大麻素2型受体通过调节mTOR信号通路调控癫痫持续状态后海马神经元自噬的机制研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangyiyuxia
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目的:癫痫是一种由大脑神经元异常放电引起的以自发性反复发作为特征的慢性神经系统疾病[1]。癫痫持续状态(SE)是癫痫发作的最严重形式,SE后可以导致脑损伤敏感区的海马神经元内出现大量的自噬小体,说明自噬在SE后海马神经元损伤修复过程中发挥一定作用[2]。以往研究表明大麻素可以有效缓解大鼠癫痫样行为,并通过激活神经元的自噬起到抗氧化防御的作用[3]。配体必然通过受体发挥作用,大麻素2型受体(cannabinoid receptor type 2,CB2R)属于大麻素受体(cannabinoid receptor,CBR)之一,激活CB2R可以通过调节自噬缓解自身免疫性脑炎的病理过程[4]。因此我们推测在大鼠癫痫持续状态后神经元损伤修复过程中CB2R被激活,并通过自噬来调控神经元的损伤死亡。本研究的目的旨在研究匹鲁卡品诱导大鼠癫痫持续状态后CB2R在神经元恢复的早期阶段的时程变化,探讨癫痫持续状态后神经元恢复的早期阶段CB2R与自噬的关系,以及CB2R通过自噬影响神经元的结局的机制。研究方法:本研究分为动物实验和细胞实验两部分。动物实验:(1)选取112只健康雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠(日龄21天,体重43g68.5g)随机分为正常对照组(n=16)和癫痫组,癫痫组分为2h、1d、3d、7d、14d、21d 6个时间点,每个时间点设16只大鼠。采用腹腔注射氯化锂-匹鲁卡品建立大鼠癫痫持续状态模型,在模型成功后不同时间点(2h、1d、3d、7d、14d、21d)通过HE染色和TUNEL染色观察海马组织中神经元的凋亡情况;通过免疫荧光双染(Double-immunoinfluorescent staining)、RT-PCR和Western blot方法检测海马组织中CB2R和自噬相关蛋白LC3、mTOR的表达情况。(2)选取80只健康雄性SD大鼠随机分为对照(Vehicle)组、癫痫(Epilepsy)组、JWH133 1ug/ul组、JWH1333ug/ul组和JWH133+AM630组,每组设16只大鼠。于大鼠腹腔注射溴甲基东莨菪碱溶液前60min通过侧脑室注射的方式分别给予JWH133、JWH133+AM630或Vehicle,仅给药1次。JWH133给药量分别为1ug/ul、3ug/ul;AM630给药量为3ug/ul。在模型成功后24h通过HE染色和TUNEL染色观察海马组织中神经元的凋亡情况;通过免疫荧光双染(Double-immunoinfluorescent staining)和Western blot方法检测海马组织中自噬相关蛋白mTOR、p-mTOR、ULK1、p-ULK1、Beclin1、LC3、p62的表达情况。细胞实验:(1)选取生长状态良好的PC12细胞接种于6孔板中,经NGF转分化成功后随机分为对照(Vehicle)组、癫痫(Epilepsy)组、JWH133 3ug/ul组、JWH133+AM630 3ug/ul组,每组设3个复孔。每孔中细胞于造模前60min分别给予Vehicle、JWH133或JWH133+AM630,经无镁溶液处理3h,在模型成功后24h通过CCK-8检测细胞存活率;通过免疫荧光染色(immunoinfluorescent staining)检测LC3的表达情况;通过Western blot方法检测自噬相关蛋白mTOR、p-mTOR、ULK1、p-ULK1、Beclin1、LC3、p62的表达情况。(2)选取生长状态良好的PC12细胞接种于6孔板中,经NGF转分化成功后随机分为对照(Vehicle)组、癫痫(Epilepsy)组、JWH133 3ug/ul组、Rapamycin组,Rapamycin+JWH133组、MHY1485组、MHY1485+JWH133组,每组设3个复孔。Rapamycin组,Rapamycin+JWH133组、MHY1485组、MHY1485+JWH133组孔中细胞于造模前2h分别给予Rapamycin或MHY1485 1h,随后给予Vehicle或JWH133 1h,然后每孔中细胞经无镁溶液处理3h,在模型成功后24h通过CCK-8检测细胞存活率;通过免疫荧光染色(immunoinfluorescent staining)检测LC3的表达情况;通过Western blot方法检测自噬相关蛋白ULK1、p-ULK1、Beclin1、LC3、p62的表达情况。结果:1、在生理状态下,CB2R在海马神经元中表达很低;SE后2h,海马组织CA1、CA3、DG区神经元CB2R表达上升,1d达高峰(p<0.05),3d时维持在高水平(p<0.05),7d后逐渐下降(p<0.05),21d时仍高于对照组(p<0.05);2、在生理状态下,LC3在海马神经元中表达很低;SE后2h,海马组织CA1、CA3、DG区神经元中LC3表达上升,1d时达高峰(p<0.05),3d时逐渐下降(p<0.05),7天时基本正常;而在生理状态下,mTOR在海马神经元中有表达;SE后2h,海马组织CA1、CA3、DG区神经元中mTOR表达下降(p<0.05),1d时最低(p<0.05),3d时逐渐上升(p<0.05),7天时基本正常;3、SE后1d,给予CB2R特异性激动剂JWH133后,海马组织中p-mTOR/mTOR、Beclin1、LC3Ⅱ/LC3Ⅰ的表达显著上升(p<0.05),p-ULK1/ULK1、p62和Caspase-3的表达显著下降(p<0.05);同时给予CB2R特异性拮抗剂AM630后,这种作用明显减弱。4、无镁溶液处理后24h,给予CB2R特异性激动剂JWH133后,海马组织中p-mTOR/mTOR、Beclin1、LC3Ⅱ/LC3Ⅰ的表达显著上升(p<0.05),p-ULK1/ULK1、p62和Caspase-3的表达显著下降(p<0.05);同时给予CB2R特异性拮抗剂AM630后,这种作用明显减弱。5、无镁溶液处理后24h,给予mTOR特异性的拮抗剂Rapamycin预处理后,JWH133促进自噬的作用明显减弱(p<0.05),凋亡相应增加(p<0.05);给予mTOR特异性的激动剂MHY1485预处理后,JWH133促进自噬的作用明显增强(p<0.05),凋亡相应减少(p<0.05)。结论:1、SE后神经元恢复早期阶段(24小时内),CB2R和自噬相关蛋白LC3表达明显上升,mTOR表达明显降低,二者呈现反向表达;2、CB2R能够通过上调神经元的自噬活性减轻细胞损伤,减少神经元凋亡;3、CB2R可能是通过激活mTOR信号通路上调神经元的自噬活性实现神经元保护作用的;4、CB2R在SE后神经元恢复早期阶段可能是一个潜在的治疗靶点。
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