钾氯共转运体-2调节机制的研究进展

钾氯共转运体-2(KCC2)是阳离子和氯离子共转运体家族中的一员,广泛分布于中枢神经系统(CNS),主要负责把细胞内的氯离子泵出细胞外,维持抑制性神经元的抑制功能所必需的低氯环境。KCC2的下调参与一些神经系统疾病和疼痛的发生和发展,而KCC2本身亦受多种因素的调节。该文就KCC2的调节机制作一综述。

K252a通过下调脊髓背角钾氯共转运体-2的表达缓解大鼠术后持续性痛

目的 察鞘内注射酪氨酸激酶受体B（tyrosinekinasereceptorB，TrkB）抑制剂K252a对皮肤／肌肉切口牵拉术（skin／muscleincisionandretraction，SMIR）诱发的术后持续性痛大鼠脊髓背角钾氯共转运体-2（K＋-CI—cotransporter2，KCC2）蛋白表达的影响。方法采用随机数字表法将52只成年雄性SD大鼠随机分成假手术组（对照组）、SMIR组、SMIR＋-甲基亚砜（dimethylsulfoxide，DMSO）组和SMIR＋K252a组，每组13只。于术前1d及术后3、7、12、22、32d测定大鼠机械缩足反射阈值（mechanicalwithdrawalthreshold，MWT），Westernblot测定术后7d大鼠脊髓背角KCC2蛋白的表达。结果与对照组比较，术后7、12、22d时MWT在sMIR组[（22．5±2．3）、（24．9±1．4）、（29．5±2．4）g]和SMIR＋DMSO组[（24．0±1．9）、（24．8±2．3）、（26．7±2．1）g]明显降低（P＜0．05）；与SMIR组比较，术后7、12、22d时MWT在SMIR＋K252a组[（31．6±1．7）、（36．1±2．0）、（38．1±2．1）g]明显上调（P〈0．05）。与对照组比较，术后7d时SMIR组和sMIR＋DMS0组的脊髓背角KCC2表达明显下调（P〈0．05），SMIR＋K252a组未检测到明显变化（P〉0．05）。与SMIR组比较，SMIR＋K252a组的脊髓背角KCC2表达明显上调（P〈0．05）。结论脊髓背角KCC2的表达变化可能参与了大鼠术后持续性痛的形成。

钾氯共转运体-2和痛觉过敏关系的研究进展

背景钾氯共转运体-2（K^＋-Cl^- eotransporter 2，KCC2）是阳离子-氯离子共转运体（cation-chloride cotransporters，CCCs）家族中的重要一员，其蛋白表达或离子转运活性下降破坏神经细胞内Cl^-隐定性，引起γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）能神经细胞发生去抑制，使机体对伤害性刺激敏感性提高，产生痛觉过敏。脑源性神经营养因子／酪氨酸激酶受体B（brain-derived neurotrophic factor／tyrosine receptor kinaseB，BDNF/TrkB）信号通路可以调节KCC2的蛋白表达和离子转运活性，参与多种病因导致的痛觉过敏的发生。目前发现BDNF／TrkB信号通路阻断剂和KCC2激动剂均能够缓解或者翻转神经病理性疼痛和炎性痛觉过敏。目的探讨KCC2在痛觉过敏发生发展中的作用。内容就KCC2与痛觉过敏的相关性进行综述。趋向为痛觉过敏的防治提供新的思路和治疗策略。

高盐饮食对更年期焦虑小鼠海马钾离子-氯离子共转运体2、钠-钾-氯离子失转运体1表达的影响

目的研究高盐饮食对更年期焦虑症小鼠钾离子-氯离子共转运体2(KCC2)、钠-钾-氯离子共转运体1(NKCC1)表达的影响。方法将大鼠随机分为空白组、模型组、4%高盐饮食组、8%高盐饮食组。其中4%高盐饮食组、8%高盐饮食组经高盐饮食干预1个月后,HE染色观察脑部结构,免疫组织化学观察KCC2、NKCC1表达情况。结果高盐饮食使更年期焦虑小鼠海马区锥体细胞排列紊乱,神经元数目明显减少,细胞轮廓模糊,出现大量的空泡现象,细胞形态不规则,细胞间隙明显增大;模型组KCC2表达的阳性细胞明显减少,高盐饮食组阳性细胞极少;模型组NKCC1表达阳性细胞明显增多,高盐饮食组阳性细胞增多更明显。结论高盐饮食加重更年期焦虑症的发生可能与KCC2及NKCC1之间的动态平衡被打破有关。

