螯合锌离子对大鼠脑缺血再灌注后焦亡通路NLRP3/cleaved caspase-1及GSDMD表达的影响

摘要

目的 本研究通过检测锌离子螯合剂N,N,N′,N′-四-(2-吡啶基甲基)乙二胺[N,N,N′,N′-tetrakis (2-pyridylmethyl)ethylenediamine, TPEN]对大鼠缺血再灌注后焦亡通路的关键蛋白含NLR家族Pyrin结构域蛋白3(nucleotide-binding domain leucine-rich repeat containing protein 3,NLRP3)、裂解的半胱天冬酶-1(cleaved caspase-1)和关键执行蛋白气道素D(gasdermin D,GSDMD)表达水平的影响，评估锌离子对细胞焦亡通路的影响，为开发靶向锌离子的脑缺血再灌注损伤治疗策略提供理论依据。方法 雄性SD大鼠采用数字表法随机分为假手术组(Sham组)、大脑中动脉闭塞(middle cerebral artery occlusion, MCAO)组和TPEN+MCAO组。使用改良线栓法构建大鼠MCAO模型，检测再灌注后缺血侧脑组织NLRP3、cleaved caspase-1和GSDMD的表达水平及细胞定位。TPEN于梗死前30 min腹腔内注射，90 min后再灌注。再灌注6 h和24 h后分离缺血侧脑组织，免疫荧光染色观察NLRP3与神经元的共定位，Western blotting检测NLRP3、cleaved caspase-1和GSDMD的蛋白表达水平。结果 (1)MCAO再灌注6 h和24 h后大鼠缺血侧脑组织NLRP3与神经元标志物NeuN共定位。(2)MCAO再灌注6 h和24 h后大鼠缺血侧脑组织NLRP3的蛋白表达是Sham组的1.8倍和2.2倍(P<0.01),TPEN显著降低大鼠再灌注24 h后缺血侧脑组织NLRP3的蛋白表达水平(P<0.05)。(3)MCAO再灌注24 h后大鼠缺血侧脑组织cleaved caspase-1表达比Sham组升高(P<0.01),TPEN显著降低大鼠缺血再灌注后cleaved caspase-1表达水平(P<0.01)。(4)MCAO组大鼠再灌注6 h和24 h后缺血侧脑组织GSDMD蛋白是Sham组的3.5倍和2.0倍(P<0.001),TPEN显著降低再灌注24 h后GSDMD的蛋白表达水平(P<0.001)。结论 本研究证实大鼠缺血再灌注后，缺血侧脑组织神经元细胞焦亡和炎症反应显著增加，螯合锌离子能够显著减轻神经元的焦亡和炎症反应，为靶向锌离子作为脑缺血再灌注损伤的治疗策略提供了新的科学依据。

关键词

脑缺血再灌注 / 细胞焦亡 / 锌离子 / 含NLR家族Pyrin结构域蛋白3(NLRP3) / 裂解的半胱天冬酶-1(cleaved caspase-1) / 气道素D(GSDMD) / 神经元