CRF1參與低氧誘導的星形膠質細胞水腫.pdf

1、低氧作為一種非特異性應激原可誘導機體產(chǎn)生應激反應。哺乳動物通過下丘腦-垂體-腎上腺皮質軸(Hypothalamus-pituitary-adrenalaxis，HPA)對機體面臨的各種應激做出應答反應。應激促進下丘腦室旁核(Paraventricularnucleus，PVN)神經(jīng)元釋放下丘腦促腎上腺皮質激素釋放激素(Corticotropinreleasingfactor，CRF)。CRF主要通過和促腎上腺皮質激素釋放激素Ⅰ型受體(C

2、orticotropinreleasingfactorreceptor-1，CRFR1)和促腎上腺皮質激素釋放激素Ⅱ型受體(Corticotropinreleasingfactorreceptor-2，CRFR2)結合發(fā)揮生理作用，參與神經(jīng)和體液調(diào)節(jié)。
　　 環(huán)境低氧嚴重時可導致機體發(fā)生腦水腫，腦水腫的發(fā)生、發(fā)展與水通道蛋白(Aquaporins，AQPs)密切相關。AQPs是細胞膜上一類特異性水通道蛋白，參與多種類形細胞的水分

3、子跨膜運輸。其中水通道蛋白4(Aquaporin-4，AQP4)在哺乳動物腦組織中分布最為豐富，在正常生理狀態(tài)下參與大腦水平衡調(diào)節(jié)，在病理損傷時則參與腦水腫形成和消退。AQP4在星形膠質細胞中大量表達，因此星形膠質細胞的腫脹與腦水腫有重要關系。低氧誘導因子-1(Hypoxiainducedfactor-1，HIF-1)是低氧敏感因子，參與調(diào)節(jié)機體氧平衡。低氧上調(diào)HIF-1α蛋白表達，使HIF-1穩(wěn)定性增加并與低氧反應元件(Hypoxia

4、responseelement，HRE)結合作用下游靶基因，調(diào)控生理或病理作用。HIF-1調(diào)控的靶基因有血管內(nèi)皮生長因子(Vascularendothelialgrowthfactor，VEGF)及其受體(Vascularendothelialgrowthfactorreceptor，VEGFR)、誘導型一氧化氮合酶(Induciblenitricoxidesynthase，iNOS)等。iNOS是一氧化氮合酶(Nitricoxides

5、ynthase，NOS)的一種，主要參與機體免疫反應，能夠催化L-精氨酸(L-Arginine)產(chǎn)生一氧化氮(Nitricoxide，NO)。NO是著名的氣體信號分子，可以通過NO-cGMP-PKG通路調(diào)節(jié)細胞和機體功能。CRFR1在中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周系統(tǒng)廣泛分布，在星形膠質細胞中也有表達。我們實驗室前期結果表明，低氧時下丘腦CRF分泌增加，前額葉皮層CRF基因轉錄升高。因此，我們設想機體在嚴重低氧時一方面通過CRF釋放增加，激活星形膠

6、質細胞CRFR1，引發(fā)胞內(nèi)信號通路；另一方面細胞在嚴重低氧時胞內(nèi)低氧誘導因子-1α(Hypoxiainducedfactor-1α，HIF-lα)激活，驅動下游信號通路。這兩條通路共同作用于AQP4，增加AQP4水通道功能。
　　 本研究通過低氧培養(yǎng)箱模擬星形膠質細胞低氧環(huán)境，通過westernblot、熒光標記法和細胞免疫熒光等方法，對CRFR1如何參與低氧誘導的星形膠質細胞水腫進行了研究。研究結果發(fā)現(xiàn)AQP4與CRFR1在大

7、鼠原代皮層星形膠質細胞共表達；10nM和100nMCRF均能誘導大鼠原代星形膠質細胞胞內(nèi)鈣離子濃度升高，該作用可以被預孵CRFR1拮抗劑CP154，526阻斷。同時發(fā)現(xiàn)大鼠原代星形膠質細胞在低氧(1％O2)下HIF-1α蛋白表達增加，但并不表達iNOS蛋白；低氧上調(diào)大鼠原代小膠質細胞iNOS表達。這些結果提示低氧誘導皮層神經(jīng)元分泌CRF，通過在星形膠質細胞G-蛋白偶聯(lián)受體CRFR1激活胞內(nèi)第二信使Ca2+，增加AQP4水通透性；低氧使胞