关键词:
ADAM8
Fra-1
脊髓损伤
小胶质细胞
神经炎症
摘要:
研究背景:脊髓损伤(Spinal Cord Injury,SCI)是一种会导致运动、感觉和自主神经功能障碍,严重影响患者生活质量的神经系统破坏性疾病。随着我国城市化和交通化的普及,每年SCI发病率呈现上升趋势。SCI后,小胶质细胞激活诱导的神经炎症在病情加重方面发挥极大作用,可导致继发性脊髓组织和功能的严重紊乱。SCI后小胶质细胞上的Toll样受体激活,引起下游核因子-κB(NF-κB)和丝裂原激活蛋白激酶(MAPKs)通路的磷酸化,造成小胶质细胞的炎症表型并释放促炎因子和趋化因子,进一步加剧继发性神经细胞的死亡;介导更多小胶质细胞向损伤中心迁移。因此,在继发性损伤过程中,及时地抑制小胶质细胞激活在SCI后持续性的破坏行为具有重要作用。MAPKs通路是促炎转录因子复合物AP-1的上游信号,主要由细胞外信号调节激酶(ERKs)、c-Jun氨基末端激酶(JNKs)和p38组成。MAPKs参与调控细胞的活动,它被认为是介导炎症启动和发展的关键调节器。但MAPKs在小胶质细胞中的具体作用机制尚不清楚。FOS相关抗原1(Fra-1)属于FOS家族成员之一,与JUN以及其他家族转录因子组成AP-1。在炎症过程中MAPKs的激活可以刺激Fra-1的转录增加,增强Fra-1与DNA的连接强度,使得Fra-1的促炎效应进一步加强。目前,Fra-1是否可以调节小胶质激活后的神经炎症机制尚未报道。解整合素和金属蛋白酶结构域8(ADAM8)是膜锚定蛋白,具有促炎促进肿瘤侵袭的功能,包括作用于细胞表面分子以及细胞内信号的传导。ADAM8蛋白由七个部分组成,其中细胞质尾部在细胞内参与信号转导的调节。ADAM8在众多炎症性疾病中发挥重要作用,但ADAM8是否参与调节SCI后小胶质细胞的神经炎症尚不清楚。
目的:探究小胶质细胞体外炎症模型中ADAM8对炎症发生的调节作用和具体分子机制。
方法:1.原代小胶质细胞的分离和培养:用新生3日龄C57BL/6小鼠大脑皮层提取原代小胶质细胞,为了刺激神经炎症,用小鼠HMGB1蛋白处理特定时间。2.慢病毒(LV)和质粒转染:使用装载ADAM8 shRNA的慢病毒转染小胶质细胞ADAM8mRNA干扰(ADAM8i)。将HEK293T细胞转染Flag-ADAM8质粒与含有His-Fra-1的质粒共转染,收获细胞进行免疫共沉淀(Co-IP)测定。***-IP检测:检测ADAM8、ERK1/2、p-Fra-1、JNK1/2、P38之间的相互作用。用p-Fra-1做为IP,检测ADAM8具体哪个结构域在细胞内发挥信号传导作用。4.实时定量逆转录PCR(qRT-PCR):检测ADAM8和Map3k4的mRNA水平。5.蛋白质印迹(WB):检测ADAM8、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、环氧合酶-2(COX-2)和p-Fra-1的表达水平。检测MAPKs信号蛋白(包括ERK1/2、JNK1/2和p38)的表达与磷酸水平。6.染色质免疫沉淀测序(ChIP-Seq):用于检测受Fra-1调控的基因表达情况。***测定:用于小胶质细胞的迁移情况。8.细胞增殖试验:用于检测小胶质细胞的增殖情况。9.免疫荧光(IF)染色:用于检测iNOS、COX-2、ADAM8、Fra-1的蛋白表达情况。10.酶联免疫吸附测定:检测细胞内及细胞上清液中IL-1β和TNF-α的表达情况。
结果:***8在HMGB1介导的小胶质细胞炎症在中水平升高。使用体外HMGB1处理的小胶质细胞神经炎症,发现ADAM8的蛋白质水平在处理后9小时达到峰值。因此,选择HMGB1的处理9h来研究ADAM8在神经炎症期间在小胶质细胞中的作用。2.慢病毒搭载的shRNAs对ADAM8表达的敲降。使用shRNA抑制ADAM8的表达,表明三种shRNA对ADAM8的抑制显着抑制了ADAM8的蛋白质水平。3.敲降ADAM8后可以减少小胶质细胞的炎症、迁移和增殖。使用HMGB1处理导致iNOS和COX-2的蛋白增加,在ADAM8敲低小胶质细胞中的表达被抑制。ELISA结果显示,敲低ADAM8可显著降低炎症性小胶质细胞中IL-1β和TNF-α的表达水平;Transwell测定法结果表明ADAM8敲低时小胶质细胞的迁移被抑制;ADAM8被抑制时,EdU阳性小胶质细胞受到影响。通过IF染色,显示ADAM8敲低时小胶质细胞中iNOS和COX-2恢复到NC组的水平。***8可促进MAPKs/Fra-1信号的表达。WB显示MAPKs信号蛋白,敲低ADAM8蛋白质水平被抑制。IP结果表明,ADAM8通过直接相互作用调节ERK1/2和Fra-1。IF染色还显示敲低ADAM8减少了Fra-1与ADAM8的共定位。IP测定结果显示,表明ADAM8通过其701-826aa与Fra