星形胶质细胞气压损伤后钠-钾-氯共转运体及促分裂原活化蛋白激酶对AQP4表达的影响

目的探讨大鼠星形胶质细胞气压损伤后,钠-钾-氯共转运体(NKCC)、促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)对水通道蛋白-4(AQP4)表达变化的影响和相关机制。方法原代培养SD大鼠大脑皮质星形胶质细胞。实验分为正常对照组、气压损伤组、布美他尼处理组和p38-MAPK抑制剂(SB203580)处理组。布美他尼和p38-MAPK抑制剂均预处理星形胶质细胞30 min后再进行气压损伤。损伤后3 h观察细胞水肿情况,并对AQP4的表达情况进行Western blot检测。结果光学显微镜下观察到气压损伤后的星形胶质细胞较正常对照组细胞明显肿胀,布美他尼和p38-MAPK抑制剂处理组星形胶质细胞水肿较气压损伤组减轻。Western blot检测发现布美他尼处理组和p38-MAPK抑制剂处理组的AQP4表达均较气压损伤组低(P<0.05)。结论星形胶质细胞气压损伤后,AQP4表达上调受NKCC的影响,以及p38-MAPK信号途径的调节。通过抑制NKCC的活性和p38-MAPK信号途径的激活,可降低气压损伤引起的星形胶质细胞AQP4表达的上调,减轻细胞水肿。

背根神经节中TRPV1激活对钠-钾-氯共转运体表达和功能的影响

目的:探讨在急性神经源性炎性痛模型中,用辣椒素激活瞬时感受器电位香草酸受体1(transient receptor potential vanilloid 1,TRPV1)后对背根神经节(dorsal root ganglion,DRG)细胞钠-钾-氯共转运体(sodium-potassium-chloride co-transorter 1,NKCC1)及其磷酸化蛋白表达变化及功能的影响。方法:雄性SD大鼠随机分为:正常组(n=24)、辣椒素组(n=36)和辣椒素+布美他尼组(n=6)。运用免疫荧光和Western blotting技术检测NKCC1和p-NKCC1的蛋白分布及其变化;运用膜片钳技术检测GABA激活电流大小;运用氯离子荧光探针检测DRG细胞内氯离子浓度变化。结果:免疫荧光结果显示TRPV1和NKCC1在正常大鼠DRG细胞共表达,辣椒素组NKCC1和p-NKCC1荧光强度高于正常组;行为学结果显示辣椒素组热缩足反射潜伏期减小、冷缩足反射潜伏期延长,给予NKCC1的抑制剂布美他尼预处理后,则能逆转该效果。Western blotting结果显示辣椒素组NKCC1和p-NKCC1的蛋白表达升高;膜片钳结果显示辣椒素组GABA激活电流明显增加,布美他尼可逆转此作用;荧光探针结果显示辣椒素组DRG细胞内氯离子浓度增加,给予布美他尼后DRG细胞中氯离子浓度降低。结论:外源性激活TRPV1后促进了NKCC1的表达增加和功能变化,提示NKCC1参与了激活TRPV1引起的疼痛。

APP/PS1小鼠嗅球神经元的早期树突分支和长度及钾-氯离子共运转体2蛋白表达异常

目的探讨嗅球(OB)神经元的形态和相关蛋白的变化,探讨导致阿尔茨海默病(AD)嗅觉功能障碍的原因。方法采用高尔基-考克斯(Golgi-Cox)染色技术评估AD模型小鼠(APP/PS1小鼠)的OB和前梨状皮质(aPC)的神经元形态变化;使用Sholl分析对神经元的形态学进行测量;采用Western blotting检测蛋白质表达水平。结果高尔基-考克斯染色结果显示,在3~5月龄,该模型鼠尚未表现出AD的病理特征及认知障碍时,OB已经发生神经元树突长度和分支数量的显著减少。Western blotting检测发现,对神经元形态和突触功能至关重要的钾-氯离子共转运体2(KCC2)蛋白表达在3~5月龄APP/PS1小鼠的OB中显著降低。结论异常的神经元形态和KCC2信号途径改变可能是AD早期嗅觉功能障碍的基础;维持KCC2信号正常有望成为干预AD早期嗅觉异常的有效途径之一。

