大鼠脑缺血/再灌注后bFGF和GAP-43的表达与神经再生

目的:观察大鼠脑缺血/再灌注后不同时间段碱性成纤维生长因子(bFGF)和生长相关蛋白43(GAP-43)表达与神经元再生的变化,探讨其与神经再生的有关机制。方法:建立大鼠大脑中动脉阻塞模型(MCAO),并分为缺血再灌注3 d、7 d、14 d和28 d四组(n=6)。以神经损伤严重程度评分(NSS),运动评分测试(SMT)评估神经功能缺损程度,Nissl和TUNEL染色法观察不同时段缺血区周边组织神经元存活和凋亡情况,应用蛋白免疫印迹法和免疫荧光双标法检测缺血/再灌注后不同时段缺血区周边组织bFGF和GAP-43的表达水平和神经元再生的变化情况。结果:大鼠脑缺血/再灌注后3 d,大鼠出现了明显的神经功能缺损及运动功能障碍,缺血区周边组织神经元凋亡亦达到高峰,同时bFGF和GAP-43表达增强,7 d达到高峰,以后逐渐减弱,缺血周边组织可见散在的新生神经元,持续到28 d。结论:大鼠脑缺血/再灌注后内源性bFGF和GAP-43表达水平增加,可能与其神经修复和再生有关。     

参芎注射液对脑缺血再灌注大鼠的神经元保护作用

目的:观察参芎注射液对大鼠局灶性脑缺血再灌注后神经细胞凋亡及内质网应激相关因子葡萄糖调节蛋白/免疫球蛋白结合蛋白(GRP78/Bip)表达的影响.方法:100只雄性SD大鼠随机分为正常组、假手术组、脑缺血再灌注组、参芎治疗组;后两组根据再灌注时间不同各分为6、12、24、72 h四个亚组;采用大鼠大脑中动脉线栓法制备局灶性脑缺血再灌注模型.TUNEL法观察细胞凋亡情况;免疫组化和RT-PCR法检测各实验组中缺血周围区GRP78/Bip的表达.结果:TUNEL法表明参芎治疗组大鼠大脑神经细胞凋亡程度较缺血再灌注组明显减轻.免疫组化和RT-PCR检测均发现各时间点缺血再灌注组大鼠GRP78/Bip表达高于假手术组及正常组;脑缺血再灌注组及参芎治疗组GRP78/Bip的表达于缺血后12 h最高,72 h恢复至正常水平,且均呈现先升高后降低的趋势;各时间点缺血再灌注组GRP78/Bip表达均高于参芎治疗组.结论:再灌注损伤后12 h内出现GRP78/Bip表达升高.参芎注射液可以下调其表达,从而可能通过减轻内质网应激而减轻缺血再灌注损伤起到神经元保护的作用.     

Ucf-101对大鼠局灶性脑缺血再灌注后Caspase-3蛋白表达的影响

目的观察Ucf—101对大鼠脑缺血再灌注后神经元caspase-3蛋白表达及细胞凋亡的影响,研究其对缺血性脑损伤是否具有保护作用。方法将36只雄性WiStar大鼠随机分为3组：假手术组、缺血组及Ucf—101组,采用线栓法建立大鼠右侧大脑中动脉闭塞（middle cerebral artery occlusion,MCAO）2h再灌注模型,于再灌注后6h和24h断头取脑,采用TTC法测梗死体积,TUNEL法原位标记DNA片段,检测TUNEL阳性细胞的变化,免疫组化法观察脑皮质神经元caspase-3的表达。结果脑缺血再灌注后不同时间点（6h、24h）,Ucf-101组与缺血组相比梗死体积明显缩小,有显著性差异（P〈0．05）;假手术组未见梗死现象。缺血组TUNEL阳性细胞数较假手术组明显增多（P〈0．05）,脑皮质caspase-3的表达较假手术组亦显著增强（P〈0．05）,给予Ucf-101处理后,TUNEL阳性细胞数较缺血组明显减少（P〈0．05）,caspase-3的表达较缺血组亦明显减弱（P〈0．05）。结论Ucf-101能有效地抑制脑缺血再灌注损伤,下调脑皮质神经元Caspase-3蛋白的表达,抑制神经元的凋亡,发挥神经保护作用。     

