小胶质细胞Rho/ROCK通路调控对脊髓损伤修复的影响及机制研究

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目的:小胶质细胞介导的吞噬功能在脊髓损伤修复中起重要作用,既往研究显示Rho/ROCK通路参与脊髓损伤后小胶质细胞炎症反应,神经元凋亡及轴突再生过程。本试验旨在进一步研究Rho/ROCK通路对小胶质细胞迁移及吞噬功能的影响,并进一步探讨ROCK抑制剂对大鼠脊髓损伤后早期修复的影响及其机制。  方法:分别采用BV2细胞和大鼠脊髓原代小胶质细胞用于体外实验、自由落体打击法建立大鼠脊髓损伤模型;流式细胞术检测BV2细胞和原代小胶质细胞的吞噬功能;Transwell小室检测原代小胶质细胞迁移功能;免疫荧光法观察细胞形态变化以及ROCK2、MBP的表达;ROCK活性试剂盒检测ROCK激酶活性;Western Blot检测ROCK2、MAPKs、IL-1β和TNFα的表达;透射电子显微镜检测脊髓小胶质细胞活化、迁移及吞噬功能;凋亡试剂盒检测细胞凋亡;BBB评分评估运动功能的恢复。  结果:  1)BV2细胞表达小胶质细胞特异性标记Iba1及ROCK2(100%)。Y27632和fasudil干预0.5,1,3h后,与对照组相比,ROCK激酶活性明显降低(n=4,*p<0.01),各组LDH分泌无明显差别(n=4, p>0.05)。  2)Y27632和fasudil干预后1h后,与对照组相比,FITC-dextran(40000MW)吞噬率及平均荧光强度明显增高(n=5,*p<0.01)。  3)Y27632和fasudil干预引起BV2细胞ERK磷酸化增加、JNK和p38磷酸化无明显改变,此作用可以在干预0.5h出现,并一定程度持续存在(n=5,*p<0.01)。  4)U0126可抑制Y27632和fasudil引起的ERK磷酸化增加,并可抑制Y27632和fasudil引起的BV2细胞吞噬能力的增加(n=5,*p<0.01,#p<0.05)。  5)Y27632和fasudil可引起BV2细胞形态变大,形态不规则以及多的细小的枝杈,U0126可逆转上述形态改变。  6)小胶质细胞特异性标记Iba1显示原代培养的大鼠脊髓小胶质细胞纯度为98%以上,且均表达ROCK2(100%)。Y27632和fasudil干预后1h,与对照组相比,FITC-dextran微粒吞噬率及平均荧光强度明显增高(n=4,*p<0.01)。  7)Y27632和fasudil干预后6h,与对照组相比,小胶质细胞迁移率明显增高(n=4,*p<0.01,#p<0.05)。  8)Y27632和fasudil干预引起原代小胶质细胞ERK磷酸化增加,此作用可以在干预1h出现,并一定程度持续存在(n=4,*p<0.01,#p<0.05)。  9)U0126可抑制Y27632和fasudil引起的ERK磷酸化增加,并可抑制Y27632和fasudil引起的小胶质细胞吞噬改变(n=4,*p<0.01,#p<0.05)。  10)U0126可抑制Y27632和fasudil引起的ERK磷酸化增加,并可抑制Y27632和fasudil引起的小胶质细胞迁移功能改变(n=4,*p<0.01,#p<0.05)。  11)Y27632和fasudil干预1h后,与对照组相比,小胶质细胞形态即有明显改变,表现为形态变为不规则,并伸出多个长的枝杈。U0126可抑制Y27632和fasudil引起的小胶质形态改变。  12)在脊髓损伤后1,3和7d时,ROCK活性明显增高,ROCK抑制剂fasudil可显著抑制损伤脊髓ROCK活性(n=4,*P<0.01)。  13)透射电镜显示ROCK抑制剂fasudil可促进小胶质细胞吞噬功能,干预后灶周小胶质细胞数目变多、形态变大,吞噬髓磷脂碎片增多,活化小胶质细胞周边残存磷脂碎片及红细胞减少。  14)TUNEL显示 ROCK抑制剂 fasudil干预后1d时,组织细胞凋亡显著减少(n=4,*P<0.01)。  15)MBP染色显示脊髓损伤14d时,fasudil干预显著减少脊髓损伤髓鞘缺损面积;BBB评分显示,fasudil可以促进脊髓损伤运动修复,在干预7d和14d,与对照组相比有显著性差异(n=4,*P<0.01,#p<0.05)。  结论:ROCK抑制剂Y37632和fasudil促进小胶质细胞吞噬及迁移功能,改善损伤周围微环境,从而减轻继发性损伤,减少神经元凋亡和促进脊髓损伤大鼠的神经功能恢复。Rho/ROCK通路可以成为脊髓损伤治疗的靶点;Y27632和fasudil有望在脊髓损伤治疗中发挥积极作用。
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