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目的:Matrilins属于vWFA(von Willebrand Factor A)结构域家族,是细胞外基质蛋白的一种。而matrilin-3是matrilins家族的第三个成员,也是该蛋白家族最小的成员。本实验室前期的研究结果第一次揭示matrilin-3存在于大鼠和人的大脑中。此外,过表达matrilin-3可以减少胶质瘢痕的形成,保护缺血性卒中引起的脑损伤,但matrilin-3的作用机制尚不清楚。所以,本课题旨在探讨matrilin-3在局灶性脑缺血诱导的胶质瘢痕形成中的作用机制。
方法:建立大鼠体内短暂性大脑中动脉阻塞(transient middle cerebral artery occlusion,tMCAO)模型,即大鼠缺血90分钟后再灌注1d(day)、3d、7d和14d,用Western Blotting和/或免疫组织化学检测BMP-2/Smad通路相关蛋白(BMP-2,Smad1,5,9和p-Smad1,5,9)和程序性坏死相关蛋白(RIP1,p-RIP1,RIP3,p-RIP3,MLKL和p-MLKL)的表达情况。在tMCAO5d前,侧脑室注射matrilin-3过表达慢病毒。在tMCAO10min前侧脑室给予RIP1抑制剂Necrostatin-1(Nec-1)。在matrilin-3过表达慢病毒和Nec-1处理后的缺血再灌注(Ischemia/Reperfusion,I/R)的第7d,用Western Blotting和/或免疫组织化学检测BMP-2/Smad通路、程序性坏死和胶质瘢痕相关蛋白的表达情况。建立体外星形胶质细胞氧糖剥夺再复氧(Oxygen and Glucose Deprivation/Reoxygenation,OGD/Re)模型,即星形胶质细胞OGD6h后再复氧12h和24h,用Western Blotting检测BMP-2/Smad通路和程序性坏死相关蛋白的表达情况。Matrilin-3过表达慢病毒转染第二或第三代星形胶质细胞并进行传代。Nec-1在OGD前10min加入到无糖培养基中,再复氧后继续用Nec-1处理24h。用Western Blotting和/或免疫荧光的方法检测BMP-2/Smad通路、程序性坏死和胶质瘢痕相关蛋白的表达情况。
结果:在大鼠缺血再灌注的第7d的大脑皮层缺血边缘区,BMP-2/Smad通路相关蛋白BMP-2和p-Smad1,5,9的表达水平上调,而总蛋白Smad1,5,9的表达并不受影响。同时,p-Smad1,5,9的入核明显增加。而且,程序性坏死相关蛋白(RIP1,p-RIP1,RIP3,p-RIP3,MLKL和p-MLKL)的表达也显著增加。Matrilin-3过表达后,能够抑制p-Smad1,5,9的核转位。更重要的是,Nec-1能够抑制BMP-2和p-Smad1,5,9的表达,亦能够抑制胶质瘢痕标志性蛋白GFAP、Phosphacan和Neurocan的表达。体外星形胶质细胞OGD6h后再灌注24h模型中,BMP-2/Smad通路和程序性坏死相关蛋白的表达水平均上调,而且过表达matrilin-3和Nec-1均能够抑制两通路相关蛋白的表达和p-Smad1,5,9的入核,以及GFAP、Phosphacan和Neurocan的表达。
结论:BMP-2/Smad通路和程序性坏死相关蛋白参与了局灶性脑缺血诱导的胶质瘢痕的形成;而且过表达matrilin-3通过抑制BMP-2/Smad通路的激活抑制胶质瘢痕的形成,其中程序性坏死相关蛋白可能参与了matrilin-3对BMP-2/Smad通路的调控;Nec-1能够抑制局灶性脑缺血诱导的胶质瘢痕的形成,对缺血性脑损伤具有保护作用。
方法:建立大鼠体内短暂性大脑中动脉阻塞(transient middle cerebral artery occlusion,tMCAO)模型,即大鼠缺血90分钟后再灌注1d(day)、3d、7d和14d,用Western Blotting和/或免疫组织化学检测BMP-2/Smad通路相关蛋白(BMP-2,Smad1,5,9和p-Smad1,5,9)和程序性坏死相关蛋白(RIP1,p-RIP1,RIP3,p-RIP3,MLKL和p-MLKL)的表达情况。在tMCAO5d前,侧脑室注射matrilin-3过表达慢病毒。在tMCAO10min前侧脑室给予RIP1抑制剂Necrostatin-1(Nec-1)。在matrilin-3过表达慢病毒和Nec-1处理后的缺血再灌注(Ischemia/Reperfusion,I/R)的第7d,用Western Blotting和/或免疫组织化学检测BMP-2/Smad通路、程序性坏死和胶质瘢痕相关蛋白的表达情况。建立体外星形胶质细胞氧糖剥夺再复氧(Oxygen and Glucose Deprivation/Reoxygenation,OGD/Re)模型,即星形胶质细胞OGD6h后再复氧12h和24h,用Western Blotting检测BMP-2/Smad通路和程序性坏死相关蛋白的表达情况。Matrilin-3过表达慢病毒转染第二或第三代星形胶质细胞并进行传代。Nec-1在OGD前10min加入到无糖培养基中,再复氧后继续用Nec-1处理24h。用Western Blotting和/或免疫荧光的方法检测BMP-2/Smad通路、程序性坏死和胶质瘢痕相关蛋白的表达情况。
结果:在大鼠缺血再灌注的第7d的大脑皮层缺血边缘区,BMP-2/Smad通路相关蛋白BMP-2和p-Smad1,5,9的表达水平上调,而总蛋白Smad1,5,9的表达并不受影响。同时,p-Smad1,5,9的入核明显增加。而且,程序性坏死相关蛋白(RIP1,p-RIP1,RIP3,p-RIP3,MLKL和p-MLKL)的表达也显著增加。Matrilin-3过表达后,能够抑制p-Smad1,5,9的核转位。更重要的是,Nec-1能够抑制BMP-2和p-Smad1,5,9的表达,亦能够抑制胶质瘢痕标志性蛋白GFAP、Phosphacan和Neurocan的表达。体外星形胶质细胞OGD6h后再灌注24h模型中,BMP-2/Smad通路和程序性坏死相关蛋白的表达水平均上调,而且过表达matrilin-3和Nec-1均能够抑制两通路相关蛋白的表达和p-Smad1,5,9的入核,以及GFAP、Phosphacan和Neurocan的表达。
结论:BMP-2/Smad通路和程序性坏死相关蛋白参与了局灶性脑缺血诱导的胶质瘢痕的形成;而且过表达matrilin-3通过抑制BMP-2/Smad通路的激活抑制胶质瘢痕的形成,其中程序性坏死相关蛋白可能参与了matrilin-3对BMP-2/Smad通路的调控;Nec-1能够抑制局灶性脑缺血诱导的胶质瘢痕的形成,对缺血性脑损伤具有保护作用。