运动训练对大鼠局灶性脑梗死区周边皮质GFAP、GAP-43表达的影响

目的:观察运动训练对大鼠局灶性脑梗死区周围皮质的胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAF)和生长相关蛋白-43(growth-associated protein,GAP-43)表达的影响.方法:成年健康雄性sD大鼠42只,随机分为3组:运动组,静止组,假手术对照组.运动组造模后给予电动跑台训练,每天30min;静止组造模后置于普通笼中饲养,不予康复训练;假手术对照组仅给予麻醉及头皮切开、缝合.采用光化学方法建立局灶性脑梗死模型,每组大鼠于术后7d,14d,21d处死,应用免疫组化方法观察各组大鼠不同时期梗死灶周围皮质GFAP和GAP-43的表达结果:运动组梗死灶周围皮质GFAP的表达在14d和21d显著高于静止组和假手术对照组.运动组大鼠GAP-43表达在7d为最高,14d后开始下降,但均显著高于静止组和假手术对照组.静止组大鼠GAP-43表达在7d和14d高于假手术对照组.21d时三组大鼠GAP-43表达无明显差异.结论:运动训练能促进梗死灶周围皮质GFAP和GAP-43的表达,促进脑缺血后的突触发生与重建.     

局部脑缺血再灌注损伤小鼠脑组织TMEM166的表达及其与脑细胞凋亡的关系

目的:观察跨膜蛋白166(Transmembrane protein 166,TMEM166)基因在小鼠局部脑缺血再灌注损伤(MCAO)后的表达改变及其对脑细胞凋亡的影响。方法:C57/BL6J雄性小鼠50只,体重22-28 g,采用线栓法制作MCAO模型,缺血后动物随机分为再灌注6、12、24、48 h组。采用免疫组化染色的方法观察缺血侧大脑TMEM166、Caspase 3的阳性细胞数目,TUNEL标记法检测细胞凋亡情况,Western blot检测不同再灌注时间点TMEM166、Caspase 3蛋白水平的表达。结果:缺血侧TMEM166的表达随着再灌注时间的延长而增加,24 h达到高峰,48 h后逐渐下降;再灌注6 h后Caspase 3观察到有表达,同样随着再灌注时间而升高,24 h达到高峰。缺血侧细胞凋亡数量变化趋势与TMEM166基本一致,对侧大脑半球上述指标无明显变化。结论:小鼠局部脑缺血再灌注损伤时伴有TMEM166的表达升高,可能通过激活Caspase 3引起脑细胞凋亡。     

脑缺血和缺血再灌注大鼠皮层神经元自噬的动态变化

目的：探讨脑缺血和缺血/再灌注不同时间大鼠大脑皮层神经元自噬的变化。方法：健康雄性SD大鼠60只,随机分为：假手术（Sham）组（n=10）,脑缺血和缺血/再灌注模型组（n=50）.模型组分别在缺血30min、2h,缺血2h再灌注1h、6h、24h五个时间点,随机抽取10只大鼠,测定脑梗死体积和脑含水量,同时采用Western印迹法测定各组大鼠大脑皮层中微管相关蛋白轻链3-Ⅱ（LC3-Ⅱ）的水平,透射电镜检测大脑皮层神经细胞自噬情况。结果：脑缺血30min时LC3-Ⅱ/Ⅰ比值未见明显上升,缺血2h时LC3-Ⅱ/Ⅰ比值开始升高,明显高于Sham组（P<0.01）;缺血/再灌注1h、6h时LC3-Ⅱ/Ⅰ比值虽较缺血2h组有所下降,但仍明显高于Sham组（P<0.05）;缺血/再灌注24h时LC3Ⅱ/Ⅰ比值达高峰,明显高于Sham组（P<0.01）。透射电镜观察进一步证实该现象。缺血/再灌注6h和24h时大鼠脑梗死体积明显增加,与Sham组比较有统计学差异（P<0.01）。缺血/再灌注24h大鼠脑组织含水量明显增加,明显高于Sham组（P<0.05）。HE染色显示：仅在缺血/再灌注24h组大鼠皮层见组织水肿、疏松,部分细胞变性、凋亡,海马区见大量神经元细胞核皱缩、深染呈变性凋亡状。结论：局灶性脑缺血和缺血/再灌注模型中大脑皮层缺血2 h神经元自噬即明显激活,缺血/再灌注1 h、6 h自噬均持续增高,缺血/再灌注24 h自噬达高峰。     

