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背景:新生儿脓毒症可以引起新生儿脑白质损伤,继而导致新生儿后期的神经功能发育障碍。其中一个原因是激活的小胶质细胞通过分泌大量炎症因子直接或间接造成了脑白质的损伤。越来越多的研究表明补体途径与神经系统疾病有着密切的联系。然而补体系统与新生儿脓毒症中脑白质损伤的作用机制仍然不清楚。在这里我们显示补体3a通过WNT/β-catenin信号通路介导脓毒症幼鼠胼胝体中髓鞘形成紊乱。
方法:在新生SD大鼠出生1天时,通过腹腔注射脂多糖(LPS)建造新生儿脓毒症模型,对照组则腹腔注射PBS缓冲液,另外补体3a受体拮抗剂组则在注射LPS后连续7天注射补体3a受体拮抗剂SB290157,同时在另外两组连续7天注射PBS缓冲液。通过免疫荧光染色法以及蛋白印迹法检测LPS腹腔注射后6h、24h、3d、7d胼胝体中C3a以及C3aR的表达。通过免疫荧光染色法、蛋白印迹法、原位杂交检测胼胝体中髓鞘蛋白及相关转录因子的表达。通过电子显微镜观察白质中轴突髓鞘的改变。细胞实验中,通过从P1d的SD新生幼鼠分离皮层培养原代少突胶质前体细胞,在给予C3a干预后检测其对少突胶质前体细胞的分化影响以及信号通路WNT/β-catenin的激活,并在加入XAV939(β-catenin信号通路抑制剂)干预后探究其是否逆转C3a对少突胶质前体细胞分化的影响。
结果:通过研究发现,在LPS腹腔注射后6h、24h、3d、7d中激活的小胶质细胞表达大量的C3a,并且C3aR在少突胶质细胞中大量表达。相比LPS组,C3a受体拮抗剂组中髓鞘蛋白MBP、PLP、CNPase、MAG都有所恢复,并且成熟的少突胶质细胞(PLP+、MBP+)数量也较脓毒症组的有所增加。在电子显微镜图像中,腹腔注射C3a受体拮抗剂涌现出大量有髓轴突。有趣的是,在C3a受体拮抗剂组中成熟少突胶质细胞(CC1+)的数量上升,以及不成熟少突胶质细胞(NG2+)数量的下降,其也许与少突胶质细胞分化转录因子(Olig1、Olig2、SOX10)的表达增多有关。通过少突胶质前体细胞的原代培养,加入C3a干预4天后,少突胶质前体细胞出现分化成熟障碍。另外,我们证明了加入C3a干预15min、30min、1h、2h、4h后WNT/β-catenin信号通路的激活,而加入XAV939干预后可以逆转C3a干预导致的少突胶质前体细胞分化成熟障碍。
结论:我们的研究结果表明,脓毒症新生幼鼠引起胼胝体内小胶质的激活,其分泌大量的补体3a通过与少突胶质细胞表明的C3aR结合后,可以通过激活WNT/β-catenin信号通路继而导致了少突胶质细胞的分化成熟障碍以及髓鞘形成的功能紊乱。我们的研究发现腹腔注射C3a受体拮抗剂可以逆转新生脓毒症幼鼠中髓鞘的形成障碍,从而为新生儿脓毒症治疗脑白质损伤中提供了一个新的治疗靶点。
方法:在新生SD大鼠出生1天时,通过腹腔注射脂多糖(LPS)建造新生儿脓毒症模型,对照组则腹腔注射PBS缓冲液,另外补体3a受体拮抗剂组则在注射LPS后连续7天注射补体3a受体拮抗剂SB290157,同时在另外两组连续7天注射PBS缓冲液。通过免疫荧光染色法以及蛋白印迹法检测LPS腹腔注射后6h、24h、3d、7d胼胝体中C3a以及C3aR的表达。通过免疫荧光染色法、蛋白印迹法、原位杂交检测胼胝体中髓鞘蛋白及相关转录因子的表达。通过电子显微镜观察白质中轴突髓鞘的改变。细胞实验中,通过从P1d的SD新生幼鼠分离皮层培养原代少突胶质前体细胞,在给予C3a干预后检测其对少突胶质前体细胞的分化影响以及信号通路WNT/β-catenin的激活,并在加入XAV939(β-catenin信号通路抑制剂)干预后探究其是否逆转C3a对少突胶质前体细胞分化的影响。
结果:通过研究发现,在LPS腹腔注射后6h、24h、3d、7d中激活的小胶质细胞表达大量的C3a,并且C3aR在少突胶质细胞中大量表达。相比LPS组,C3a受体拮抗剂组中髓鞘蛋白MBP、PLP、CNPase、MAG都有所恢复,并且成熟的少突胶质细胞(PLP+、MBP+)数量也较脓毒症组的有所增加。在电子显微镜图像中,腹腔注射C3a受体拮抗剂涌现出大量有髓轴突。有趣的是,在C3a受体拮抗剂组中成熟少突胶质细胞(CC1+)的数量上升,以及不成熟少突胶质细胞(NG2+)数量的下降,其也许与少突胶质细胞分化转录因子(Olig1、Olig2、SOX10)的表达增多有关。通过少突胶质前体细胞的原代培养,加入C3a干预4天后,少突胶质前体细胞出现分化成熟障碍。另外,我们证明了加入C3a干预15min、30min、1h、2h、4h后WNT/β-catenin信号通路的激活,而加入XAV939干预后可以逆转C3a干预导致的少突胶质前体细胞分化成熟障碍。
结论:我们的研究结果表明,脓毒症新生幼鼠引起胼胝体内小胶质的激活,其分泌大量的补体3a通过与少突胶质细胞表明的C3aR结合后,可以通过激活WNT/β-catenin信号通路继而导致了少突胶质细胞的分化成熟障碍以及髓鞘形成的功能紊乱。我们的研究发现腹腔注射C3a受体拮抗剂可以逆转新生脓毒症幼鼠中髓鞘的形成障碍,从而为新生儿脓毒症治疗脑白质损伤中提供了一个新的治疗靶点。