Mertk通过RhoA/Rock1/P-MLC通路在脊髓损伤后降低血脊髓屏障通透性

Mertk Reduces Blood-Spinal Cord Barrier Permeability Through the Rhoa/Rock1/P-MLC Pathway After Spinal Cord Injury.

作者信息Jiezhao Lin, Yuanfang Sun, Bin Xia, Yihan Wang, Changnan Xie, Jinfeng Wang, Jinwei Hu, Lixin Zhu
PMID38592581
发布时间2024-09
DOI10.1007/s12264-024-01199-x

实验完整度

研究包含体外OGD细胞模型和体内SCI小鼠模型,并进行了Western blot、免疫荧光、TUNEL、行为学等实验,验证了功能表型、机制通路及治疗效果。

主要模型

小鼠脊髓损伤模型(C57BL/6雌性小鼠,动脉夹压迫法) bEnd.3小鼠脑内皮细胞系 氧糖剥夺(OGD)内皮细胞模型

重点核对

细胞系:bEnd.3小鼠脑内皮细胞系(Procell,CL-0598) 动物模型:8周龄C57BL/6雌性小鼠,T8-T9节段动脉夹压迫10秒建立SCI模型 Mertk过表达慢病毒(LV-Mertk)或阴性对照慢病毒(LV-CON),SCI前7天脊髓内注射5 μL RhoA激动剂CN03处理浓度为1 μg/mL,OGD刺激前1小时加入 BSCB通透性检测:SCI后5天尾静脉注射4% Evans蓝(2 mL/kg),循环1小时

摘要

血脊髓屏障(BSCB)的破坏是脊髓损伤(SCI)后继发性损伤中的关键事件。据报道,Mertk在调节炎症和细胞骨架动力学中发挥重要作用。然而,Mertk在BSCB中的具体作用仍不清楚。在此,我们证明了Mertk在BSCB修复中的独特作用。SCI后内皮细胞中Mertk表达降低。Mertk过表达上调紧密连接蛋白(TJs),降低BSCB通透性,从而抑制炎症和凋亡。最终,这导致神经再生和功能恢复增强。进一步实验揭示,RhoA/Rock1/P-MLC通路在Mertk的作用中发挥关键作用。这些发现强调了Mertk通过减轻BSCB通透性促进SCI恢复的作用,并可能为SCI修复提供潜在靶点。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
Mertk在脊髓损伤后血脊髓屏障(BSCB)中的作用及其机制是什么?
核心机制
Mertk通过抑制RhoA/Rock1/P-MLC信号通路,减少应力纤维形成,从而抑制紧密连接蛋白(TJs)的解体,降低BSCB通透性,进而减轻炎症和凋亡,促进神经再生和功能恢复。
主要证据
在SCI小鼠模型和OGD处理的bEnd.3细胞中,Mertk过表达上调ZO-1和Occludin表达,减少Evans蓝外渗和CD45阳性细胞浸润,降低炎症因子(INOS、Cox2、TNF-α、IL-1β)和凋亡标志物(Cleaved-caspase3、Bax)水平,增加Bcl-2、NeuN、Nissl小体、GAP43和NF200表达,改善运动功能;同时抑制RhoA、Rock1和P-MLC的激活,RhoA激动剂CN03可逆转Mertk的作用。
研究意义
本研究首次证明Mertk在通过维持BSCB完整性修复SCI中的关键作用,并阐明其机制,增强了对SCI病理的理解,Mertk可能成为SCI的治疗靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

验证SCI/OGD后Mertk和紧密连接蛋白的表达变化

明确Mertk在SCI和OGD条件下是否表达改变,并与紧密连接蛋白变化相关。

建立SCI小鼠模型和bEnd.3细胞OGD模型,通过Western blot检测Mertk、ZO-1、Occludin在不同时间点的蛋白水平;通过免疫荧光双染检测Mertk与内皮细胞标志物CD31的共定位。

2

脊髓内注射Mertk过表达慢病毒并评估BSCB通透性

探究Mertk过表达对SCI后BSCB通透性和紧密连接蛋白表达的影响。

在SCI前7天向脊髓内注射Mertk过表达慢病毒或对照慢病毒,于SCI后3天和5天分别进行Western blot和BSCB通透性检测(Evans蓝渗漏实验),并观察白细胞浸润(CD45)和紧密连接蛋白表达。

3

体外验证Mertk过表达对OGD诱导的紧密连接蛋白的影响

在体外内皮细胞模型中验证Mertk过表达能否恢复OGD引起的紧密连接蛋白下降。

使用慢病毒感染bEnd.3细胞过表达Mertk,然后进行OGD处理,通过Western blot和免疫荧光检测ZO-1和Occludin的表达。

4

评估Mertk过表达对SCI后炎症和凋亡的影响

确定Mertk过表达是否通过修复BSCB来减少炎症和凋亡。

在SCI后3天通过Western blot检测炎症因子(INOS、Cox2、TNF-α、IL-1β)和凋亡标志物(Cleaved-caspase3、Bax、Bcl2)的表达;通过免疫荧光检测Iba1阳性小胶质细胞和TUNEL阳性细胞。

5

评估Mertk过表达对神经再生和功能恢复的影响

探究Mertk过表达是否促进SCI后的神经再生和运动功能恢复。

在SCI后7、14、21、28天进行游泳测试,28天进行足迹测试;在7天和28天通过免疫荧光检测NeuN、GAP43,通过Nissl染色、HE染色评估组织损伤和神经元存活;28天通过Western blot检测GAP43和NF200表达。

