自噬相关哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路在脊髓损伤中的作用研究进展

<正>脊髓损伤(SCI)可导致严重且不可逆的神经功能缺损甚至终身瘫痪,其常见病因包括交通事故、坠落伤及重物砸伤等。SCI造成的神经系统创伤至今仍是脊柱外科的治疗难题。自噬是一种主要依赖溶酶体介导的分解代谢途径,可使功能失调的细胞成分降解以应对各种形式的压力^[1]。微管相关蛋白1轻链3Ⅱ(LC3Ⅱ)、Beclin-1和p62被认为是自噬的3种标志物,自噬通量的高低可以通过自噬标志物的水平来评估,LC3Ⅱ或LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值、Beclin-1增加以及p62蛋白表达减少都可以表明自噬水平上升^[2]。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,是信号网络的核心和细胞生长的中央控制器,它在调节细胞代谢、死亡、存活和增殖方面发挥着重要作用,被认为是自噬的主要负调节因子^[3]。     

周细胞在脊髓损伤中的作用

脊髓损伤(SCI)会导致患者自主神经功能、运动和感觉功能丧失,对患者的生活质量产生极大影响[1].SCI的病理变化包括损伤部位缺血、缺氧、神经元受损、瘢痕组织形成和炎性反应等[2].近年来, SCI的病理变化机制研究日趋深入,周细胞作为脊髓微环境的重要组成部位,在SCI的病理过程中发挥着重要作用.SCI发生后神经元轴突遭到破坏,这一过程伴随着血-脊髓屏障的破坏,神经胶质细胞和神经元细胞活化,并分泌多种副产物(包括基质金属蛋白酶、游离氧自由基、趋化因子和细胞因子)[3].各种免疫细胞渗入损伤部位[4],受损区域周围还会产生星形胶质细胞,小胶质细胞同样会被激活[5-6].     

脊髓损伤后细胞凋亡的诱导因素研究进展

脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)包含脊髓组织原发损伤和一系列组织代谢障碍所致的继发性损伤,其治疗是困扰医学界的难题之一。本文对脊髓损伤细胞凋亡的作用、诱导因素和防治途径作一综述。1细胞凋亡在脊髓损伤中的重要作用脊髓损伤包括原发性脊髓损伤和继发性脊髓损伤,而细胞凋亡是继发性脊髓损伤的重要组成部分。脊髓损伤后出现的脊髓神经细胞死亡不是缘于直接损伤而是细胞凋亡所致[1]。细胞凋亡是一种固有的自然生理过程,它通过清除死亡细胞和代谢产物维持人体各系统组织的稳定,而且这种清除过程不伴有局部炎症是其最大的特点。有研…     

嗅鞘细胞治疗脊髓损伤的研究进展

随着交通事故、外伤以及运动性损伤的不断增加,脊髓损伤呈上升的趋势。脊髓损伤引起截瘫,致残率很高,给患者本人、家人、社会带来了沉重的负担。目前,脊髓损伤仍然是一个世界性的难题。随着人们对脊髓损伤的病理改变、生化改变以及分子生物等方面的研究不断深入,各种治疗方法不断被报道,嗅鞘细胞移植治疗是目前认为最有可能取得突破性进展的治疗方法之一。本文就嗅鞘细胞治疗脊髓损伤进行综述。     

自噬蛋白p62在急性脊髓损伤大鼠脊髓组织中的表达

目的观察p62在早期急性脊髓损伤(SCI)模型大鼠脊髓组织中的表达变化,探讨p62在急性SCI的作用。方法将SD大鼠随机分为假手术组和造模后1、3、7、14 d组,每组6只。采用高空重物坠落击打方法造成大鼠SCI。采用Basso、Beattie、Bresnahan(BBB)评分法评估大鼠神经功能,取损伤的脊髓组织进行HE染色,观察病理学改变。通过实时荧光定量PCR、蛋白质印迹法和免疫组织化学方法检测急性SCI后大鼠脊髓组织中p62的表达变化。结果造模后1、3、7、14 d组BBB评分分别为(2.00±0.89)分、(4.67±1.03)分、(7.83±0.75)分、(14.50±1.05)分,均低于假手术组(21.00分),差异有统计学意义(P 0.05)。造模后1、3、7、14 d组损伤的脊髓组织神经元和白质髓鞘发生肿胀,随时间的延长逐渐出现变性和坏死。造模后1、3、7、14 d组p62表达逐渐增加,并呈持续增长趋势。结论 p62在大鼠发生急性SCI后表达持续增加,提示p62在急性SCI后发挥一定作用。     