氯胺酮对瑞芬太尼诱导痛觉过敏大鼠脊髓钾氯共转运体2表达的影响

目的探讨预防性皮下注射氯胺酮对瑞芬太尼诱导大鼠痛觉过敏的治疗作用及对脊髓背角钾氯共转运体．2（K＋／Cl-cotransporter2，KCC2）表达的影响。方法成年雄性Sprague—Dawley（SD）大鼠60只，随机分为5组：对照组（C组），切FI痛组（I组），切口痛＋瑞芬太尼组（I＋R组），切口痛＋氯胺酮组（I＋K组）；切口痛＋瑞芬太尼＋氯胺酮组（I＋R＋K组）。采用yonFrey纤维测定术前1d（TO）及术后2h（T1）、6h（T2）、24h（T3）、48h（T4）时大鼠右后爪机械缩足阈值（MWT），在T4时间点取大鼠脊髓腰膨大部，采用免疫荧光法及Western免疫印迹法测定脊髓背角KCC2的表达。结果与C组[术后2h（14．5±1．7）g、术后6h（14．2±1．1）g、术后24h（13．9±1．8）g、术后48h（14．2±1．1）g]比较，其余各组，术后2h[I组（5．6±0．8）g、I＋R组（3．2±1．0）g、I＋K组（6．8±1．7）g、I＋R＋K组（5．1±1．6）g]、术后6h[I组（6．9±1．0）g、I＋R组（4．3±1．2）g、I＋K组（8．0±1．4）g、I＋R＋K组（6．2±1．5）g]、术后24h[I组（7．6±0．9）g、I＋R组（5．4±1．1）g、I＋K组（10．3±1．2）g、I＋R＋K组（7．1±1．1）g]、术后48h[I组（8．9±1．1）g、I＋R组（7．5±1．4）g、I＋K组（11．3±1．2）g、I＋R＋K组（8．3±1．2）g]MWT值显著降低（P〈0．05），术后48hKCC2表达量显著降低（P〈0．05）；与I组[术后2h（5．6±0．8）g、术后6h（6．9±1．0）g、术后24h（7．6±0．9）g、术后48h（8．9±1．1）g]比较，I＋R组在术后各时间点MWT值[术后2h（3．2±1．0）g、术后6h（4．3±1．2）g、术后24h（5．4±1．1）g、术后48h（7．5±1．4）g]降低、术后48hKCC2表达量显著降低（P〈0．05），I＋K组在术后各时间点MWT值[术后2h（6．8±1．7）g、术后6h（8．0±1．4）g、术后24h（10．3±1．2）g、术后48h（11．3±1．2）g]升高、术后48hKCC2表达量显著增加（P〈0．05）；与I＋R组[术后2h（3．2±1．0）g、术后6h（4．3±1．2）g、术后24h（5．4±1．1）g、术后48h（7．5±1．4）g]比较，I＋R＋K组在术后各时间点MWT值[术后2h（5．1±1．6）g、术后6h（6．2±1．5）g、术后24h（7．1±1．1）g、术后48h（8．3±1．2）g]升高（P〈0．05），术后48hKCC2表达量显著增加（P〈0．05）。结论预防性皮下注射氯胺酮可以减少瑞芬太尼诱发的大鼠机械缩足阈值的降低，减轻大鼠脊髓背角KCC2表达的抑制。

缺血缺氧中心区星形胶质细胞死亡方式与钠钾ATP酶活性及NKCC1表达的关系

目的通过改良的糖氧剥夺(oxygen glucose deprivation,OGD)模型,探讨缺血缺氧中心区星形胶质细胞损伤后的细胞死亡途径与细胞膜损伤中钠钾ATP酶(Na+-K+-ATPase)活性及钠-钾-氯共转运体1(Na+-K+-2Cl--cotransporter 1,NKCC1)表达的关系。方法取出生24h内的SD大鼠海马星形胶质细胞进行体外培养,鉴定其纯度,应用改良的OGD模型,将星形胶质细胞进行OGD(0、1、2、3、4、6h)处理后检测不同时间点细胞的胀亡率、凋亡率、ATP含量、钠钾ATP酶的活性及NKCC1的表达水平。结果星形胶质细胞存活率随OGD时间的延长而降低,OGD 3h后胀亡细胞率超过凋亡细胞率。ATP含量和钠钾ATP酶活性随OGD时间的延长而下降,NKCC1的表达随着OGD时间的延长先增加后减少,在OGD 3h后明显减少。结论缺血缺氧中心区星形胶质细胞死亡在OGD 3h内以凋亡为主,OGD3h后胀亡是细胞死亡的主要方式,这种转化或许与Na+,K+-ATPase活性及NKCC1表达的激活有关。

