4-苯基丁酸钠盐通过抑制内质网应激反应改善大鼠创伤性脑损伤

目的观察内质网应激相关蛋白葡萄糖调控蛋白78(GRP78)、磷酸化胰腺内质网激酶(p-PERK)和C/EBP同源蛋白(CHOP)在大鼠弥漫性脑创伤后的表达变化,探讨4-苯基丁酸钠盐(4-PBA)通过抑制内质网应激,减轻创伤后脑损伤(TBI)程度的机制。方法将90只雄性SD大鼠随机分为假手术(sham)组、TBI组和4-PBA组。Marmarou法建立SD大鼠中度弥漫性脑创伤模型;于伤后即刻腹腔注射4-PBA(120 mg/kg)每天1次,共3d。分别于伤后3、6、12、24、48和72 h处死大鼠,观察伤后24、48和72 h大鼠的神经行为表现;HE染色观察病理学改变;免疫组织化学法及Western blotting检测伤后不同时间点皮质区GRP78、p-PERK和CHOP蛋白的表达。结果4-PBA组大鼠脑创伤后的神经功能缺损明显改善,与TBI组相比差异具有统计学意义(P<0.05)。与Sham组相比,TBI组GRP78、p-PERK和CHOP蛋白表达明显升高(P<0.05),GRP78于伤后3 h增加,12 h达高峰,之后逐渐减少,72 h回落至基线水平;p-PERK于12 h达高峰(P<0.05);CHOP于24 h达高峰,48～72h回落,仍高于基线水平(P<0.05);4-PBA组GRP78、p-PERK与CHOP的表达均低于TBI组(P<0.05)。结论脑创伤后启动内质网应激反应,4-PBA对脑创伤大鼠具有脑保护作用,其机制之一是通过阻断内质网应激启动的PERK/CHOP途径而实现的。

4-苯基丁酸钠对缺氧复氧诱导心肌细胞内质网应激的影响

目的探讨4-苯基丁酸钠(4-phenyl butyric acid,4-PBA)对缺氧复氧诱导心肌细胞内质网应激的影响。方法建立原代培养的心肌细胞缺氧复氧模型,随机将细胞分为对照组(Control组)、4-苯基丁酸钠预处理组(4-PBA组)、缺氧复氧组(H/R组)和4-苯基丁酸钠+缺氧复氧组(4-PBA+H/R组),应用CCK-8试剂盒检测细胞活力,caspase-3活性试剂盒测定caspase-3活性及Tunel染色测定凋亡细胞比率,western blot检测内质网应激标志性蛋白C/EBP同源蛋白(C/EBP homologous protein,CHOP)表达。结果与对照组[(100±5.31)%]比较,缺氧复氧组细胞活力[(77.45±5.67)%]显著降低(P<0.01);而与H/R组比较,4-PBA+H/R组[(87.64±4.62)%]细胞活力明显升高(P<0.05);H/R组caspase活性(1.86±0.14)较对照组(0.82±0.14)显著增加(P<0.01),4-PBA预处理组(1.09±0.11)较H/R组相比明显降低(P<0.05);H/R组Tunel阳性细胞比率[(37.55±3.51)%]较对照组[(6.78±1.75)%]相比显著升高(P<0.01),而4-PBA+H/R组[(20.81±2.72)%]较H/R组相比显著降低(P<0.01);H/R组CHOP表达(1.99±0.21)较对照组(0.98±0.14)显著上调(P<0.01),而4-PBA预处理组CHOP表达(1.36±0.18)与H/R组相比明显降低(P<0.05)。结论缺氧复氧能够诱导心肌细胞凋亡及内质网应激,而4-PBA能够减轻内质网应激及心肌细胞缺氧复氧损伤。