自噬在急性胰腺炎中的作用及研究进展

急性胰腺炎(AP)作为临床上常见的急腹症,其具体发病机制尚未阐明,所以其治疗一直是临床上的难点。研究显示,自噬在AP的发病中起到了非常重要的作用,可以导致胰腺腺泡细胞中胰蛋白酶原的激活以及引起炎症反应的发生和进一步加剧。笔者就自噬的基本分子机制以及自噬在AP中的作用机制方面的研究进展进行综述。     

自噬及其在中枢神经系统损伤修复中作用的研究进展

近年来自噬在脑损伤如脑缺血、脑外伤等方面有较多研究,但在脊髓损伤方面却刚刚起步。笔者对中枢神经系统损伤修复中自噬的主要调节机制、自噬与凋亡关系以及自噬与脑损伤、脊髓损伤关系的研究进展进行综述,以期为今后更加深入探索自噬在中枢神经系统损伤尤其是脊髓损伤中的作用提供参考。     

小胶质细胞M1/M2极化状态在脊髓损伤中作用的研究进展

脊髓损伤（SCI）是指由创伤、肿瘤、感染、畸形和医源性等因素引起的脊髓结构或功能受损,严重影响患者生活质量、功能状态和社会独立性。SCI发生后常会出现出血、局部休克、缺氧、三磷酸腺苷减少、小胶质细胞激活和促炎性细胞因子释放等。中国SCI发生率为15~60/百万,且呈逐年升高趋势^[1]。     

大鼠脊髓损伤节段线粒体自噬蛋白及凋亡因子的表达

目的 :观察脊髓损伤节段线粒体自噬蛋白与凋亡蛋白的表达情况。方法 :将50只清洁级SD雄性大鼠随机分为损伤组(39只)和对照组(11只),损伤组应用Allen′s法建立大鼠脊髓损伤模型,并分为5个不同时间点(损伤后1h、6h、24h、48h、72h),每个时间点7只,在损伤不同时间点处死大鼠,并截取损伤区域约1cm长脊髓节段,通过Western blot检测线粒体自噬蛋白(LC3、NIX)及凋亡蛋白(BNIP3、cleaved caspase-3、cytochrome c)表达水平;另取4只大鼠在损伤后24h截取损伤组织,用透射电镜观察损伤后神经元自噬体结构。对照组不做任何处理,其中7只大鼠用于Western blot分析,4只用于电镜检测。结果:对照组及损伤后1h、6h、24h、48h、72h脊髓损伤组大鼠LC3表达水平分别为0.2893±0.0325、0.3002±0.0474、0.3943±0.1154、0.4818±0.0426、0.5430±0.0865、0.5790±0.0892;NIX表达分别为0.1392±0.0171、0.1431±0.0325、0.1955±0.1379、0.3841±0.1136、0.4043±0.1059、0.4506±0.0174;BNIP3表达水平分别为0.1354±0.0547、0.1896±0.1264、0.2654±0.1341、0.7220±0.1030、0.4713±0.1041、0.3975±0.1505;cleaved caspase-3表达水平分别为0.2806±0.0999、0.4158±0.1137、0.7865±0.4056、0.9354±0.2659、1.0152±0.3441、1.1608±0.2488;细胞色素C表达水平分别为0.1489±0.0300、0.2196±0.0762、0.3162±0.1656、0.4456±0.1180、0.5407±0.1029、0.5812±0.1388。LC3、NIX、cleaved caspase-3和细胞色素C在24h、48h、72h与对照组比较明显增加(P0.05);BNIP3在24h、48h与对照组比较明显增加(P0.05)。进一步通过透射电镜观察损伤后24h细胞超微结构,可观察到双层膜结构自噬体,其内包裹有受损线粒体等细胞器结构。结论:大鼠急性脊髓损伤后可能通过促进NIX蛋白与LC3结合诱导线粒体自噬,减少凋亡水平,从而在脊髓损伤修复中发挥保护作用。     