抑制NKCC1减轻小鼠创伤性脑损伤的研究

目的探讨钠-钾-氯共转运体1(Na+-K+-2Cl-cotransporter 1,NKCC1)抑制剂布美他尼处理(BT)对小鼠创伤性脑损伤(TBI)早期的脑保护作用及可能分子信号调控机制。方法成年雄性BALB/c小鼠54只,随机分为对照组,颅脑创伤组(TBI组)和布美他尼治疗组(BTT组)各18只,采用Mamarou加速性颅脑损伤方法制备小鼠TBI模型。采用HE染色法观察各组小鼠皮层损伤程度;利用神经功能学评分(NSS)进行神经功能学评分;干湿重法检测脑组织含水量;同时,Western blot法检测磷酸化细胞外调节蛋白激酶(p-ERK)、细胞外调节蛋白激酶(ERK)蛋白的表达变化。结果与TBI组比较,BTT组皮层神经元损伤减轻,同时,BTT组小鼠神经功能学评分优于TBI组(P<0.05);TBI后12 h,BTT组p-ERK的蛋白表达水平低于TBI组(P<0.01)。结论抑制NKCC1的表达可能发挥重要的脑保护作用,而p-ERK可能参与NKCC1的信号调控机制。

大鼠缰内侧核神经元缺少MAP2和KCC2的表达

为了观察神经元结构蛋白微管相关蛋白2(MAP2)和钾离子-氯离子共转运体2(KCC2)在缰内侧核神经元内的表达,本实验采用2组成年SD大鼠,一组作常规灌注固定,冰冻切片,KCC2和MAP2的免疫荧光组织化学染色;另一组断头取脑,分别取缰内侧核和缰外侧核,用Western blotting法检测KCC2和MAP2的表达。结果显示:KCC2和MAP2在缰内侧核内的表达非常弱,但在缰外侧核有丰富表达。以上结果表明,缰内侧核神经元缺少神经元结构蛋白MAP2和KCC2的表达。

依达拉奉预处理对大鼠脑损伤后细胞毒性脑水肿的影响

目的探讨依达拉奉预处理对大鼠创伤性脑损伤的治疗作用及其机制。方法 SD大鼠38只,随机分为生理盐水对照组(Control组)和依达拉奉预处理组(EV组)。采用测干、湿重法检测不同剂量EV预处理对大鼠脑组织含水量的影响和Western-blot检测脑组织中水通道蛋白4(AQP4)及钠-钾-氯共转运体1(NKCC1)等蛋白表达情况。结果与生理盐水对照组比较,EV能明显减轻神经功能障碍,干、湿重法检测结果显示,EV明显减轻大鼠脑组织含水量,Western-blot结果提示EV下调AQP4、NKCC1蛋白的表达,组间差异有统计学意义(P<0.05)。结论 EV预处理能减轻创伤性脑水肿,具有显著的神经保护作用,可能是通过调控AQP4和NKCC1而减轻脑组织水肿。

布美他尼对大鼠脑微血管内皮细胞缺氧损伤后增殖的影响

目的观察钠-钾-氯共转运体1(Na+-K+-2Cl-cotransporter 1,NKCC1)抑制剂布美他尼(Bumetanide)对脑微血管内皮细胞(BMEC)缺氧损伤后增殖的影响。方法将原代培养的大鼠BMEC分为3组:对照组、氧糖剥夺/复氧(OGD/Reo)组和OGD/Reo+Bumetanide(10μmol/L)组。在氧糖剥夺/复氧6、12、24和48h时,用MTT法检测细胞活力,Edu染色以及流式细胞术检测细胞增殖及细胞周期情况。结果氧糖剥夺/复氧6、12、24h,BMEC活力下降,Edu染色阳性率减少且S期细胞减少。而与OGD/Reo组相比,OGD/Reo+Bumetanide组BMEC活力增加[复氧6h:(0.497±0.039)vs.(0.612±0.044)],Edu染色阳性率增加[6h时:(5.742±0.195)%vs.(7.125±0.144)%],且S期细胞增多[6h时:(5.845±0.389)%vs.(7.124±0.542)%],差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论布美他尼可促进缺氧损伤后BMEC的活力及细胞增殖,提示NKCC1通路在BMEC缺氧损伤后的细胞增殖中发挥了重要作用。