6

验证RhoA/Rock1/P-MLC通路在Mertk作用中的关键性

证明Mertk通过抑制RhoA/Rock1/P-MLC通路来维持紧密连接蛋白和降低BSCB通透性。

在体内SCI模型和体外bEnd.3细胞OGD模型中,通过Western blot检测RhoA、Rock1、P-MLC表达;并使用RhoA激动剂CN03处理OGD+LV-Mertk细胞,检测紧密连接蛋白表达变化。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证分子表达变化
验证细胞功能变化
验证免疫效应
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
bEnd.3细胞ProcellCL-0598
专用培养基ProcellCM-0598
三溴乙醇Sigma--
动脉夹Kent Scientific Corp.--
HE染色试剂盒Solarbio--
尼氏染色试剂盒Solarbio--
RIPA裂解液Beyotime--
蛋白酶抑制剂Roche--
磷酸酶抑制剂Roche--
硝酸纤维素膜Millipore--
山羊抗Mertk抗体R&D systemsAF591
兔抗ZO-1抗体Abcamab307799
兔抗Occludin抗体Proteintech27260-1-AP
兔抗Cleaved-caspase3抗体Proteintech25128-1-AP
兔抗Bax抗体Proteintech50599-2-Ig
兔抗Bcl2抗体Proteintech26593-1-AP
兔抗INOS抗体AffinityAF0199
兔抗COX2抗体SolarbioK001561P
兔抗TNF-α抗体Proteintech60291-1-Ig
兔抗IL-1β抗体AffinityAF510
兔抗NF200抗体Abcamab8135
兔抗GAP43抗体Abcamab16053
兔抗Rock1抗体ServicebioGB111691
兔抗Phospho-MLC抗体Cell Signaling3671
兔抗RhoA抗体Proteintech10749-1-AP
小鼠抗GAPDH抗体Abcamab307799
小鼠抗β-tubulin抗体Abcamab7291
辣根过氧化物酶标记的二抗Pierce--
ECL检测试剂盒Bio-Rad--
柠檬酸钠抗原修复液Solarbio--
牛血清白蛋白----
Triton X-100Solarbio--
二抗Invitrogen--
DAPISolarbioC0065
兔抗Mertk抗体AffinityDF7344
山羊抗CD31抗体R&D systemsAF3628
兔抗Iba1抗体Abcamab178847
兔抗NeuN抗体Abcamab177487
TUNEL凋亡检测试剂盒BeyotimeC1089
伊文思蓝SigmaE2129
CN03----
Mertk过表达慢病毒Genechem--
阴性对照慢病毒Genechem--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养与OGD模型
细胞系:bEnd.3;培养基:特殊培养基CM-0598;OGD条件:无糖培养基、厌氧孵育6小时
阅读提示:Materials and Methods中的Cell Culture
慢病毒转染
慢病毒:LV-Mertk和LV-CON;转染步骤遵循Genechem提供的指南
阅读提示:Materials and Methods中的Cell Culture
药物处理
RhoA激动剂CN03浓度:1 μg/mL;处理时间:OGD之前1小时
阅读提示:Materials and Methods中的Cell Culture
动物模型与操作
动物:8周龄C57BL/6雌性小鼠;麻醉:1.25%三溴乙醇(20 mL/kg)腹腔注射;SCI建立:T8-T9椎板切除后用动脉夹(30 g力)压迫10秒;慢病毒注射:SCI前7天注射5 μL,速率5 μL/min,留针5分钟
阅读提示:Materials and Methods中的Animals和SCI Model, Lentivirus Injection
实验分组
体内分组:Sham、SCI、SCI+LV-CON、SCI+LV-Mertk;体外分组:Control、OGD、OGD+LV-CON、OGD+LV-Mertk,以及OGD+CN03、OGD+LV-Mertk+CN03
阅读提示:Materials and Methods及Results部分
BSCB通透性检测
Evans blue浓度:4%,剂量:2 mL/kg,注射途径:尾静脉,循环时间:1小时,检测时间:SCI后5天
阅读提示:Materials and Methods中的Blood–spinal Cord Barrier Permeability Test
行为学测试
游泳测试时间:SCI后7、14、21、28天;足迹测试时间:28天
阅读提示:Materials and Methods中的Behavioral Tests
组织学检测
取材时间:SCI后3、5、7、28天;切片厚度:20 μm;检测区域:损伤边缘500 μm内
阅读提示:Materials and Methods中的Histological Staining
Western blot
裂解:RIPA缓冲液(含蛋白酶和磷酸酶抑制剂)30分钟;蛋白上样量未明确;一抗孵育:4℃过夜;二抗孵育:室温1小时;ECL检测
阅读提示:Materials and Methods中的Western Blot
免疫荧光染色
切片固定:4% PFA 20分钟;抗原修复:柠檬酸钠抗原修复液90℃ 30分钟;封闭:5% BSA + 0.3% Triton X-100 70分钟;一抗4℃过夜;二抗室温1小时;DAPI 10分钟
阅读提示:Materials and Methods中的Immunofluorescence Staining
TUNEL染色
固定:4% PFA 30分钟;通透:0.5% Triton X-100 5分钟;TUNEL反应:37℃避光60分钟;DAPI 10分钟
阅读提示:Materials and Methods中的Tunel Staining
统计分析
数据表示:平均值±标准差;独立实验次数:3或4次;统计方法:两组比较用t检验,多组比较用ANOVA及Tukey事后检验;显著性水平:P <0.05
阅读提示:Materials and Methods中的Statistical Analysis