关键词:
缺血性脑损伤
神经炎症
CXCL1
miR-181c-3p
外泌体
摘要:
中风,即脑卒中,排在心脏病和癌症之后,是世界第三大死亡原因,其中缺血性中风占87%。除了死亡,绝大多数中风幸存者出现了不同程度的永久性残疾,给患者家庭和社会带来了极大的负担和痛苦。缺血性中风也称缺血性脑卒中或缺血性脑损伤,其造成脑损伤区域的大小和程度主要取决于具体闭塞的脑动脉。脑动脉发生闭塞后,神经内分泌激素和促炎介质的级联反应,先后造成多种炎症细胞和免疫细胞向缺血区域内浸润并聚积,进而产生不同程度的神经炎症。目前认为,尽管具体的分子机制尚不完全清楚,神经炎症的进程可直接影响中风患者的大脑损伤程度及其愈后的临床表现。大脑主要由皮质神经元细胞和神经胶质细胞构成,其中神经胶质细胞包括星型胶质细胞、少突胶质细胞和小胶质细胞,各种细胞在大脑的不同区域各司其职。无论是正常生长发育或新陈代谢,还是发生特殊病理事件,细胞间的交互通讯都起着至关重要的作用。细胞间通讯主要由细胞直接接触和细胞外囊泡介导。外泌体是最重要的细胞外囊泡,直径为30-150 nm,由细胞膜衍生的微泡样结构。细胞外囊泡主要包括外泌体和微泡,作为细胞间通讯的重要媒介,广泛参与原核生物和高等真核生物细胞间的信号传递,并调节多种生物过程。二十年来,细胞外囊泡在包括癌症、传染病和神经退行性疾病在内的疾病中的病理生理作用逐渐被认识。由于其结构的特殊性,无论是未修饰的还是人工合成的细胞外囊泡都有可能在大分子药物传递中得到应用,成为治疗干预的潜在新靶点。近年来,随着互联网在全世界全行业内快速的发展,出现了许多权威的科研工具网站,科研工作者可以通过这些网站进行科研数据的分享、在线分析和设计等多种便捷的操作,大大加快了各领域科研工作的协作效率和未知科学问题的解读速度。本研究,通过对互联网权威的数据库进行分析,发现缺血性脑损伤区域内炎症趋化因子CXCL1的表达明显增加,CXCL1及其下游炎症因子NF-κB、IL-8、IL-6和TNF-α很可能直接参与了神经炎症的病理过程。众所周知,大脑主要由皮质神经元细胞和星型胶质细胞构成,两种细胞之间存在频繁而持续的交互作用。那么,缺血性中风发生后,过量表达的CXCL1与哪些细胞或因子有关?这些细胞或因子又通过何种方式参与调控了CXCL1的表达及神经炎症的进程?为此,我们进一步通过生物信息学分析网站,科学推断出CXCL1上游可能的调控因子miR-181c-3p。接下来,分别诱导了IBI动物模型和OGD细胞模型,通过形态学和分子生物学方法充分验证了上述数据和分析结果,并阐明了皮质神经元细胞-外泌体-星型胶质细胞间,通过miR-181c-3p来调控CXCL1表达并参与缺血性脑损伤神经炎症的具体分子机制。为研发对抗缺血性脑损伤神经炎症的有效药物提供新靶点,开辟新途径。第一部分缺血性脑损伤后,趋化因子CXCL1与炎症因子表达有关,受miR-181c-3p调控目的:从缺血性脑损伤模型中找到与神经炎症相关的重要因子,以及可调控该因子表达的micro RNA,并在MCAO模型中验证。方法:1.通过GEO数据库进行差异分析,采用MCAO法制备IBI大鼠模型,利用Morris水迷宫实验和术后脑形态学验证造模是否成功。2.通过RT real-time PCR和Western Blot方法分别检测假手术组和MCAO手术组大鼠脑组织miR-181c-3p和CXCL1的表达,通过ELISA法检测血清中NF-κB、IL-8、IL-6和TNF-α的水平。3.通过生物信息学预测网站预测可调控CXCL1的miRNA,用双荧光素酶报告基因分析法在HEK293细胞中验证。4.通过RT real-time PCR和Western Blot方法检测miR-181c-3p模拟物对星型胶质细胞CXCL1的m RNA和蛋白表达的影响。结果:***1在缺血性脑损伤组织中高表达,可能受miR-181c-3p调控我们对GEO数据库中,缺血性脑损伤相关的GSE61616和GSE78731微阵列数据(MCAO模型)进行了差异分析。结果发现,缺血性脑损伤部位CXCL1均呈现高表达状态。我们通过生物信息学在线预测网站DIANA TOOLS、miR Walk和miR Search分别预测了可能与CXCL1结合的潜在miRNA,miR-181a-1-3p、miR-181c-3p和miR-711可能与CXCL1有结合位点。我们推测miR-181c-3p可能通过调节星型胶质细胞CXCL1的表达而影响IBI的神经炎症。采用大脑中动脉阻断(MCAO)法制备缺血性脑损伤(IBI)大鼠模型,利用Morris水迷宫实验和术后脑形态学观察,验证IBI大鼠模型的建立是否成功。从术后脑形态学观察比较24小时后脑梗死面积,可见假手术大鼠左右脑大小相等,无白色缺血痕迹,而MCAO大鼠右侧脑肿胀,右侧脑缺血明显。同样,Morris水迷宫实验