CR3通过NOX2调控小胶质细胞极化和多巴胺能神经元损伤的分子机制研究

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背景:帕金森(Parkinson’s disease,PD)是全球第二大中枢神经系统退行性疾病,由锥体外系功能障碍引起。PD病理特征为α-突触核蛋白(α-Synuclein,α-SYN)的异常积聚和黑质致密部多巴胺能神经元的变性丢失。PD发病机制并非单一,环境、遗传、衰老、神经炎症、氧化应激等多种原因均可以导致PD的发生。其中小胶质细胞过度激活介导的神经炎症反应是PD的重要致病因素之一。小胶质细胞是中枢神经系统(CNS)的免疫防线,正常情况处于静息状态。小胶质细胞一旦被激活后,一般认为存在两种极化方式:M1型极化和M2型极化。小胶质细胞发生M1型极化后可产生促炎因子,持续加重多巴胺能神经元的损伤。小胶质细胞发生M2型极化后可产生抗炎因子,能够分泌抗炎修复因子和神经营养物质,抑制炎症反应并促进组织修复。通过调节小胶质细胞表型,将为PD的治疗带来新思路。外泌体是小的细胞外囊泡,典型大小为40-100 nm。外泌体已被证明与许多疾病有关,包括PD。最近,已观察到小胶质细胞活化为M1表型可有效地分泌外泌体,作为其抗原呈递和释放炎症因子的一部分。而调控小胶质细胞的表型,释放外泌体的机制目前尚不清楚。CR3,又称CD11b/CD18,属于β2整合素,是天然免疫模式识别受体,在包括小胶质细胞在内的先天免疫细胞中表达较高,是小胶质细胞上的关键模式识别受体。尽管CR3已被充分证明可调节小胶质细胞的吞噬作用和迁移,还可以识别多种刺激以介导神经炎症和神经退行性变。但CR3调节小胶质细胞极化的机制尚不清楚。NOX2,又称NADPH氧化酶,在小胶质细胞中高度表达,可通过质膜转移电子给氧分子并产生自由基超氧化物及其下游的ROS,从而产生氧化应激反应。最终参与了许多种疾病比如PD、炎症等疾病的发生和进展过程。NOX2位于小胶质细胞中CR3的下游。目前,CR3是否通过活化NOX2调控小胶质细胞极化的机制尚未报道。目的:探究CR3通过活化NOX2调控小胶质细胞的M1型极化的作用机制,以及小胶质细胞发生M1型极化后释放的外泌体对多巴胺能神经元的神经损伤作用。方法:1.小胶质细胞M1/M2型极化模型建立:分别用LPS和IL-4建立BV2小胶质细胞的M1/M2极化模型,LPS/IL-4处理24小时。2.抑制剂/激动剂干预细胞模型建立:BV2小胶质细胞预处理半小时CR3抑制剂(RGD)、CR3激动剂(LL37)、CR3阻断(CD11b antibody blocking)、NOX2激动剂(PMA)、NOX2抑制剂(APO或DPI)、NOX2活化的产物(H2O2),LPS处理24小时。3.细胞转染:将BV2小胶质细胞Con(negative control)转染nc-si RNA,CR3敲低组转染CR3-si RNA,6小时后更换无血清培养基。4.RT-q PCR检测:检测小胶质细胞M1表型标记物(TNF-α、IL-1β、i NOS)和M2表型标记物(CD206)、Arg-1、Ym-1)的m RNA水平。5.Western blot检测:检测NOX2的表达与活化水平:检测NOX2相关蛋白(phosphorylated p47,p47phox,gp91phox)的表达水平。检测外泌体的表达水平:检测外泌体相关蛋白(TSG101,CD63)的表达水平。6.MTT检测细胞活性:收集小胶质细胞上清液,处理人神经母细胞瘤细胞24小时,MTT检测人神经母细胞瘤细胞活力。结果:1.CR3对小胶质细胞的M1型极化的影响:RT-q PCR结果显示,与Con组相比,LPS组BV2小胶质细胞中的炎症因子i NOS,TNF-α和IL-1βm RNA含量明显增加,差异具有极显著性(P<0.001)。经RGD处理后明显降低了LPS诱导的炎症因子m RNA表达水平,差异具有显著性(P<0.05)。经LL37处理后明显增加了LPS诱导的炎症因子的表达水平,差异具有显著性(P<0.05)。2.CR3对小胶质细胞M2型极化的影响:RT-q PCR结果显示,与Con组相比,IL-4组BV2小胶质细胞中的M2型标记物CD206、Arg-1和Ym-1的m RNA含量明显增加,差异有统计学意义(P<0.01),CR3基因敲低处理组无明显降低。3.CR3通过NOX2对小胶质细胞的M1型极化的影响:Western blot结果显示,与Con组相比,LPS组增加了磷酸化p47phox蛋白水平,差异具有统计学意义(P<0.05)。CD11b antibody blocking减弱了LPS引起的p47phox磷酸化,差异显著(P<0.001)。与Con组相比,LPS组增加了细胞中p47phox膜易位的蛋白水平,具有显著性差异(P<0.05)。CR3-si RNA处理组减轻了细胞中p47phox膜易位的蛋白表达,具有显著性差异(P<0.05)。4.CR3对小胶质细胞M1型极化后产生的外泌体的影响:Western blot结果显示,与Con组相比,小胶质细胞处理LPS后,释放的外泌体含量增多,差异具有显著性(P<0.05);敲低CR3明显降低了LPS组释放的外泌体的蛋白表达。5.CR3对介导小胶质细胞M1型极化产生的神经毒性的影响:MTT结果显示,与Con组相比,LPS组产生了对SH-SY5Y细胞的神经损伤,抑制CR3和NOX2后,SY5Y细胞活性增强,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论1.CR3在小胶质细胞M1型极化中起重要作用。2.CR3通过活化NOX2介导小胶质细胞的M1型极化。3.CR3通过刺激M1型极化小胶质细胞释放外泌体,产生神经损伤作用。
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