自噬对椎间盘退行性变作用机制的研究进展

椎间盘退行性变（IDD）被公认为是腰痛的主要原因,约有80%的人会在其一生中遭遇到腰痛^［1］。目前,世界上约有6.5亿人受到腰痛的困扰,仅在美国,每年投入的相关费用就超过了300亿美元,甚至超过了中风、呼吸道感染、糖尿病、冠状动脉疾病及类风湿疾病的费用总和^［2］。腰痛已是导致患者住院治疗的第二大常见病因,也是导致患者长期残疾的主要原因之一^［3］。此外,IDD还是颈部和背部疼痛综合征的主要原因,严重情况下甚至会造成患者残疾^［4］。随着人口老龄化的日渐加重,IDD对人类健康造成巨大危害,也给患者家庭和社会增加了沉重的经济负担。作为一种常见的复杂退行性疾病,其传统治疗措施已无法满足目前的临床需求。自噬细胞保护效应引起学者们的关注。椎间盘髓核细胞通过自噬适应外界环境,维持细胞稳态。适度激活自噬能有效抑制椎间盘细胞凋亡,延缓细胞外基质（ECM）降解。研究自噬在IDD中的作用机制,针对性地干预其病理生理进程,可为IDD的临床治疗提供新的理念。本文通过查阅近年自噬对IDD作用的相关文献,从IDD及自噬的发生机制、髓核细胞凋亡途径及自噬对髓核细胞凋亡的作用机制等方面展开分析,综述如下。     

巨噬细胞极化在脊髓损伤中的作用机制

脊髓损伤是脊柱神经系统严重的创伤,损伤后局部组织破坏和微循环障碍,引起局部损伤加重和周围神经细胞广泛坏死。脊髓损伤后常常伴随炎症反应产生各种细胞因子和生物活性物质,引起巨噬细胞极化,巨噬细胞在IFN-γ、LPS、TNF-α等刺激极化成M1巨噬细胞,主要表现为促炎和损伤作用;在IL-4、IL-10、IL-13刺激下极化为M2巨噬细胞,主要表现出抗炎和修复作用。目前脊髓损伤后的治疗手段非常有限,通过调控脊髓损伤后M1和M2巨噬细胞抑制其促炎损伤作用,促进神经修复作用是脊髓损伤后治疗的一个新方向。本文将对巨噬细胞在脊髓损伤后的极化表型及其功能特点的研究进展做一综述。     

七氟醚预处理对大鼠脊髓缺血再灌注损伤的影响及自噬在其中的作用

目的 评价七氟醚预处理对大鼠脊髓缺血再灌注损伤的影响及自噬在其中的作用.方法 成年雄性SD大鼠45只,体重420～450 g,采用随机数字表法分为5组(n=9):对照组(Con组)、脊髓缺血再灌注组(I/R组)、七氟醚预处理组(Sevo组)、特异性自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤组(3-MA组)和3-MA+七氟醚预处理组(3-MA+ Sevo组).I/R组胸主动脉球囊阻断+体循环低血压制备大鼠脊髓缺血再灌注模型,Sevo组于缺血前24h时吸入3.4％七氟醚2h,3-MA组和3-MA+ Sevo组分别于再灌注即刻和吸入七氟醚前15 min时鞘内注射20出3-MA(10 mmol/L).于再灌注24h时采用神经功能缺陷评分(NDS评分)法评价大鼠神经功能,随后处死取脊髓,Western blot法检测LC3B、Beclin 1、Bcl-2蛋白的表达水平.结果 与Con组比较,I/R组脊髓LC3B、Beclin 1蛋白表达上调,Bcl-2蛋白表达下调,NDS评分升高(P＜0.05);与I/R组比较,Sevo组、3-MA组和3-MA+ Sevo组脊髓LC3B、Beclin 1蛋白表达下调,Bcl-2蛋白表达上调,NDS评分降低(P＜0.05);Sevo组、3-MA组和3-MA+ Sevo组各指标比较差异无统计学意义(P＞0.05).结论 七氟醚预处理可减轻大鼠脊髓缺血再灌注损伤,其机制可能与上调Bcl-2,抑制自噬溶酶体途径,减轻自噬有关.     