水通道蛋白4在1,2-二氯乙烷中毒性脑水肿中表达研究

目的探讨水通道蛋白4(AQP4)在1,2-二氯乙烷(1,2-DCE)亚急性吸入所致中毒性脑水肿发生中的作用。方法无特定病原体级健康成年雌性SD大鼠,随机分为对照组(8只)、低剂量组(12只)和高剂量组(12只)。采用口鼻式动式吸入法染毒,3组大鼠1,2-DCE染毒剂量分别为0、600和1 800 mg/m3,连续7 d,8.0 h/d。染毒结束后,取大脑皮质行病理组织学检查,采用实时荧光定量聚合酶链反应法检测大脑皮质组织中基质金属蛋白酶2(MMP2)、钠-钾-氯共转运体1(NKCC1)、AQP4的mRNA相对表达水平,采用免疫印迹法检测大脑皮质组织中AQP4蛋白相对表达水平。结果病理组织学检查结果显示,低剂量组大鼠可见大脑皮质血管周围组织疏松,血管组织间隙扩大;高剂量组大鼠可见较明显的大脑皮质或血管周围组织疏松和空泡,程度较低剂量组严重。分别与对照组及低剂量组比较,高剂量组大鼠大脑皮质MMP2 mRNA相对表达水平均升高[(1.07±0.41)vs(1.56±0.55),(1.21±0.59)vs(1.56±0.55),P<0.05],AQP4 mRNA相对表达水平均下降[(1.03±0.25)vs(0.81±0.12),(1.00±0.20)vs(0.81±0.12),P<0.05];3组大鼠大脑皮质NKCC1 mRNA相对表达水平比较,差异无统计学意义[(1.03±0.31)vs(1.14±0.43)vs(1.36±0.50),P>0.05]。高剂量组大鼠大脑皮质AQP4蛋白相对表达水平低于对照组[(0.80±0.25)vs(1.19±0.42),P<0.05]。结论 1,2-DCE亚急性吸入所致大鼠脑水肿是以血管源性为主的混合型脑水肿,其发病机制与AQP4的表达量改变有关。

抑制NKCC1减轻小鼠蛛网膜下腔出血

目的探讨水通道蛋白(NKCC1,又名钠-钾-氯共转运体1)抑制剂布美他尼(BT)处理对小鼠蛛网膜下腔出血(SAH)早期神经保护作用和可能的分子信号机制。方法成年雄性巴比赛(BALB/c)小鼠109只,随机分为假手术组(Sham组),空白对照组(SAH+生理盐水,SAH组)和低剂量组(SAH+布美他尼5 mg/kg,LBT组)、高剂量组(SAH+布美他尼10 mg/kg,HBT组),采用通过血管内穿孔的方法来制作SAH模型采用;利用神经功能学评分(NSS)进行神经功能学评分;干湿重法检测脑组织含水量;伊文思蓝法测血脑屏障受损程度;同时,用Western blot法检测NKCC1的表达。结果高低剂量组NKCC1的蛋白表达均降低,但只有高剂量(10 mg/kg)组可以显著降低死亡率、改善神经功能评分和脑水肿。结论 NKCC1的激活可能在SAH后的早期继发性脑损伤中扮演非常重要的角色,NKCC1抑制剂布美他尼可以有效减轻SAH后的早期继发性脑损伤,发挥重要的神经保护作用。

神经元细胞KCC2、NKCC1及4E-BP1在外伤性癫痫致痫灶中的表达及其临床意义

目的探讨神经元细胞KCC2、NKCC1及4E-BP1在外伤性癫痫致痫灶中的表达及其临床意义。方法选择2017年1月-2019年6月本院接诊外伤性癫痫患者37例纳入研究组,经手术切除癫痫致癫灶;同期,另选择于单纯脑外伤患者40例纳入对照组,分别于脑外伤后6 h内手术获取脑组织样本。通过蛋白质印迹法测定外伤性癫痫致癫灶中KCC2、NKCC1、4E-BP1表达,并利用RT-PCR法测定外伤性癫痫致癫灶中KCC2 m RNA、NKCC1 m RNA、4E-BP1m RNA相对表达量。结果蛋白质印迹法检测显示:研究组患者的神经元细胞KCC2相对灰度值低于对照组,差异有统计学意义(P <0.05);研究组患者的神经元细胞NKCC1、4E-BP1相对灰度值均高于对照组,差异有统计学意义(P <0.05);RT-PCR检测显示:研究组患者的致癫灶中KCC2 m RNA相对表达量低于对照组,差异有统计学意义(P <0.05);研究组患者的致癫灶中NKCC1 m RNA、4E-BP1 m RNA相对表达量均高于对照组,差异有统计学意义(P <0.05)。结论神经元细胞KCC2、NKCC1及4E-BP1为脑外伤后患者脑组织的组织学改变、癫痫反复发作主要分子机制;KCC2在外伤性癫痫致癫灶中表达异常降低,而神经元细胞NKCC1、4E-BP1的表达异常增高,可以作为外伤性癫痫致痫灶靶向诊断因子。