菊苣酸調(diào)控p38 MAPK/NF-κB/NLRP3信號(hào)通路對(duì)缺血性腦卒中大鼠神經(jīng)元凋亡及炎癥反應(yīng)的影響

張富慧， 郝靜峰， 張自艷， 王志海， 律 靜

缺血性腦卒中可導(dǎo)致患者肢體殘疾或認(rèn)知功能障礙，腦缺血會(huì)引起神經(jīng)細(xì)胞凋亡，炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激等是缺血性腦卒中的病理?yè)p傷機(jī)制，減少神經(jīng)細(xì)胞凋亡、抑制炎癥反應(yīng)對(duì)缺血性腦卒中具有保護(hù)作用[1,2]。核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3(NLRP3)與神經(jīng)炎性損傷發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，核因子-κB(NF-κB)是激活NLRP3炎癥小體的重要因子，p38絲裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)可通過(guò)NF-κB通路調(diào)節(jié)炎癥因子表達(dá)，介導(dǎo)炎性損傷，p38 MAPK/NF-κB/NLRP3信號(hào)通路對(duì)炎癥性疾病發(fā)揮重要的調(diào)控作用[3]。

菊苣酸(chicoric acid，CA)是從菊苣葉中提取的酚類物質(zhì)，具有抗氧化、抗炎、抗病毒、心肌保護(hù)的作用[4]。研究顯示CA可通過(guò)抑制p38 MAPK和NF-κB信號(hào)通路，改善炎癥誘導(dǎo)的小鼠認(rèn)知功能障礙，通過(guò)調(diào)節(jié)抗炎抗氧化作用保護(hù)神經(jīng)損傷[5]。CA對(duì)缺血性腦卒中的影響及其機(jī)制尚不清楚，本研究探索CA對(duì)缺血性腦卒中大鼠神經(jīng)元凋亡、炎癥反應(yīng)及p38 MAPK/NF-κB/NLRP3信號(hào)通路的影響，初步探討其作用機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 動(dòng)物 SPF級(jí)健康雄性SD大鼠，6～8周齡，體質(zhì)量(230±20)g，購(gòu)自中山大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，動(dòng)物生產(chǎn)許可證號(hào)：SCXK(粵)2020-0006，大鼠飼養(yǎng)環(huán)境為：(23±2)℃，濕度(60±5)%， 12 h明/暗循環(huán)，自由飲水進(jìn)食。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.1.2 主要藥物和試劑 CA(原料藥，純度99.95%，批號(hào)C7243)購(gòu)自武漢東康源科技有限公司；p38 MAPK激活劑(Anisomycin)(批號(hào)SC0132)購(gòu)自美國(guó)MCE公司；2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC)染色液(批號(hào)T8877)、尼氏(Nissl)染色液(批號(hào)SF3627)、TUNEL細(xì)胞凋亡檢測(cè)試劑盒(批號(hào)C1917)、大鼠腫瘤壞死因子-α(TNF-α)(批號(hào)KS40173)、白細(xì)胞介素(IL)-1β(批號(hào)KS41256)、IL-6(批號(hào)KS50197)酶聯(lián)免疫吸附檢測(cè)試劑盒、蛋白裂解液(批號(hào)KL10647)均購(gòu)自上海碧云天生物技術(shù)有限公司；兔抗鼠磷酸化p38 MAPK(p-p38 MAPK)(批號(hào)9215)、p38 MAPK(批號(hào)9212)、磷酸化NF-κB p65(p-NF-κB p65)(批號(hào)3039)、NF-κB p65(批號(hào)8242)、NLRP3(批號(hào)15101)、β-肌動(dòng)蛋白(β-actin)(批號(hào)01247)單克隆抗體、羊抗兔二抗(批號(hào)06211)均購(gòu)自美國(guó)CST公司。

1.1.3 主要儀器 組織切片機(jī)(型號(hào)YD-315)、熒光顯微鏡(型號(hào)JS-750T)、凝膠成像系統(tǒng)(型號(hào)JS-M6PH)均購(gòu)自上海玉研科學(xué)儀器有限公司；酶標(biāo)儀(型號(hào)SY96A)購(gòu)自山東方科儀器有限公司。

