付佩彩 喻志源 劉 淼 唐榮華 王 偉 駱 翔
小膠質細胞約占成年中樞神經(jīng)系統(tǒng)細胞總量的10%-20%[1]。它是CNS原位免疫細胞,屬于單核細胞系,介導中樞神經(jīng)系統(tǒng)對感染、損傷等疾病的先天性免疫反應[2]。在CNS受損后小膠質細胞迅速激活,遷移至受損部位,并發(fā)生一系列特征性反應,如細胞增殖、形態(tài)改變、炎性因子分泌等[3]。LPA為類生長因子的脂類信號分子,與CNS損傷密切相關,它即是反應CNS受損程度的預警因子,也可作為致病因子促進CNS進一步損傷[4,5]。本研究采用LPA對小膠質細胞系BV2細胞進行干預,檢測BV2細胞活化分泌IL-1β和TNF-α的濃度變化,以探討LPA在CNS損傷中對小膠質細胞活化以及炎性因子分泌中的作用。
BV2細胞系來自華中科技大同濟醫(yī)學院。DMEM/高糖培養(yǎng)基、胎牛血清均購自美國Hyclone公司;胰蛋白酶購自美國GIBCO公司;多聚賴氨酸、LPA(溶血磷脂酸)和DAPI均購自美國sigma公司;LDH試劑盒購自南京建成生物研究所;ELISA試劑盒購自深圳達科為生物技術有限公司;小鼠抗Iba1購自美國Wako公司;CY3標記羊抗兔IgG購自美國Jackson公司。
液氮凍存的BV2細胞,37°C迅速復蘇后用含10%胎牛血清的DMEM/高糖培養(yǎng)基進行培養(yǎng),當細胞達到90%融合時用0.25%胰酶消化細胞,進行傳代。
調整BV2細胞懸液中細胞密度為1×106/ml,接種于多聚懶氨酸(0.1 mg/ml)包被過的6孔板中,于37°C 5%CO2培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng),24 h應用于實驗。其中對照組在實驗開始時換用新鮮培養(yǎng)基,LPA組換用含10μM LPA的新鮮培養(yǎng)基。
LDH法檢測10μM LPA作用于BV2細胞后培養(yǎng)基內LDH含量,以檢測LPA對BV2細胞毒性作用。嚴格按照試劑盒說明書要求操作,反應結束室溫5 min后用450 nm波長測定各孔吸光度。繪制標準曲線,依據(jù)標準曲線計算各孔相應的LDH濃度。
ELISA法測定IL-1β和TNF-α濃度,操作嚴格按照試劑盒說明書要求進行。終止反應10分鐘內用檢測波長450 nm,參考610 nm波長測定各孔吸光度。繪制標準曲線,依據(jù)標準曲線計算各孔相應的IL-1β和 TNF-α濃度。
所得數(shù)據(jù)用均數(shù)±標準差表示,組間比較采用t檢驗,應用SPSS軟件,P<0.05認為差異有統(tǒng)計學意義。用sigma plot作圖軟件作圖。
傳代培養(yǎng)的BV2在培養(yǎng)24 h后貼壁細胞呈梭形,至第2~3 d BV2細胞生長呈90%融合,突起明顯增多延長。將BV2細胞做Iba1免疫熒光染色,證明傳代培養(yǎng)的BV2細胞表達小膠質細胞特異性抗原Iba1(圖1)。
對照組和LPA組在各時間點(30min、1、3和6 h)的LDH分泌均無明顯差異(圖2)。
LPA干預BV2細胞后1 hIL-1β和TNF-α較對照組顯著增加(P<0.01)。IL-1β分泌在3 h達到峰值,而TNF-α分泌在6 h內持續(xù)增高。與對照組比較,IL-1β和TNF-α均在3 h增加最顯著(P<0.01)(圖3、4)。
圖1 BV2細胞的小膠質細胞特性鑒定 培養(yǎng)的BV2細胞100%表達小膠質細胞特異性抗原Iba1;紅色為Iba1染色陽性,藍色為細胞核DAPI染色
圖2 各組分泌LDH濃度
圖3 各組BV2細胞培養(yǎng)液中TNF-α的濃度(與同時間點對照組比較,*P<0.01)
圖4 各組BV2細胞培養(yǎng)液中IL-1β的濃度(與同時間點對照組比較,*P<0.01)
小膠質細胞為CNS定居的免疫細胞,是CNS損傷后最早發(fā)生反應的細胞類型[6]?;罨男∧z質細胞可通過吞噬死亡細胞碎片、限制炎癥病灶擴大[7]、形成胞突包繞神經(jīng)軸突末梢、分泌小膠質細胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子等作用對CNS損傷起到保護作用。但過度活化的小膠質細胞亦可導致神經(jīng)損傷,CNS缺血區(qū)域的神經(jīng)細胞可通過 ATP、CCL2/CCR2趨化因子受體途徑以及組織蛋白酶S/CX3CL1途徑激活小膠質細胞,誘導小膠質細胞產(chǎn)生炎性反應,分泌各種炎癥因子(TNF-α,IL-6,IL-1β)進而加重受損神經(jīng)元的損傷[8~10]。雖然關于小膠質細胞炎性因子釋放的研究眾多,但其炎性釋放機制仍未明確。
