体位性脑缺血

程序性坏死与炎症信号相互作用的新机制


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题目:RegulationofJNKsignalingpathwayandRIPK3/AIFinnecroptosis-mediatedglobalcerebralischemia/reperfusioninjuryinrats.

发表时间:年6月

期刊:ExperimentalNeurology

影响因子:4.

作者及单位:皖医院中心实验室徐阳课题组

主要结论:AIF-RIPK3通路与JNK介导的炎症通路的相互作用促进了全脑缺血/再灌注损伤的整体损伤

关键词:全脑缺血/再灌注损伤;程序性坏死;炎症;受体相互作用蛋白激酶3;c-Jun氨基末端激酶

供稿:胡文杰徐阳储照虎

当前针对脑卒中的治疗主要依赖于早期溶栓及抗血小板治疗,然而与局灶性脑缺血不同,全脑缺血损伤不能接受溶栓治疗,目前绝大多数患者无法得到有效的救治。针对这类神经损伤,一直缺乏系统全面的基础机制研究。

当地时间年6月2日,来自皖医院的徐阳研究团队在《ExperimentalNeurology》杂志发表了题为“RegulationofJNKsignalingpathwayandRIPK3/AIFinnecroptosis-mediatedglobalcerebralischemia/reperfusioninjuryinrats”的文章,论文用大鼠全脑缺血/再灌注损伤模型,提出程序性坏死与JNK介导的炎症信号通路相互作用参与全脑缺血/再灌注损伤的新机制。

一、背景介绍

1.脑缺血损伤

全脑缺血损伤是一种临床急症,尽管再灌注可以恢复大脑的血液供应,但仍会导致严重的脑损伤和神经功能缺损。全脑缺血/再灌注损伤的病理生理机制复杂,主要包括氧化应激、自噬和炎症反应。

2.程序性坏死

程序性坏死是一种新型可调控的细胞死亡形式。程序性坏死是由受体相互作用蛋白激酶1(RIPK1)和受体相互作用蛋白激酶3(RIPK3)调控。经典的程序性坏死通路是:缺血应激下细胞受肿瘤坏死因子-α(TNF-α)刺激,触发肿瘤坏死因子受体(TNFR)。TNFR1三聚体与RIPK1组成TNFR1复合物I,在RIPK1去泛素化后与RIPK3及FAS相关死亡结构域(FADD)等形成坏死复合物Ⅱ。早期的研究认为,坏死复合体Ⅱ活化RIPK3,RIPK3介导其伪激酶底物混合谱系激酶域样蛋白(MLKL)的磷酸化。这一初始刺激引起构象改变,导致MLKL寡聚、质膜移位和脂质双分子层的致命渗透,导致细胞内容物的释放并触发上述炎症反应。随后,磷酸化的MLKL募集磷酸甘油酸突变酶家族成员-5(PGAM5)激活动力相关蛋白1(Drp1),进而诱导线粒体分裂和活性氧(ROS)的产生。

3.炎症激活

CaMKII作为一种新的RIPK3激酶底物。无需激活MLKL直接引起CaMKII磷酸化,从而导致线粒体膜通道孔(mPTP)的开放和炎症反应发生。徐阳等人在研究中也发现了炎症信号激活的伴随现象。炎症反应和calpain-cathepsin通路被激活,参与海马CA1区神经元缺血损伤的过程。炎症反应过程中小胶质细胞的过度激活介导炎症级联效应加重脑损伤。此外,线粒体氧化还原反应导致脑缺血损伤后ATP缺乏和ROS的形成。ROS通过多种途径激活c-JunNH2末端激酶(JNK)和单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)。JNK信号通路可激活炎症介质白介素-1(IL-1),IL-6和TNF-α。然而,JNK与AIF/RIPK3之间的关系尚不清楚。

二、结果解析

1、RIPK3和AIF在缺血/再灌注损伤后的表达发生改变

作者利用HE染色观察了正常组和模型组大鼠海马CA1区神经元存活状况,并且通过WesternBlot检测海马CA1区RIPK3和AIF的蛋白表达水平。这些数据表明在全脑缺血/再灌注后大鼠海马CA1区死亡神经元数量明显增加。Westernblot结果显示缺血/再灌注损伤后海马CA1区RIPK3在总蛋白和核蛋白中的表达均明显增加。

2、抑制剂GSK和SP挽救了程序性坏死所介导神经元死亡

通过进一步RIPK3的表达,通过HE染色、行为学评估及免疫印迹等方法检测,结果表明GSK和SP挽救了程序性坏死所介导神经元死亡,并且可以改善神经功能缺损。

3、调控RIPK3影响炎症因子的表达

为了研究程序性坏死后JNK介导炎症信号通路相关的潜在机制,调控程序性坏死后JNK介导的炎症信号的表达也随之改变。

4、下调JNK减弱了RIPK3介导程序性坏死损伤

为了研究炎症信号通路是否影响全脑缺血/再灌注损伤后程序性坏死信号通路的进展,作者使用p-JNK特异性抑制剂SP下调炎症激活。结果表明程序性坏死也随之被下调。

5、全脑缺血/再灌注后AIF和RIPK3共定位及核转移

利用免疫荧光双标技术证实了在发生全脑缺血/再灌注损伤后RIPK3与AIF在细胞质中结合,并发生位移入核。GSK则抑制了RIPK3与AIF的共定位。

6、在I/R损伤过程中,GSK和SP抑制了RIPK3与AIF的相互作用

核质分离技术提取了细胞质蛋白和核蛋白进一步评估RIPK3和AIF关系。通过免疫沉淀检测发现在模型组中RIPK3与AIF相互结合,而GSK和SP则抑制了这一过程。

三、亮点总结

全文中心思路是寻找RIPK3介导的程序性坏死与JNK介导的炎症信号通路的关系:先对大鼠海马存活的重点事件进行检测,后续重点分析了程序性坏死相关蛋白及JNK信号通路相关炎症因子的差异,并得出结论。文章数据分析步骤相对严谨,为全脑缺血损伤的治疗提供了很好的研究思路和新的靶点。

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