1.2 方 法

1.2.1 缺血性腦卒中模型制備、分組及給藥 采用改良線栓法[6]制備缺血性腦卒中大鼠模型，操作如下：異氟烷麻醉大鼠，將大鼠固定，沿頸部切開(kāi)皮膚，分離頸內(nèi)動(dòng)脈、頸外動(dòng)脈和右側(cè)頸總動(dòng)脈；將頸外動(dòng)脈和頸總動(dòng)脈結(jié)扎，夾閉頸內(nèi)動(dòng)脈，將線栓插入頸外動(dòng)脈直至到達(dá)頸內(nèi)動(dòng)脈，向內(nèi)插入約18 mm，固定2 h后抽出線栓，縫合傷口。術(shù)后24 h對(duì)造模大鼠進(jìn)行Zea Longa評(píng)分，Zea Longa評(píng)分1～3分表示造模成功[7]。將造模成功的大鼠隨機(jī)分為：模型組、CA組、CA+Anisomycin組，每組12只。另取12只大鼠作為假手術(shù)組，假手術(shù)組操作同模型組，但不進(jìn)行線栓操作。CA組大鼠使用10 mg/kg CA腹腔注射給藥[8]；CA+Anisomycin組大鼠使用10 mg/kg CA和2 mg/kg Anisomycin[9]腹腔注射給藥；假手術(shù)組與模型組腹腔注射等量的生理鹽水；每天1次，連續(xù)給藥2 w。

1.2.2 Zea Longa評(píng)分與腦梗死體積百分比檢測(cè) Zea Longa評(píng)分：給藥周期結(jié)束后，各組均未出現(xiàn)大鼠死亡，采用Zea Longa評(píng)分法[7]對(duì)各組大鼠進(jìn)行神經(jīng)功能缺損評(píng)分，評(píng)分區(qū)間為0～4分，得分越高表示神經(jīng)功能缺損越嚴(yán)重。腦梗死體積百分比檢測(cè)：斷頭處死大鼠，迅速取出整腦，選擇其中6只大鼠，-20 ℃冰箱冷凍，沿冠狀面切成6片厚度為2 mm的切片，使用2% TTC溶液37 ℃避光染色30 min，正常腦組織顯色紅色，梗死組織為白色，Image Pro Plus 6.0軟件分析并計(jì)算腦梗死體積百分比(腦梗死體積百分比=腦梗死體積/整腦體積×100%)。另外6只大鼠的海馬組織于-80℃保存。

1.2.3 Nissl染色檢測(cè)大鼠海馬組織神經(jīng)元損傷 取出凍存的海馬組織，石蠟切片經(jīng)脫蠟至水，加入Nissl染色液37℃染色10 min，蒸餾水洗滌，95%酒精脫水，二甲苯透明，中性樹(shù)膠封片，在顯微鏡下觀察尼氏體。

1.2.4 TUNEL法檢測(cè)大鼠海馬組織神經(jīng)元凋亡 取海馬組織冰凍切片，0.5%聚乙二醇辛基苯基醚通透30 min后，加入TUNEL染色液，避光孵育1 h，DAPI避光孵育5～10 min復(fù)染細(xì)胞核，熒光顯微鏡觀察海馬組織神經(jīng)元凋亡，計(jì)算神經(jīng)元細(xì)胞凋亡率(神經(jīng)元細(xì)胞凋亡率=凋亡神經(jīng)元細(xì)胞數(shù)/總神經(jīng)元細(xì)胞數(shù)×100%)。

1.2.5 酶聯(lián)免疫吸附法檢測(cè)大鼠海馬組織TNF-α、IL-1β和IL-6水平 將海馬組織(組織：生理鹽水=1∶9)在冰浴條件下研磨勻漿，15000 r/min離心10 min，分離上清，酶聯(lián)免疫吸附法檢測(cè)海馬組織TNF-α、IL-1β、IL-6水平。

1.2.6 蛋白免疫印跡法檢測(cè)大鼠海馬組織p-p38 MAPK、p38 MAPK、p-NF-κB p65、NF-κB p65、NLRP3蛋白表達(dá) 蛋白裂解液提取各組大鼠海馬組織中總蛋白，蛋白經(jīng)定量后，取30 μg樣品經(jīng)電泳、轉(zhuǎn)膜與封閉，加入兔抗鼠p-p38 MAPK(1∶300)、p38 MAPK(1∶300)、p-NF-κB p65(1∶500)、NF-κB p65(1∶500)、NLRP3(1∶1000)、β-actin(1∶1000)一抗稀釋液，4 ℃孵育過(guò)夜，羊抗兔二抗(1∶3000)室溫孵育2 h，放大顯色后，以β-actin為內(nèi)參，分析各蛋白相對(duì)表達(dá)。