4-苯基丁酸钠通过抑制内质网应激减轻皮层神经元氧糖剥夺/再灌注损伤

4-苯基丁酸钠(4-phenylbutyric acid,4-PBA)是协助内质网中蛋白质转录后修饰和折叠的分子伴侣,故可减轻非折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR)及其介导的细胞凋亡。既往研究表明,4-PBA可以减轻脑组织的缺血性损伤,但采用原代皮层神经元构建氧糖剥夺/再灌注(oxygen-glucose deprivation/reoxygenation,OGD/R)损伤模型,来研究4-PBA对神经元损伤的保护作用及其机制尚未见报道。本文采用原代培养的皮层神经元OGD/R损伤模型,同时给予4-PBA处理,探讨4-PBA对OGD/R诱导的神经元内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS)的作用及其机制。分别采用MTT、LDH和Hoechst 33342染色法检测神经元存活率、细胞膜完整性和细胞凋亡情况。Western印迹检测ERS标志物葡萄糖调节蛋白78(glucose regulated protein 78,GRP78),以及肌醇必需酶1(inositol-requiring enzyme 1,IRE1)通路相关蛋白质的表达。Western印迹结果显示,在OGD/R后0~48 h,GRP78的表达较对照组明显升高。MTT、LDH漏出率和Hoechst 33342染色法检测显示,4-PBA显著改善OGD/R所导致的神经元存活率下降、LDH漏出率升高和细胞凋亡增加,且具有明显的剂量依赖性。通过Western印迹检测发现,4-PBA显著逆转OGD/R所致GRP78蛋白表达水平的上调。此外,对肌醇必需酶1通路相关蛋白质的检测显示,4-PBA下调氧糖剥夺/再灌注组神经元p-IRE1和p-JNK的表达,增加抗凋亡蛋白Bcl-2表达。上述研究结果表明,4-PBA在氧糖剥夺/再灌注情况下对神经元具有保护作用,该保护作用可能是通过抑制肌醇必需酶1信号通路介导的非折叠蛋白反应和内质网应激实现的。

4-苯基丁酸钠通过减轻内质网应激对大鼠ARDS相关右心功能障碍的保护作用

目的探讨内质网应激(ERS)在大鼠急性呼吸窘迫综合征(ARDS)相关右心功能障碍中的作用及ERS抑制剂4-苯基丁酸钠(4-PBA)对右心的保护作用.方法按随机数字表法将60只雄性SD大鼠分为对照组(CON组)、脂多糖(LPS)模型组、4-PBA预防组和4-PBA治疗组,每组15只.采用气管切开后气道内滴注LPS 10 mg/kg建立ARDS相关右心功能障碍大鼠模型;CON组给予等量生理盐水.4-PBA预防组及4-PBA治疗组分别在给予LPS之前和之后2 h灌胃4-PBA 500 mg/kg.各组大鼠于处理后12 h行超声心动图检查评估右心功能;然后放血处死留取血清和右心组织,采用苏木素-伊红(HE)染色观察组织病理学改变,采用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测血清和心肌肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素(IL-1β、IL-6)水平,采用蛋白质免疫印迹试验(Western Blot)检测心肌ERS标志性蛋白葡萄糖调节蛋白78(GRP78)、C/EBP环磷酸腺苷反应原件结合转录因子同源蛋白(CHOP)、天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶(caspase-12、caspase-3)的表达.结果与CON组相比,LPS模型组肺动脉最大压力(PAmaxPG)、肺动脉加速时间(PAAT)、三尖瓣环收缩位移(TAPSE)均明显减小,右室舒张期末内径(RVDd)明显增大,血清和心肌TNF-α、IL-1β、IL-6水平及心肌GRP78、CHOP、caspase-12、caspase-3蛋白表达均明显升高.与LPS模型组相比,4-PBA预防组和4-PBA治疗组TAPSE明显升高(mm:3.08±0.65、2.96±0.61比2.48±0.45),RVDd明显减小(mm:3.67±0.58、3.60±0.61比4.18±0.71),血清和心肌TNF-α、IL-1β、IL-6水平明显下降〔TNF-α(ng/L):血清为187.98±18.98、176.08±17.98比332.00±19.90,心肌为135.06±19.00、132.78±17.00比155.00±20.00;IL-1β(ng/L):血清为12.07±2.98、11.05±2.41比24.06±4.01,心肌为19.89±2.80、21.06±2.80比26.00±2.60;IL-6(ng/L):血清为42.98±7.90、34.05±6.09比89.80±10.07,心肌为129.45±25.00、127.08±26.06比145.77±23.00〕;心肌GRP78、CHOP、caspase-12和caspase-3蛋白表达明显下调(GRP78/GAPDH:0.090±0.070、0.103±0.060比0.167±0.090,CHOP/GAPDH:0.109±0.090、0.090±0.080比0.186±0.090,caspase-12/GAPDH:0.769±0.230、0.799±0.210比1.040±0.350,caspase-3/GAPDH:0.391±0.060、0.401±0.054比0.603±0.340),差异均有统计学意义(均P<0.05).而4-PBA预防组与4-PBA治疗组之间各指标差异均无统计学意义(均P>0.05).结论ERS参与了ARDS相关右心功能障碍;4-PBA可以通过抑制ERS、减轻炎症反应保护ARDS大鼠的右心功能,且4-PBA预防与治疗作用相当.