EGCG缓释纳米颗粒抑制蛛网膜下腔出血后FTH1诱导铁死亡的机制研究

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蛛网膜下腔出血(Subarachnoid hemorrhage,SAH)是一种危急重症,由脑部病变血管破裂致使血液流入蛛网膜下腔引起。血液释放出的大量血红蛋白导致神经细胞发生铁超载,引起铁死亡,继而诱发继发性损伤。EGCG是绿茶中茶多酚的主要组成成分,具有螯合铁离子和抗氧化等生物学活性,能抑制铁死亡减少神经细胞损伤,但生物利用度低的特性严重影响着其治疗效果。PEG-PLGA EGCG缓释纳米颗粒(EGCG-NPs)能提高EGCG的生物利用率。铁蛋白是体内储存铁离子和调节铁稳态的蛋白质,其重链亚基(FTH1)是铁离子结合的位点。本研究旨在探讨EGCG-NPs干预SAH后通过FTH1诱导铁死亡的机制。20~25 g昆明小鼠随机分为6组(n=10):对照组(sham组)、模型组(SAH组)、未包被EGCG给药组(EGCG+SAH组)、EGCG-NPs给药组(EGCGNPs+SAH组)、Deferasirox(DFX)治疗组(DFX+SAH组)和Fer-1(Ferrostatin-1)治疗组(Fer-1+SAH组)。体内注血方法建立SAH后于48 h检测脑组织与血清中的铁、MDA和GSH含量变化;普鲁士蓝染色检测铁沉积;免疫组织化学检测SOD2、GPX4、Beclin 1和LC3的表达,Image J进行数据化分析;免疫组织化学和免疫荧光双染检测FTH1在脑组织中的表达和分布;固蓝染色观察髓鞘变化;TUNEL染色检测细胞凋亡,结果表明:(1)EGCG-NPs抑制SAH后铁过载与sham组相比,SAH后出血侧脑组织和血清的铁含量都极显著增多(p<0.001,p<0.01),且脑组织中铁沉积主要发生在出血侧白质与皮层处。EGCG-NPs能显著抑制SAH后出血侧脑组织和血清中铁含量增多(p<0.01,p<0.05),并减少铁沉积的出现,EGCG-NPs螯合铁离子的能力与铁螯合剂DFX之间无显著性差异,而未包被EGCG给药组出血侧脑组织和血清的铁含量与SAH组相比无显著性差异。(2)EGCG-NPs抑制SAH后铁死亡与sham组相比,SAH后MDA的含量在出血侧脑组织和血清中都极显著增多(p<0.01),GSH表达显著降低(p<0.05),GPX4的表达量在出血侧脑组织胼胝体区极显著降低(p<0.001)。EGCG-NPs能极显著减少SAH后出血侧脑组织MDA含量(p<0.01),其作用与铁死亡抑制剂Fer-1之间无显著性差异,与DFX之间存在极显著差异(p<0.001);极显著减少SAH后血清中MDA含量(p<0.01),作用极显著优于Fer-1(p<0.01),与DFX之间无显著性差异。EGCG-NPs能显著上调SAH后出血侧脑组织GSH表达量(p<0.01),作用效果与DFX之间有显著差异(p<0.05,p<0.01),与Fer-1之间无显著性差异;极显著增多SAH后血清中GSH含量(p<0.01),作用与Fer-1和DFX之间无显著性差异。EGCG-NPs能极显著上调SAH后出血侧脑组织白质区域胼胝体处GPX4的表达量(p<0.001),作用与DFX和Fer-1之间无显著性差异。与sham组相比,SAH后SOD2在出血侧脑组织胼胝体处的表达量显著下降(p<0.05),EGCG-NPs能显著上调其表达(p<0.05)。(3)EGCG-NPs抑制SAH后FTH1过表达与sham组相比,SAH后出血侧脑组织白质区域出现FTH1过表达(p<0.001),同时LC3的表达在该部位上调(p<0.001),但Beclin 1表达量无明显变化。EGCG-NPs能极显著抑制FTH1的过表达(p<0.01),作用极显著优于Fer-1(p<0.01),与DFX之间无显著性差异。SAH后神经细胞凋亡现象主要发生在皮层和白质区,EGCG-NPs且明显抑制白质神经细胞的凋亡情况,将神经细胞凋亡的发生控制在皮层处。(4)EGCG-NPs抑制SAH后白质损伤SAH后胼胝体处出现髓鞘肿胀、出现空泡样结构等异常现象。EGCG-NPs和Fer-1和DFX都能明显改善出血侧髓鞘状态至正常水平,即髓鞘结构完整和细胞排列紧密。SAH后FTH1主要在白质区域少突胶质细胞中表达。结论:EGCG-NPs有较强的螯合铁离子能力以及抗氧化活性,通过抑制SAH后FTH1的过表达,抑制铁死亡,减少白质损伤。
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