2 結(jié) 果

2.1 各組大鼠Zea Longa評(píng)分和腦梗死體積百分比比較 與假手術(shù)組比較，模型組大鼠Zea Longa評(píng)分和腦梗死體積百分比顯著升高(P<0.05)；與模型組比較，CA組大鼠Zea Longa評(píng)分和腦梗死體積百分比顯著降低(P<0.05)；與CA組比較，CA+Anisomycin組大鼠Zea Longa評(píng)分和腦梗死體積百分比顯著升高(P<0.05)(見(jiàn)表1、圖1)。

圖1 各組大鼠腦梗死體積觀察(TTC染色)

表1 各組大鼠Zea Longa評(píng)分和腦梗死體積百分比比較

2.2 各組大鼠海馬組織神經(jīng)元損傷比較 假手術(shù)組大鼠神經(jīng)元形態(tài)規(guī)則，結(jié)構(gòu)完整，細(xì)胞染色加深，尼氏體數(shù)目豐富；模型組大鼠神經(jīng)元形態(tài)不規(guī)則、染色較淺，尼氏體數(shù)目明顯減少；CA組大鼠神經(jīng)元形態(tài)較模型組明顯改善，形態(tài)較飽滿，染色均勻，尼氏體密集；CA+Anisomycin組較CA組神經(jīng)元損傷嚴(yán)重，細(xì)胞皺縮，尼氏體數(shù)目減少(見(jiàn)圖2)。

圖2 各組大鼠海馬組織神經(jīng)元損傷觀察(Nissl染色，×400)

2.3 各組大鼠海馬組織神經(jīng)元凋亡比較 神經(jīng)元凋亡顯示為綠色，所有細(xì)胞核顯示為藍(lán)色，假手術(shù)組大鼠幾乎無(wú)神經(jīng)元凋亡。假手術(shù)組、模型組、CA組、CA+Anisomycin組大鼠神經(jīng)元細(xì)胞凋亡率分別為(1.83±0.45)%、(34.21±6.33)%、(18.56±3.58)%、(23.59±4.42)%。與假手術(shù)組比較，模型組大鼠神經(jīng)元細(xì)胞凋亡率顯著升高(P<0.05)；與模型組比較，CA組大鼠神經(jīng)元細(xì)胞凋亡率顯著降低(P<0.05)；與CA組比較，CA+Anisomycin組大鼠神經(jīng)元細(xì)胞凋亡率顯著升高(P<0.05)(見(jiàn)圖3)。

圖3 各組大鼠海馬組織神經(jīng)元凋亡情況(TUNEL染色，×200)

2.4 各組大鼠海馬組織TNF-α、IL-1β和IL-6水平比較 與假手術(shù)組比較，模型組大鼠海馬組織TNF-α、IL-1β和IL-6水平顯著升高(P<0.05)；與模型組比較，CA組大鼠海馬組織TNF-α、IL-1β和IL-6水平顯著降低(P<0.05)；與CA組比較，CA+Anisomycin組大鼠海馬組織TNF-α、IL-1β和IL-6水平顯著升高(P<0.05)(見(jiàn)表2)。

表2 各組大鼠海馬組織TNF-α、IL-1β和IL-6水平比較

2.5 各組大鼠海馬組織p38 MAPK/NF-κB/NLRP3通路相關(guān)蛋白表達(dá)水平比較 與假手術(shù)組比較，模型組大鼠海馬組織p-p38 MAPK/p38 MAPK、p-NF-κB p65/NF-κB p65、NLRP3蛋白表達(dá)水平顯著升高(P<0.05)；與模型組比較，CA組大鼠海馬組織p-p38 MAPK/p38 MAPK、p-NF-κB p65/NF-κB p65、NLRP3蛋白表達(dá)水平顯著降低(P<0.05)；與CA組比較，CA+Anisomycin組大鼠海馬組織p-p38 MAPK/p38 MAPK、p-NF-κB p65/NF-κB p65、NLRP3蛋白表達(dá)水平顯著升高(P<0.05)(見(jiàn)表3、圖4)。

表3 各組大鼠海馬組織p-p38 MAPK/p38 MAPK、p-NF-κB p65/NF-κB p65、NLRP3蛋白表達(dá)水平比較

注：A：假手術(shù)組；B：模型組；C：CA組；D：CA+Anisomycin組圖4 各組大鼠海馬組織p-p38 MAPK、p38 MAPK、p-NF-κB p65、NF-κB p65、NLRP3蛋白印跡圖

