缝隙连接蛋白43(Cx43)与神经炎症的研究进展

缝隙连接蛋白43(connexin43,Cx43)是中枢神经系统(central nervous system,CNS)中含量最丰富的连接蛋白,主要分布于星形胶质细胞,以缝隙连接(gap junction,GJ)和半通道(hemichannel,HC)的形式存在,分别介导细胞间和细胞与外环境间的信息交流。随着人口的老龄化,阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)、脑卒中及术后认知功能障碍等疾病的发生率越来越高,神经炎症是这些CNS疾病的一个共同特征,涉及到白细胞聚集、胶质细胞激活、炎性因子释放等,该过程需要高效的信息交流,研究表明Cx43在该过程中发挥着不可忽视的作用,主要表现为GJ抑制和HC活性增加并影响神经功能。本文重点综述Cx43与神经炎症的关系,为多种CNS疾病的治疗提供新的靶点。

Gap19介导Cx43半通道抑制JAK2/STAT3通路活化对急性脑梗死大鼠的保护作用

目的探究Gap19通过介导Cx43半通道活性和JAK2/STAT3通路对急性脑梗死(ACI)大鼠的影响。方法24只SD大鼠随机分为3组:对照组、MCAO组和MCAO+Gap19组,每组8只。建立ACI大鼠模型(MCAO)和氧葡萄糖剥夺(OGD)体外模型。TTC染色检测大鼠脑梗死面积;mNSS法检测大鼠神经功能缺损;CCK-8检测星形胶质细胞活力;Western blot检测NVU模型Cx43、Cleaved caspase-3、Bcl、Bax和JAK2/STAT3通路相关基因的蛋白表达;溴化乙锭摄取实验检测星形胶质细胞中半通道活性;免疫荧光法检测星形胶质细胞中pSTAT3和Cx43的共定位。结果MCAO处理导致大鼠脑梗死面积和神经功能缺损均显著上调(P<0.05),Gap19处理显著下调大鼠脑梗死面积和神经功能缺损(P<0.05)。OGD处理导致NVU模型Cx43的蛋白表达和半通道活性显著上调(P<0.05),细胞活力显著下调(P<0.05),促进细胞凋亡;Gap19处理显著上调OGD处理后NVU模型细胞活力(P<0.05),显著下调Cx43的蛋白表达和星形胶质细胞的半通道活性(P<0.05),抑制细胞凋亡,促进JAK2/STAT3通路活化,其中Cx43与pSTAT3存在共定位关系。结论Gap19通过抑制Cx43半通道和活化JAK2/STAT3通路发挥对ACI大鼠的保护作用。

缝隙连接蛋白43经典与非经典作用在疾病治疗中的潜在价值

背景:缝隙连接蛋白43在维持组织代谢稳态平衡中发挥着重要作用,传统观点认为它参与了缝隙连接过程,为细胞与细胞之间建立直接的物质信号交换通道奠定结构基础。而近年来研究对于其独特的半通道作用提出了新的看法,并发现了其亚细胞定位、自身片段等对于细胞生理活动及病理过程的重要意义。目的:综述数据库中相关文献,系统性总结缝隙连接蛋白43分子特征及在多种细胞表达的研究进展,重点阐述通道依赖性与非通道依赖性缝隙连接蛋白43的生理与病理作用,并探讨其在疾病治疗中的潜在价值。方法:分别设置“gap junction,connexin 43(Cx43),hemichannel,channel-dependent Cx43,channel-independent Cx43,extracellular vesicles(EVs),mitochondria,GJA1-20k”为英文关键词,以“缝隙连接,缝隙连接蛋白43,半通道,通道依赖性Cx43,非通道依赖性Cx43,线粒体,细胞外囊泡,GJA1-20k”为中文关键词,分别在PubMed数据库及中国知网数据库进行文献检索,最终共入选81篇文献进行综述分析。结果与结论:(1)缝隙连接蛋白43的经典作用即构成缝隙连接通道,通道依赖性缝隙连接蛋白43主要可通过直接构成缝隙连接通道参与组织器官的生理或病理过程,应充分关注其结构和功能的完整性,而黏附是缝隙连接的重要特性,与屏障障碍类疾病密切相关。(2)缝隙连接蛋白43的非经典作用即非缝隙连接通道依赖性作用,缝隙连接蛋白43六聚体目前被发现定位于质膜、线粒体内膜和细胞外囊泡表面等结构,参与炎性疾病的正向促炎机制、线粒体功能代谢和细胞外囊泡的靶向摄取等,选择性截短片段则参与全长连接蛋白43靶向转运至胞内各结构域过程,并且通过促使线粒体周围肌动蛋白聚合,调控线粒体稳态。(3)以上两种作用为开发靶向治疗药物及基于组织工程技术的治疗手段中种子细胞转化机制等问题的解决提供了新思路,但现存的一些原始研究常不能全面考虑不同形式缝隙连接蛋白43的相互作用,从而混杂地描述了其总体特征,使得研究结果产生偏差。(4)未来研究需要系统地构架不同形式存在的缝隙连接蛋白43的生理特性及在各疾病中的潜在机制,为缝隙连接蛋白43完整性机制探索及多疾病的诊断和治疗提供参考依据。

