蜜二糖改善神经元自噬流减轻大鼠脑缺血/再灌注损伤的神经保护机制研究

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目的:缺血性脑卒中后自噬流障碍是导致神经元损伤的重要原因。诱导转录因子EB(transcription factor EB,TFEB)核转位,进而提高自噬活性及溶酶体功能可减轻自噬流障碍。数项研究已证实,海藻糖可诱导TFEB核转位改善神经元自噬流,从而发挥抗脑缺血/再灌注损伤的神经保护作用。然而,哺乳动物肠道中广泛分布海藻糖酶,可对进入机体的海藻糖进行大量降解,由此极大地降低其在脑卒中治疗中的药物效能。蜜二糖是海藻糖的类似物,体内无蜜二糖酶因而进入机体的蜜二糖不被水解,且有研究表明蜜二糖可透过血脑屏障使其在脑组织中维持较高浓度。基于此,本课题主要目的是探究蜜二糖是否可发挥与海藻糖相似的药理学效应,即通过促进TFEB核转位改善神经元自噬流发挥抗脑缺血/再灌注损伤的神经保护作用,为蜜二糖在脑卒中治疗中的应用奠定理论基础和研究依据。方法:采用线栓法建立大鼠大脑中动脉梗塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)/再灌注模型。将大鼠随机分为5组:Sham(假手术)组;MCAO组;MCAO+MEL组:蜜二糖治疗组;MCAO+MEL+Bfa-A1组:蜜二糖治疗的同时用Baf-A1抑制溶酶体功能;MCAO+MEL+EN6组:蜜二糖治疗的同时用EN6增强溶酶体功能。蜜二糖治疗组大鼠在MCAO术前7天开始腹腔注射给药,剂量为24 mg/kg.d,每天1次连续7天。在蜜二糖治疗的同时,Baf-A1通过侧脑室以2μg/kg.d的剂量给药,相应地,EN6的侧脑室给药剂量为10μg/kg.d。在MCAO术后24小时取大鼠缺血半影区脑组织,首先通过Western blot检测自噬流通路中关键蛋白LC3、Beclin-1、SQSTM-1、CTSB、CTSD及LAMP2的表达,同时分别检测胞质和胞核中TFEB的水平。其次,免疫荧光双标对上述蛋白的表达进行细胞定位,同时观察TFEB核转位状态并检测溶酶体功能。最后,通过TTC染色检测脑梗死体积、神经功能评分评价神经功能缺失、免疫荧光复合FJC染色和尼氏染色检测神经元存活,探究蜜二糖抗脑缺血/再灌注损伤的作用及其机制。结果:脑卒中后24小时,与Sham组相比,MCAO组缺血半影区自噬底物不可溶SQSTM-1显著升高伴随溶酶体LAMP-2、CTSB和CTSD表达的显著降低,提示脑缺血可导致严重的自噬流障碍。且免疫荧光双标提示,前述蛋白的表达变化主要呈现于神经元。在给予蜜二糖治疗后如MCAO+MEL组所示,神经元胞核中TFEB表达显著升高而胞质中的表达明显降低,提示蜜二糖可诱导TFEB核转位。而与之相对应的是溶酶体功能增强和自噬底物的减少,提示蜜二糖通过促进TFEB核转位减轻自噬流障碍。而蜜二糖治疗的结果是脑梗死体积减小、神经元存活增多、神经功能缺失缓解,说明蜜二糖改善的神经元自噬流可减轻脑缺血/再灌注损伤。当给予溶酶体功能抑制剂后如MCAO+MEL+Baf-A1组所示,蜜二糖改善自噬流及减轻神经损伤的药理作用可被显著削弱。相反,当给予溶酶体功能促进剂后如MCAO+MEL+En6组所示,蜜二糖增强自噬流及减轻脑缺血损伤的作用可被协同加强,说明蜜二糖改善神经元自噬流的神经保护作用主要通过增强溶酶体功能来实现。结论:蜜二糖通过诱导TFEB核转位改善缺血半影区神经元自噬流发挥其抗脑缺血/再灌注损伤的神经保护作用。
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