3 討 論

缺血性腦卒中會(huì)導(dǎo)致腦組織缺血壞死，引起患者偏癱、失語(yǔ)、記憶力下降等，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量，缺血缺氧可引起腦組織受損、細(xì)胞壞死、神經(jīng)功能受損、炎癥反應(yīng)加劇[10]。本研究結(jié)果顯示，給予缺血性腦卒中模型大鼠CA治療后，神經(jīng)功能損傷明顯減輕，腦梗死體積減小，神經(jīng)元形態(tài)較飽滿，染色均勻，尼氏體密集，神經(jīng)元細(xì)胞凋亡率降低，表明CA可減輕缺血性腦卒中大鼠神經(jīng)功能損傷。

CA是從菊苣和紫錐菊等植物中提取的活性物質(zhì)，具有抗病毒、抗炎、抗氧化、抑腫瘤、抗衰老、調(diào)節(jié)糖脂平衡等多種藥理作用[11,12]。高紅藝等[13]研究顯示，CA可上調(diào)沉默信息調(diào)節(jié)因子1(SIRT1)蛋白表達(dá)，抑制NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性、海馬氧化應(yīng)激損傷及炎癥反應(yīng)，改善膿毒癥相關(guān)性腦病小鼠認(rèn)知功能。另有研究顯示[14]，CA可顯著抑制一氧化氮和前列腺素E2的水平及炎癥因子的釋放，減少腦缺血再灌注損傷大鼠的神經(jīng)功能缺損和梗死體積。以上研究表明[13,14]CA具有神經(jīng)保護(hù)的作用。腦卒中可引起TNF-α、IL-1β和IL-6等多種促炎因子水平升高，lL-1β與腦組織損傷的程度有關(guān)，抑制lL-1β的釋放，可顯著減少腦梗死體積[15]。本研究使用CA治療缺血性腦卒中模型大鼠后，大鼠海馬組織TNF-α、IL-1β和IL-6水平顯著降低，與既往報(bào)道結(jié)果類似[13,14]，表明CA通過(guò)抑制炎癥反應(yīng)緩解腦損傷。

NLRP3是炎癥反應(yīng)的活性核心，缺血性腦卒中發(fā)生后，NLRP3轉(zhuǎn)錄激活，催化IL-1β分泌，加重組織損傷，NF-κB是激活NLRP3炎癥小體的重要因子，CA可抑制NF-κB和NLRP3信號(hào)通路的激活[16]。Ding等[17]研究顯示，在脂多糖誘導(dǎo)的小鼠急性肺損傷模型中，CA可顯著抑制MAPK和NLRP3活化，減輕炎癥反應(yīng)。本研究結(jié)果顯示，CA可降低缺血性腦卒中大鼠海馬組織NLRP3的表達(dá)水平，與Wang等[16]報(bào)道結(jié)果一致。p38是MAPK信號(hào)通路重要的成員，參與神經(jīng)元的凋亡，腦部缺血缺氧可引起MAPK信號(hào)通路的激活，促進(jìn)神經(jīng)元凋亡[18]。NF-κB是p38 MAPK的下游分子，p-p38 MAPK可激活NF-κB，通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞核凋亡相關(guān)基因表達(dá)，誘導(dǎo)神經(jīng)元凋亡；而抑制p38 MAPK通路，可抑制NF-κB的激活，從而減弱TNF-α、IL-1β和IL-6等細(xì)胞因子的釋放，減輕腦組織損傷[19]。李依玲等[20]研究表明，CA可抑制NF-κB信號(hào)通路的激活，減輕脂多糖誘導(dǎo)的H9C2細(xì)胞損傷。本研究在使用CA治療缺血性腦卒中模型大鼠后，大鼠海馬組織p-p38 MAPK/p38 MAPK、p-NF-κB p65/NF-κB p65、NLRP3蛋白表達(dá)水平顯著降低，提示CA可抑制p38 MAPK/NF-κB/NLRP3通路的激活。本研究結(jié)果還顯示，CA改善缺血性腦卒中大鼠腦損傷的作用可被Anisomycin逆轉(zhuǎn)，推測(cè)CA可通過(guò)抑制p38 MAPK/NF-κB/NLRP3信號(hào)通路來(lái)抑制炎癥反應(yīng)，緩解缺血性腦卒中大鼠腦組織損傷，降低神經(jīng)元凋亡。

綜上所述，CA可通過(guò)抑制p38 MAPK/NF-κB/NLRP3信號(hào)通路，抑制炎癥反應(yīng)，降低神經(jīng)元凋亡，保護(hù)缺血性腦卒中引起的大鼠腦損傷。