阿魏酸鈉對脂多糖引起的大鼠海馬炎癥反應的抑制作用及其機制探討

閆恩志， 范 瑩， 隋海娟， 劉婉珠， 劉 卓， 金 英*

(1.遼寧醫學院藥理學教研室，遼寧錦州 121001;2.遼寧醫學院機能實驗中心，遼寧錦州 121001)

老年斑和神經纖維纏結是阿爾茨海默病的主要病理改變［1］，膠質細胞激活及細胞因子的釋放能促進老年斑及神經纖維的纏結，研究發現這一炎癥反應過程與阿爾茨海默病患者病情進展相關［2-3］，絲裂原活化蛋白激酶P38(p38MAPK)信號通路是重要的哺乳動物細胞應激信號傳導通路之一，有研究表明p38MAPK信號通路的激活能促使單核、巨噬細胞白介素-1β(IL-1β)的產生，進而損傷神經元［4-5］，在阿爾茨海默病病人腦內也發現磷酸化p38MAPK表達明顯增加［6］，放大腦內的炎癥反應［7］。阿魏酸鈉具有抗氧化、抗自由基及抗炎等藥理作用，研究發現阿魏酸鈉能保護老年大鼠海馬神經元損傷，改善大鼠的學習記憶障礙［8］，本研究通過大鼠腦室內注射脂多糖建立炎癥反應模型，研究阿魏酸鈉對神經元保護作用是否與抑制p38MAPK信號傳導通路有關。

1 材料與方法

1.1 動物 Sprague-Dawley大鼠，體質量250 g，雄性，動物合格證號:SCXK(遼)2003-0007，由遼寧醫學院動物實驗中心提供。

1.2 藥品和試劑 阿魏酸鈉 (蘇州暢通有限公司，純度大于99%)，脂多糖購于北京邦定泰克生物技術公司 (純度95%)。磷酸化絲裂原活化蛋白激酶 3/6抗體 (MKK3/MKK6) (Ser189/207，#9231)， 磷 酸 化 p38MAPK (Thr180/Tyr182，#9211)，磷酸化活化轉錄因子-2(ATF-2)(Thr71，#9221)，均為兔抗人多克隆抗體，購于Cell Signaling公司 (Beverly，MA，USA)。兔誘導型一氧化氮合酶 (iNOS)、兔白介素-1β(IL-1β)多克隆抗體、堿性磷酸酶標記的山羊抗兔IgG購于Santa Cruz公司;TaKaRa RNA PCR Kit(AMV)Ver.3.0購于寶生物工程有限公司 (中國大連);Trizol試劑購于美國Invitrogen公司;β-肌動蛋白和NBT/BCIP顯色液購于碧云天試劑公司。

1.3 動物分組及模型建立 SD大鼠隨機分為對照組、模型組、阿魏酸鈉組 (100、200 mg/kg)。阿魏酸鈉組大鼠灌胃給予不同劑量阿魏酸鈉 (100、200 mg/kg)1.0 mL，對照組、模型組大鼠灌胃等量生理鹽水。連續灌胃給藥3周后，大鼠麻醉固定在立體定位儀上，模型組、阿魏酸鈉組無菌條件下將5 μL脂多糖1.0 mmol/L恒速注射到左側腦室內，對照組注射等量生理鹽水。

1.4 Western blot檢測 大鼠麻醉，快速取海馬CA1區，按前述方法進行IL-1β、誘導型一氧化氮合酶 (iNOS)、磷酸化的 MKK3/MKK6、p38MAPK、ATF-2蛋白測定［9］，簡言之，SDS-PAGE電泳后轉膜，加入一抗4℃過夜，二抗孵育2 h(所有抗體均1∶500稀釋)，避光顯色，掃描圖像，應用Window AlphaEase TM FC 32-bit軟件 (Alpha Innotech Corporation，San Leandro，CA，USA)進行灰度值分析。

1.5 RT-PCR檢測 取大鼠海馬CA1區組織，進行IL-1β和iNOS的mRNA表達測定，引物序列及實驗過程按前述方法進行［10］，擴增后產物進行凝膠電泳，掃描圖像，利用Window AlphaEase TM FC 32-bit軟件進行灰度值分析。

2 結果

2.1 阿魏酸鈉對脂多糖引起的IL-1β表達增加的抑制作用 Western blot和RT-PCR實驗結果顯示與對照組相比腦室注射脂多糖能引起IL-1β蛋白和mRNA表達明顯增加 (P＜0.01)，阿魏酸鈉(100、200 mg/kg)對IL-1β蛋白及mRNA表達增加具有明顯的抑制作用 (P＜0.01)(圖1，圖2，表1)。

