化酶。發(fā)生SCI后,減少M(fèi)DA的生成、提高SOD的活性可減輕脂質(zhì)過氧化反應(yīng)及抑制自由基的釋放,從而減輕脊髓受到的繼發(fā)性損傷,為損傷脊髓的修復(fù)創(chuàng)造較好的環(huán)境[17]。
SCI可引起神經(jīng)元凋亡增加,并可通過多種調(diào)節(jié)途徑加重繼發(fā)性SCI,導(dǎo)致不可逆的脊髓功能障礙[18]。本研究發(fā)現(xiàn),OGD/R誘導(dǎo)大鼠脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞損傷后,細(xì)胞凋亡增加,而TRB3沉默可明顯抑制OGD/R誘導(dǎo)的星形膠質(zhì)細(xì)胞凋亡。TRB3是C/EBP同源蛋白(CHOP)的靶標(biāo)之一,也是CHOP的調(diào)控因子,可通過負(fù)反饋機(jī)制嚴(yán)格調(diào)控CHOP信號(hào)通路。正常生理?xiàng)l件下,TRB3是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的傳感器。由短暫、溫和的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)表達(dá)的TRB3,可通過結(jié)合CHOP和激活轉(zhuǎn)錄因子4(ATF4)阻斷其功能。但長期內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生過量的TRB3,最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[15,19-20]。SCI后,持續(xù)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可誘導(dǎo)TRB3高表達(dá),而過量的TRB3最終導(dǎo)致神經(jīng)元凋亡增加,提示TRB3可能是應(yīng)激依賴性細(xì)胞死亡疾病的潛在治療靶點(diǎn)。然而,目前尚無商品化的TRB3小分子抑制劑。
炎癥是SCI后繼發(fā)性SCI的關(guān)鍵機(jī)制[21],主要是由損傷部位的星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌損傷相關(guān)分子引起的[22]。星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌的炎性因子如TNF-α和IL-1β等大量積聚并侵入SCI部位,可導(dǎo)致繼發(fā)性炎癥,從而加重SCI[23-24]??刂撇p輕SCI后發(fā)生的炎癥反應(yīng)能夠減輕SCI。本研究發(fā)現(xiàn),OGD/R處理后,星形膠質(zhì)細(xì)胞中TNF-α和IL-1β分泌增多,而TRB3沉默能夠抑制OGD/R誘導(dǎo)的星形膠質(zhì)細(xì)胞TNF-α和IL-1β的分泌,這可能有助于SCI后大鼠的功能恢復(fù)。
NF-κB是一種重要的轉(zhuǎn)錄因子,在SCI后發(fā)生的炎癥反應(yīng)、免疫應(yīng)答、局部缺血再灌注及細(xì)胞凋亡等過程中起著重要作用[23,25]。NF-κB的細(xì)胞核易位及p65亞基的磷酸化對(duì)下游基因的激活至關(guān)重要。SCI后,NF-κB過度活化并迅速入核,調(diào)控靶基因引起嚴(yán)重的炎癥反應(yīng),進(jìn)一步加重SCI[26-27]。最近研究發(fā)現(xiàn),NF-κB p65參與了TRB3的調(diào)節(jié)[15]。本研究發(fā)現(xiàn),OGD/R處理后細(xì)胞核NF-κB p65表達(dá)水平升高,而TRB3沉默可抑制OGD/R誘導(dǎo)的細(xì)胞核NF-κB p65水平升高。進(jìn)一步使用NF-κB激動(dòng)劑BA處理細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)BA能逆轉(zhuǎn)TRB3沉默對(duì)OGD/R誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡的抑制作用,提示TRB3沉默可能通過抑制NF-κB通路活化而減輕脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞損傷。
綜上所述,本研究結(jié)果表明,TRB3沉默能夠減輕OGD/R誘導(dǎo)的脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞損傷,該結(jié)果為SCI后修復(fù)提供了理論依據(jù)。但本研究為體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn),后續(xù)研究需要進(jìn)一步使用脊髓損傷動(dòng)物模型探討TRB3對(duì)脊髓損傷修復(fù)的影響及潛在應(yīng)用價(jià)值。此外,未來應(yīng)對(duì)TRB3小分子抑制劑進(jìn)行研究,以期為應(yīng)激依賴性細(xì)胞死亡疾病如SCI的輔助治療提供新思路。