APC-Cdh1在體內外神經元缺氧損傷中的作用.pdf

1、研究背景和目的:
　　 缺血缺氧性中樞神經系統(tǒng)損傷在臨床常見，包括心搏驟停、失血性休克等引起的全腦缺血，以及栓塞、血栓形成引起的局灶性腦缺血等。神經元對缺氧缺血十分敏感，缺血即時損傷和繼發(fā)的免疫炎癥反應、鈣超載、自由基損傷等可引起神經元軸突損傷及凋亡，影響神經功能，甚至造成死亡，但目前的各項治療手段效果有限。
　　 細胞周期末期促進復合物(anaphase promoting complex，APC)及其調節(jié)亞基Cdh1

2、是細胞內主要的泛素蛋白酶小體系統(tǒng)。Cdh1在有絲分裂晚期及G1期激活APC，使之與底物蛋白質連接并將泛素轉移給底物，可使泛素化的底物被蛋白質酶體降解,在有絲分裂期向G1期轉化中發(fā)揮著關鍵作用。
　　 近年研究發(fā)現(xiàn)APC-Cdh1在成熟神經元中有大量表達，發(fā)揮著調節(jié)軸突生長、突觸傳遞及神經元存活的作用。我們的前期研究也表明，APC-Cdh1在大鼠海馬、皮層的神經元中均有表達；APC-Cdh1在神經干細胞增殖及分化為神經元的過程中發(fā)

3、揮著重要作用；脊髓損傷后，下調Cdh1表達能夠促進軸突生長及神經功能恢復。但是，目前關于APC-Cdh1在中樞神經系統(tǒng)缺血性損傷及疾病中的具體作用及機制，尚不清楚。
　　 缺血性腦損傷對神經元的影響包括神經元凋亡及軸突損傷，同時引起膠質細胞激活、增殖，釋放多種炎性物質及細胞因子。Cdh1在細胞周期中主要使細胞維持于G1期，我們推測Cdh1與缺血性神經元凋亡及膠質細胞激活有關。本研究中，我們擬通過體內實驗觀察局灶性腦缺血損傷后，C

4、dh1在缺血灶的表達分布，探討缺血性損傷前后Cdh1在神經元和膠質細胞中的變化特點；體外培養(yǎng)大鼠神經元，觀察體外缺氧損傷對神經元中Cdh1及其下游底物表達的影響；再通過慢病毒介導的Cdh1RNA干擾技術，探討體外下調Cdh1對神經元存活、凋亡的影響，從而進一步認識Cdh1在中樞神經系統(tǒng)缺血性損傷中的作用，為通過調控Cdh1治療中樞神經系統(tǒng)損傷和疾病提供實驗依據(jù)。
　　 研究方法與結果/l
　　 1.APC-Cdh1在大鼠

5、局灶性腦缺血損傷中的表達分布特點方法：雄性成年SD大鼠36只，采用線栓法建立大鼠右側大腦中動脈缺血（Middle cerebrAlartery occlusion，MCAO)模型，于MCAO 0d、1d、3d、7d采集標本，其中對MCAO 0d動物施行假手術組，即僅分離右側頸動脈和迷走神經，不結扎血管。采用實時熒光定量PCR檢測不同時間點缺血側（右側）和非缺血側（左側）腦組織Cdh1mRNA的表達，免疫熒光雙標法檢測缺血前后Cdh1在神

6、經元和膠質細胞中的分布變化情況。采用SPSS13.0軟件進行統(tǒng)計學分析，計量資料采用±s表示，組間比較采用t檢驗，組內比較采用方差分析，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。
　　 結果：術后各時點，MCAO模型組缺血損傷側腦組織中Cdh1mRNA表達均低于非損傷組織(P<0．05)。免疫熒光雙標法檢測顯示，缺血損傷后損傷區(qū)大量神經元細胞結構改變，Cdh1在缺血性損傷及正常神經元中均有大量表達；正常腦組織中星形膠質細胞僅極少數(shù)表達C