圖1 阿魏酸鈉對腦室內注射脂多糖所致的大鼠海馬CA1區IL-1β蛋白表達的影響Fig.1 Effect of sodium ferulate on the expression of IL-1β protein after intracerebroventricularly being injected LPS in rat hippocampus CA1 regions

圖2 阿魏酸鈉對腦室內注射脂多糖所致的大鼠海馬CA1區IL-1β mRNA表達的影響Fig.2 Effect of sodium ferulate on the expression of IL-1β mRNA after intracerebroventricularly being injected LPS in rat hippocampus CA1 regions

2.2 阿魏酸鈉對脂多糖引起iNOS表達增加的抑制作用 Westernblot和RT-PCR實驗結果顯示與對照組相比腦室注射脂多糖能引起iNOS蛋白和mRNA表達明顯增加 (P＜0.01)，阿魏酸鈉 (100、200 mg/kg)對iNOS蛋白及mRNA表達水平增加具有明顯抑制作用 (P＜0.01)(圖3，圖4，表1)。

圖3 阿魏酸鈉對腦室內注射脂多糖所致的大鼠海馬CA1區iNOS蛋白表達的影響Fig.3 Effect of sodium ferulate on the expression of iNOS protein after intracerebroventricularly being injected LPS in rat hippocampus CA1 regions

圖4 阿魏酸鈉對腦室內注射脂多糖所致的大鼠海馬CA1區iNOS mRNA表達的影響Fig.4 Effect of sodium ferulate on the expression of iNOS mRNA after intracerebroventricularly being injected LPS in rat hippocampus CA1 regions

表1 阿魏酸鈉對脂多糖誘導的海馬CA1區IL-1β、iNOS蛋白和mRNA表達影響的灰度值分析結果 (±s，n=3)Tab.1 Effects of sodium ferulate on LPS-induced the expression of IL-1β，iNOS protein and mRNA in rat hippocampus CA1 regions(±s，n=3)

表1 阿魏酸鈉對脂多糖誘導的海馬CA1區IL-1β、iNOS蛋白和mRNA表達影響的灰度值分析結果 (±s，n=3)Tab.1 Effects of sodium ferulate on LPS-induced the expression of IL-1β，iNOS protein and mRNA in rat hippocampus CA1 regions(±s，n=3)

注:與對照組相比，＊＊P＜0.01;與模型組相比，##P＜0.01。

組 別IL-1β蛋白/β-Actin IL-1β mRNA/β-Actin iNOS蛋白/β-Actin iNOS mRNA/β-Actin對照組 0.237±0.035 0.353±0.023 0.162±0.019 0.423±0.011模型組 0.715±0.072＊＊ 0.867±0.075＊＊ 0.753±0.066＊＊ 1.112±0.077＊＊阿魏酸鈉100 mg/kg組 0.435±0.031## 0.387±0.033## 0.198±0.015## 0.513±0.021##阿魏酸鈉200 mg/kg組 0.419±0.025## 0.315±0.029## 0.176±0.013## 0.465±0.025##

2.3 阿魏酸鈉抑制脂多糖引起的p38MAPK信號傳導通路相關蛋白表達增加 側腦室注射脂多糖后，大鼠海馬 CA1區磷酸化 MKK3/MKK6、磷酸化p38MAPK、磷酸化ATF-2蛋白表達水平較生理鹽水對照組明顯增加 (P＜0.01)。阿魏酸鈉 (100、200 mg/kg)可明顯對抗脂多糖引起的磷酸化MKK3/MKK6、磷酸化p38MAPK、磷酸化ATF-2蛋白表達水平增加 (P＜0.01)(圖5，圖6，圖7，表2)。

3 討論

p38MAPK信號傳導通路能夠將細胞外刺激與細胞內轉錄和基因表達連接起來，是介導阿爾茨海默病病人腦內炎癥反應的重要通路之一，細胞外刺激激活 MKK3/MKK6，進而激活位于胞質內的p38MAPK［7，11］，活化的 p38MAPK 可進一步激活位于細胞核內的多種轉錄因子，啟動基因轉錄活化，合成一些細胞因子及促凋亡蛋白，從而參與誘導神經元的損傷和凋亡［12-13］。本研究結果顯示大鼠腦室內注射脂多糖上調了磷酸化的 MKK3、MKK6、p38MAPK及ATF2的表達，說明p38MAPK信號傳導通路介導了脂多糖誘導的大鼠腦內的炎癥反應過程。