促红细胞生成素对大鼠局灶性脑缺血再灌注神经元的保护作用及P53蛋白的表达

目的:探讨促红细胞生成素(Epo)对大鼠局灶性脑缺血再灌注神经细胞的保护作用.方法:60只SD大鼠随机分为缺血再灌注Epo治疗组(又分为高剂量A组、低剂量B组)、缺血再灌注组(C组)及假手术组(D组),采用大脑中动脉线栓法制备大鼠局灶性脑缺血再灌注模型.参考Longa的5分制法在大鼠麻醉清醒后进行评分,TTC染色法观察线栓侧的梗死体积,并检测脑组织含水量的变化,HE染色法观察脑缺血再灌注后脑组织的病理变化,TUNEL法观察神经细胞凋亡情况,western blot法观察p53蛋白的表达变化.结果:对照组比较,大鼠脑缺血再灌注后出现不同程度的脑梗死,24h后缺血中心区及周围区均可见到p53蛋白表达.缺血再灌注6h内给予Epo可显著改善大鼠神经功能评分,减少梗死体积及脑组织含水量,减轻病理学变化及神经细胞凋亡.结论:Epo通过调控神经细胞凋亡、改善缺血再灌注损伤而发挥脑保护作用,P53蛋白参与缺血再灌注后神经细胞凋亡机制.     

大鼠脑缺血再灌注后Cathepsin D和caspase-9表达的动态变化

目的:探讨大鼠缺血再灌注后溶酶体组织蛋白酶D(Cathepsin D CD)、caspase-9在不同时段蛋白质及mRNA表达变化。方法:将60只S D大鼠随机分为三组:正常组(10只),假手术组(10只),脑缺血再灌注组(40只),线栓法制备大脑中动脉梗死模型(MCAO),免疫组化及RT-PCR法分别检测Cathepsin D、caspase-9的蛋白和mRNA表达。结果:与正常组和假手术组比较,模型组大鼠脑缺血再灌注损伤后6h Cathepsin D的蛋白和mRNA表达明显增强(P<0.05),24h达高峰,48h仍保存高水平。caspase-9蛋白和mRNA6h开始明显升高,12h达高峰,此后缓慢下降,但48h组仍显著高于对照组(P<0.05),结论:Cathepsin D、caspase-9在大鼠脑缺血再灌注后表达增强,溶酶体可能参与了脑缺血再灌注损伤后神经细胞凋亡的过程。     

大鼠脑缺血再灌注后组织蛋白酶D蛋白质及mRNA的表达

目的：探讨大鼠缺血再灌注后溶酶体组织蛋白酶D（Cathepsin DCD）在不同时段蛋白质及mRNA表达变化。方法：将60只SD大鼠随机分为三组：正常组（10只）,假手术组（10只）,脑缺血再灌注组（模型组）（40只）,线栓法制备大脑中动脉梗死模型（MCAO）,免疫组化及RT-PCR法分别检测CathepsinD的蛋白和mRNA表达。结果：与正常组和假手术组比较,模型组在大鼠脑缺血再灌注损伤后6hCathepsin D的蛋白和mRNA表达明显增强（P＆lt;0.05）,24h达高峰,48h仍保存高水平。结论：Cathepsin D在大鼠脑缺血再灌注后表达增强,溶酶体CathepsinD可能参与了脑缺血再灌注损伤后神经细胞凋亡。     

人参皂甙Rg1对脑缺血再灌注大鼠脑组织Bax和Bcl-2蛋白表达的影响

目的探讨人参皂甙Rg1对脑缺血再灌注大鼠脑组织Bcl-2和Bax表达的影响及其意义。方法分别给大鼠腹腔注射人参皂甙Rg1 10、20、40 mg/kg,采用大脑中动脉闭塞方法建立脑缺血再灌注模型,观察大鼠脑缺血再灌注后不同时间段（2 h、24 h）神经功能缺损评分;应用免疫组化法检测脑组织缺血再灌注24h后Bcl-2、Bax的表达。结果人参皂甙Rg1组大鼠脑缺血后各时间点神经功能缺损评分显著低于单纯缺血再灌注组（P〈0.05）;与单纯缺血再灌注组相比,人参皂甙Rg1各组Bcl-2表达显著增高,Bax表达显著降低,Bcl-2/Bax比值显著上调（P〈0.05）。结论人参皂甙Rg1防治大鼠脑缺血再灌注损伤的机制可能与促进脑组织Bcl-2表达、抑制Bax表达有关,且以高剂量效果较好。     

Connexin43 Hemichannel-Mediated Regulation of Connexin43

Background

Many signaling molecules and pathways that regulate gap junctions (GJs) protein expression and function are, in fact, also controlled by GJs. We, therefore, speculated an existence of the GJ channel-mediated self-regulation of GJs. Using a cell culture model in which nonjunctional connexin43 (Cx43) hemichannels were activated by cadmium (Cd²⁺), we tested this hypothesis.