7、dh1，缺血損傷后可見缺血灶周圍星形膠質細胞明顯激活，且多見Cdh1陽性的星形膠質細胞。
　　 2.原代培養(yǎng)神經元缺氧性損傷對Cdh1及其下游底物表達的影響方法：取出生24h內乳鼠，無菌條件下分離其大腦皮質，體外培養(yǎng)原代神經元。培養(yǎng)第7日采用神經元特異性標志物NeuN進行免疫熒光鑒定神經元所占百分比。使用無糖Earle’s 液替代細胞培養(yǎng)液，利用三氣培養(yǎng)箱充以氮氣，使O2濃度維持在1％，CO2濃度為5％，37℃處理1h后復氧，建

8、立原代神經元缺氧缺糖模型。實時熒光定量PCR檢測復氧后各時點Cdh1及其下游底物Skp2、Cyclin B1的表達。采用SPSS13.0軟件進行統(tǒng)計學分析，計量資料采用±s表示，不同細胞間比較采用方差分析，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
　　 結果：成功培養(yǎng)了大鼠原代神經元，NeuN免疫熒光鑒定神經元約占90％。建立了體外神經元缺氧缺糖模型。體外缺氧損傷后3天、7天，原代神經元Cdh1及其下游底物Cyclin B1表達上調(P

9、<0．05)，而Skp2在缺血后各時間點表達均下調(P<0．05)。
　　 3.慢病毒介導的Cdh1RNAi對原代神經元凋亡的影響方法：取出生24h內SD乳鼠大腦皮質，使用24孔細胞培養(yǎng)板培養(yǎng)神經元。神經元體外培養(yǎng)至第7天，按病毒與細胞的比例(MOI值=10、50和100)加入含GFP的慢病毒Cdh1RNAi載體。感染后72h采用熒光顯微鏡觀察GFP的表達，計算感染效率，確定慢病毒感染神經細胞的合適MOI。之后進行慢病毒感染，實

10、時定量PCR檢測慢病毒介導的Cdh1RNAi后Cdh1的表達改變。慢病毒感染神經元后第7天， TUNEL法檢測慢病毒感染組及對照組神經元凋亡情況。不同細胞間比較采用方差分析，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
　　 結果：采用慢病毒感染神經元，MOI為100時能夠滿足后續(xù)的研究。感染后各時間點LV-Cdh1RNAi組較未感染組Cdh1表達降低(P<0．05)。TUNEL法檢測顯示慢病毒感染后神經元凋亡無明顯影響 (P>0．05)。

11、
　　 研究結論
　　 1.APC-Cdh1在正常大鼠腦組織中有大量表達，且主要定位于神經元；大鼠局灶性腦缺血性損傷后，神經元內仍有Cdh1表達。正常大鼠腦組織星形膠質細胞少見Cdh1陽性，而缺血損傷后星形膠質細胞大量激活，且部分呈Cdh1陽性。
　　 2.體外實驗表明缺氧缺糖損傷后，神經元中Cdh1表達升高，其下游底物Cyclin B1上調，而Skp2表達下調。
　　 3.本實驗組構建的Cdh1R

12、NAi慢病毒載體可在體外下調原代培養(yǎng)神經元Cdh1的表達，但慢病毒介導的Cdh1RNAi短期內對神經元凋亡無明顯影響。
　　 研究總結:
　　 本課題首先通過體內外實驗揭示缺氧缺血性損傷后，Cdh1在不同神經細胞中的差異性表達。在正常腦組織中，Cdh1主要表達在神經元，在星形膠質細胞中表達較少。局灶性缺血性腦損傷后，缺血組織Cdh1mRNA的表達下降，缺血灶內大量神經元細胞結構改變，推測其已發(fā)生凋亡或死亡，幸存神經元內仍

13、見Cdh1表達；缺血灶周邊星形膠質細胞大量激活，且部分呈Cdh1陽性，提示Cdh1可能參與缺血后神經元凋亡及膠質細胞激活的過程。
　　 通過培養(yǎng)原代大鼠皮層神經元，并構建體外神經元缺氧缺糖模型，觀察體外神經元缺氧損傷對Cdh1mRNA表達的影響，發(fā)現(xiàn)損傷后Cdh1的表達上調，其下游底物Cyclin B1表達趨勢與Cdh1相近，Skp2表達下調，推測Cyclin B1表達上調可能通過負反饋作用使得Cdh1在神元中表達升高，而Cdh