LPA是血清中的正常組分之一,血小板、炎癥細胞、神經(jīng)細胞、損傷細胞和內皮細胞受到各種刺激后均可生成,通過內分泌和旁/自分泌的方式釋放。在CNS受損后LPA的分泌增加并可促進CNS系統(tǒng)進一步損傷,但其機制未明確[4,5]。本研究結果發(fā)現(xiàn)LPA可顯著促進小膠質細胞系BV2細胞的活化,并促進其分泌IL-1β和TNF-α(P<0.01),在3 h其促進作用最為顯著。已知的LPA可通過G12/13蛋白激活Rho/ROCK信號通路[11],LPA可通過激活Rho后發(fā)揮細胞骨架重建、肌動蛋白應力纖維重建、細胞分化等作用。并有研究顯示抑制Rho/ROCK通路、可明顯抑制小膠質細胞炎性因子(TNF-α、IL-6、IL-1β)釋放[12]。因此,本研究推測LPA促進小膠質細胞炎性分泌可能為激活Rho/ROCK通路所致。
綜上所述,本研究結果提示LPA在小膠質細胞活化及其炎性分泌中發(fā)揮了重要作用;LPA促進小膠質細胞炎性因子分泌可能為其促進CNS損傷的原因之一,也為進一步了解CNS損傷后LPA的作用、小膠質細胞的活化機制及其調控方法提供了實驗依據(jù)。
1 Lawson LJ,Perry VH,Dri P,et al.Heterogeneity in the distribution and morphology of microglia in the normal adult mouse brain.Neuroscience,1990,39(1):151-170.
2 Streit WJ,Conde JR,F(xiàn)endrick SE,et al.Role of microglia in the central nervous system's immune response.Neurol Res,2005,27(7):685-691.
3 Haynes SE.The P2Y12 receptor regulates microglia activation by extracellular nucleotides.Nature Neurosci,2006,9(12):1512-1519.
4 Siess W.Athero-and thrombogenic actions of lysophosphatidic acid and sphingosine-1-Phospate.Biochim Biophys Aeta,2002,1582(13):204-215.
5 Siess W,Tigyi G.Thrombogenic and atherogenie activities of lysophosphatidic acid.J Cell Bioehem,2004,92(6):1086-1094.
6 Hanisch UK,Kettenmann H.Microglia:active sensor and versatile effector cells in the normal and pathologic brain.Nat Neurosci,2007,10(11):1387-1394.
7 Davalos D.ATP mediates rapid microglia response to local brain injury in vivo.Nature Neurosci,2005,8(6):752-758.
8 Gonzalez R,Glaser J,Liu MT,et al.Reducing inflammation decreases secondary degeneration and functional deficit after spinal cord injury.Exp Neurol,2003,184(1):456-463.
9 Pan W,Kastin AJ.Cytokine transport across the injured bloodspinal cord barrier.Curr Pharm Des,2008,14(16):1620-1624.
10 Sharma HS.Pathophysiology of blood-spinal cord barrier in traumatic injury and repair.Curr Pharm Des,2005,11 (11):1353-1389.
11 Kyoko Noguchi,Deron Herr,Tetsuji Mutoh.Lysophosphatidic acid(LPA)and its receptors.Neurosciences,2009,9(1):15-23.
12 Jing Ding,Qin-Ying Li,Xin Wang,et al.Fasudil protects hippocampal neurons against hypoxia-reoxygenation injury by suppressing microglial inflammatory responses in mice.Journal of Neurochemistry,2010,114(6):1619-1629.