Principal Findings

Incubation of Cx43-transfected LLC-PK1 cells with Cd²⁺ led to an increased expression of Cx43. This effect of Cd²⁺ was tightly associated with JNK activation. Inhibition of JNK abolished the elevation of Cx43. Further analysis revealed that the changes of JNK and Cx43 were controlled by GSH. Supplement of a membrane-permeable GSH analogue GSH ethyl ester or GSH precursor N-acetyl-cystein abrogated the effects of Cd²⁺ on JNK activation and Cx43 expression. Indeed, Cd²⁺ induced extracellular release of GSH. Blockade of Cx43 hemichannels with heptanol or Cx43 mimetic peptide Gap26 to prevent the efflux of GSH significantly attenuated the Cx43-elevating effects of Cd²⁺.

Conclusions

Collectively, our results thus indicate that Cd²⁺-induced upregulation of Cx43 is through activation of nonjunctional Cx43 hemichannels. Our findings thus support the existence of a hemichannel-mediated self-regulation of Cx43 and provide novel insights into the molecular mechanisms of Cx43 expression and function.     

TDP-43 functions and pathogenic mechanisms implicated in TDP-43 proteinopathies

Given the critical role for TDP-43 in diverse neurodegenerative diseases including amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal lobar degeneration (FTLD-TDP), there has been a recent surge in efforts to understand the normal functions of TDP-43 and the molecular basis of dysregulation that occurs in TDP-43 proteinopathies. Here, we highlight recent findings examining TDP-43 molecular functions with particular emphasis on stress-mediated regulation of TDP-43 localization, putative downstream TDP-43 target genes and RNAs, as well as TDP-43 interacting proteins, all of which represent viable points of therapeutic intervention for ALS, FTLD-TDP and related proteinopathies. Finally, we review current mouse models of TDP-43 and discuss their similarities and potential relevance to human TDP-43 proteinopathies including ALS and FTLD-TDP.     

间隙连接蛋白43(Cx43)在皮肤伤口愈合中的作用

间隙连接(gap junction,GJ)是细胞膜上的通道结构,其介导的细胞间间隙连接通讯(gap junction intercellular communication,GJIC)对内环境的稳定、细胞生长调控及新陈代谢等起到重要的作用。间隙连接蛋白43(connexin43,Cx43)是哺乳动物细胞中分布最为广泛的间隙连接蛋白,越来越多的研究发现皮肤创伤后Cx43的表达会随着伤口愈合的过程发生动态变化,并影响伤口愈合的速率和质量,人为调控Cx43的表达水平会改善伤口愈合的速率和质量。主要就Cx43结构与功能、Cx43的水平对伤口愈合各阶段的影响及Cx43与慢性伤口的关系进行总结,以期为探索皮肤创伤,尤其是慢性伤口治疗新途径提供参考价值。     

Cx43/beta-gal inhibits Cx43 transport in the Golgi apparatus

A connexin construct consisting of bacterial beta-galactosidase fused to the C-terminus of connexin43 (Cx43/beta-gal) was used to examine Cx43 assembly in NIH 3T3 cells. Cx43/beta-gal is retained in a perinuclear compartment and inhibits Cx43 transport to the cell surface. The intracellular connexin pool trapped by Cx43/beta-gal was retained in a compartment that co-localized with a medial Golgi apparatus marker by immunofluorescence microscopy and that was readily disassembled by treatment with brefeldin A. Further analysis by sucrose gradient fractionation showed that Cx43 and Cx43/beta-gal were assembled into a sub-hexameric complex, and that Cx43/beta-gal expression also inhibited Cx43 assembly into hemichannels. While this is consistent with Cx43 hemichannel assembly in the trans Golgi network (TGN), these data also suggest that the dominant negative effect of Cx43/beta-gal on Cx43 trafficking may reflect a putative sub-hexameric assembly intermediate formed in the Golgi apparatus.