圖5 阿魏酸鈉對腦室內注射脂多糖所致的大鼠海馬CA1區磷酸化MKK3/MKK6蛋白表達的影響Fig.5 Effect of sodium ferulate on the expression of p-MKK3/MKK6 protein after intracerebroventricularly being injected LPS in rat hippocampus CA1 regions

圖6 阿魏酸鈉對腦室內注射脂多糖所致的大鼠海馬CA1區磷酸化p38MAPK蛋白表達的影響Fig.6 Effect of sodium ferulate on the expression of p-p38MAPK protein after intracerebroventricularly being injected LPS in rat hippocampus CA1 regions

圖7 阿魏酸鈉對腦室內注射脂多糖所致的大鼠海馬CA1區ATF-2蛋白表達的影響Fig.7 Effect of sodium ferulate on the expression ofATF-2 protein after intracerebroventricularly being injected LPS in rat hippocampus CA1 regions

表2 阿魏酸鈉對脂多糖引起的大鼠海馬CA1區磷酸化MKK3/MKK6、磷酸化p38MAPK、磷酸化ATF-2蛋白表達灰度值分析結果Tab.2 Effects of sodium ferulate on LPS-induced the increase of p-MKK3/MKK6，p-p38MAPK and p-ATF-2 protein level in rat hippocampus CA1 regions(±s，n=3)

表2 阿魏酸鈉對脂多糖引起的大鼠海馬CA1區磷酸化MKK3/MKK6、磷酸化p38MAPK、磷酸化ATF-2蛋白表達灰度值分析結果Tab.2 Effects of sodium ferulate on LPS-induced the increase of p-MKK3/MKK6，p-p38MAPK and p-ATF-2 protein level in rat hippocampus CA1 regions(±s，n=3)

注:與對照組相比，＊＊P＜0.01;與模型組相比，##P＜0.01。

組 別 磷酸化MKK3蛋白/β-Actin磷酸化MKK6蛋白/β-Actin磷酸化p38MAPK蛋白/β-Actin磷酸化ATF-2蛋白/β-Actin對照組 0.155±0.013 0.149±0.012 0.311±0.023 0.156±0.015模型組 0.597±0.015＊＊ 0.537±0.046＊＊ 0.635±0.025＊＊ 0.644±0.029＊＊阿魏酸鈉100 mg/kg組 0.121±0.022## 0.117±0.013## 0.392±0.078## 0.347±0.038##阿魏酸鈉200 mg/kg組 0.129±0.016## 0.125±0.019## 0.173±0.027## 0.371±0.031##

p38MAPK信號傳導通路具有放大腦內炎癥反應的作用，研究發現在老年斑周圍聚集了大量的小膠質細胞和星形膠質細胞［2-3］，能夠釋放NO、IL-1β等炎癥因子［15］。釋放的IL-1β等炎癥因子激活位于胞質內的p38MAPK，活化的p38MAPK迅速移位到細胞核，激活轉錄因子，促使包括IL-1β和TNF-α等與凋亡相關的炎癥介質進一步釋放［14-15］，IL-1β的大量釋放又可進一步激活p38MAPK通路，加劇炎癥反應［16］。NO主要由誘導型一氧化氮合酶(iNOS)合成，研究發現iNOS的產生在IL-1β之后，且具有IL-1β依賴性，IL-1β表達增加后可通過p38MAPK通路增加星形膠質細胞和小膠質細胞iNOS和環氧化酶表達，iNOS能夠持續大量的催化NO產生，在病理情況下，大量合成的NO與氧自由基反應后再與蛋白中的酪氨酸殘基作用，產生硝基酪氨酸，硝基酪氨酸可以破壞細胞膜完整性、抑制線粒體酶活性、損傷DNA結構以及激活凋亡，從而參與阿爾茨海默病疾病進程［17］。

本實驗也從基因轉錄和蛋白表達水平上證實大鼠腦室內注射脂多糖能上調了IL-1β和iNOS表達，采用大鼠灌胃給予阿魏酸鈉100、200 mg/kg劑量，結果發現阿魏酸鈉在抑制p38MAPK信號傳導通路相關蛋白表達的同時，也抑制了IL-1β和iNOS表達的增加，說明阿魏酸鈉可通過抑制p38MAPK通路發揮抗炎抗氧化損傷作用，但阿爾茨海默病腦內炎癥病變是多重信號傳導通路共同作用的結果，阿魏酸鈉是否還存在其他作用還需進一步的研究。

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