微RNAs在脊髓缺血再灌注损伤中的研究进展

脊髓缺血再灌注损伤(SCII)是胸、腹主动脉术后最严重的并发症之一,可导致严重的神经功能障碍,甚至瘫痪^[1]。SCII主要包括缺血和再灌注2个阶段,缺血发生在体内大动脉阻断或循环停止期间,再灌注包括活性氧和炎性细胞因子的释放以及细胞凋亡^[2]。SCII的具体发生机制目前尚不清楚,近年来,对SCII的病因和发生机制的研究主要包括氧自由基介导的脂质过氧化损伤、炎性反应^[3-5]、细胞内Ca²⁺超载^[6-7]、以谷氨酸盐为主的兴奋性氨基酸的毒性作用^[8]、细胞凋亡^[9-10]和细胞自噬^[11-12]等。微RNA(miRNA)是一类长度为19~25个核苷酸的非编码单链RNA,可以通过和其靶mRNA的3''非编码区(3''-UTR)上的互补核苷酸配对来抑制mRNA或蛋白质的合成,调控靶基因的表达,从而进一步调节细胞的生长、增殖、分化和凋亡^[13]。靶基因的抑制或降解主要取决于miRNA与其靶基因的互补程度,如miRNA与目标mRNA部分配对,会抑制蛋白质合成;如miRNA与其靶mRNA完美(或接近完美)配对,则会导致mRNA降解。单个miRNA可以靶向数百个mRNA,并影响许多基因的表达。据统计,miRNAs能够调节人类基因组中多达30%的编码基因^[14]。此外,miRNAs的作用机制涉及多种重要过程,包括凋亡、分化、发育、增殖和信号转导等。miRNAs已被证实与许多疾病的发生有关,包括自身免疫性疾病(如哮喘、嗜酸性食管炎、过敏性鼻炎和湿疹)^[15]、癌症^[16]、糖尿病及心血管疾病^[17-18]、骨骼肌肉疾病^[19]。miRNAs因在细胞液中的稳定性、在人类和哺乳动物之间的保守性和组织特异性成为重要的生物标志物,在调节神经系统疾病(包括SCII)中发挥着至关重要的作用^[20-21]。     

脊髓损伤后的免疫抑制研究进展

脊髓损伤（SCI）致死率高、预后差,常导致患者终身瘫痪,可引起系统性神经源性免疫抑制综合征（SCI-IDS）^[1]。SCI后的免疫抑制会增加机体对病原体感染的易感性,导致患者并发症发生率及病死率增高。近年,国内外SCI的临床及动物模型研究证实,SCI可导致机体免疫细胞功能受损,免疫因子也发生一定程度的变化,从而引起免疫功能障碍^[2-3],但具体机制尚不明确。由于免疫系统可由中枢神经系统通过下丘脑-垂体-肾上腺轴（HPA）、交感神经系统（SNS）和副交感神经系统（PNS）进行调节,所以中枢神经系统的损伤可引起免疫相关的神经功能受损,进而引起免疫抑制,同时亦可造成内分泌功能障碍,间接引起免疫功能障碍^[4-5]。明确SCI导致机体防御系统受损的相关机制及脊髓平面、损伤程度等相关因素对发生SCI后免疫功能的影响,对治疗SCI、提高患者的生存质量至关重要。本文就HPA、SNS与SCI后的免疫抑制的可能关联、产生的适应性免疫抑制的相关机制及与其相关方向的治疗前景作如下综述。     

脊髓损伤药物治疗新进展

随着对脊髓损伤（spinal cord injury,SCI）基础、临床研究的不断进步,在20世纪90年代确定了甲基强的松龙早期应用于脊髓伤肯定的临床效果后,又对其治疗机制不断深入研究。在此基础上一系列新药被开发用于实验性或临床脊髓损伤治疗。     

Notch信号通路在脊髓损伤中的研究进展

脊髓损伤是一种严重的中枢神经系统疾病,会引起一系列复杂的病理生理学变化,激活包括Notch信号在内的多种信号通路.研究证实Notch信号通路的激活不利于脊髓损伤后神经修复和症状改善,其机制包括抑制神经元分化和轴突再生,促进反应性星形胶质细胞增生,促进M1型巨噬细胞极化和促炎因子的释放,抑制新生血管的生成.因此,以抑制N...     

Changes in autophagy proteins in a rat model of spinal cord injury

Objective：Autophagy is involved in several neurodegenerative diseases and recently its role in acute brain injury has won increasing interest.Spinal cord injuries （SCIs） often lead to permanent neurological deficit.Therefore,in this study,we examined the profiles of autophagy-linked proteins （MAP-LC3） after SCI to investigate whether the expression of autophagy contributes to neurological deficit after SCI.Methods：Adult female Sprague-Dawley rats were used and randomly divided into control and SCI groups.All the rates received laminectomy at T8-T10 level.Those in the SCI group received additional exposure of the dorsal surface of the spinal cord,followed by a weightdrop injury.Thereafter we investigated the expression levels of MAP-LC3,beclin-1,Cathepsin D and the beclin-1-binding protein bcl-2 by western blot analysis at 12 h,24 h,3 d,7 d,21 d and 28 d.One-way ANOVA with Tukey post hoc test was used to compare data between groups.Results：We observed significant increase in the level of LC3 （LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ） at 3 d and 7 d after SCI when compared with the sham group.While the level of beclin-1 and ratio of beclin-1/bcl-2 was found to have increased from 12 h to 24 h after injury.Cathepsin D expression was also elevated at 7 d （P＜0.01）.Conclusion：Based on the above mentioned data,we proposed that autophagy plays a role in the manifestation of cell injury following SCI.