次声刺激诱导原代培养大鼠星形胶质细胞释放谷氨酸的研究

目的:观察16Hz,130dB次声刺激对原代培养的大鼠星形胶质细胞谷氨酸释放的影响,并探讨其释放机制。方法:原代培养大鼠海马区星形胶质细胞,将其分为次声刺激组(IE group,n=6),Gap26+次声刺激组(Gap26+IE group),对照组(Ctrl group,n=6)。次声刺激组细胞暴露于次声舱中,分别给予15min,30min,60min,90min,120min和240min的次声刺激;对于Gap26+IE组,则在次声刺激前,选用Cx43半通道阻断剂Gap26预处理星形胶质细胞;对照组也置于次声舱,但不给予次声刺激。次声刺激频率为16Hz,强度为130dB。为了排除Gap26对谷氨酸释放的影响,还选用乱序Gap26肽段(Scrb Gap26)来预处理星形胶质细胞(Scrb Gap26+IE group,n=6)。采用免疫荧光染色测定细胞Cx43的表达情况,采用高效液相色谱(HPLC)来测定细胞外液谷氨酸浓度。结果:次声刺激后,IE组细胞外液谷氨酸的浓度显著升高,并在刺激90min后,细胞外液谷氨酸浓度达峰值,为(4.6±0.3)nmol/ml,显著高于对照组(2.3±0.2)nmol/ml(P<0.05),这说明次声刺激可以显著增高星形胶质细胞外液的谷氨酸含量。此外,次声刺激后,IE组细胞Cx43的表达也显著升高,刺激60mins时,Cx43平均荧光强度达到峰值,为(198±33)(AUC),显著高于对照组(P<0.05)。而对于Gap26+IE组,次声刺激后细胞外液谷氨酸浓度的升高受到抑制,90min后,细胞外液谷氨酸浓度为(3.58±0.17)nmol/ml,显著低于次声刺激组(P<0.05)。结论:次声刺激可以诱导星形胶质细胞释放谷氨酸;Cx43半通道阻断剂Gap26抑制了谷氨酸释放,次声刺激诱导的谷氨酸释放可能是通过Cx43半通道来完成的。

骨组织细胞Cx43形成的间隙连接及半通道研究进展

连接子蛋白43(connexin 43,Cx43)是骨组织中主要的间隙连接(gap junction)蛋白和半通道(hemichannel)蛋白,由Cx43形成的间隙连接及半通道实现了骨组织细胞间的直接通讯。连接子蛋白对骨组织的正常发育、骨重建过程的建立与平衡是非常重要的。目前研究指出,Cx43不仅参与了骨组织的力学响应过程,也参与了二磷酸盐、甲状旁腺激素等药物对骨重建的调节过程。该文以骨组织细胞内信号传递途径的关键分子Cx43为对象,就其目前的研究现状作一综述。

缝隙连接蛋白-43半通道在大鼠脑缺血再灌注损伤中对神经元损伤的影响

目的 观察大鼠脑缺血再灌注损伤后星形胶质细胞CX43半通道对大脑海马区神经元损伤的影响.方法 128只SD雄性大鼠随机数字法分为四组,Sham组,I/R组,I/R＋ Gap26组,I/R＋NS组,每组32只.用TTC染色法检测各组再灌注24 h后大脑梗死体积;用免疫组化及Western印迹的方法检测脑缺血再灌注损伤后各组胶质原纤维酸性蛋白（GFAP）、星形胶质细胞CX43的表达情况;用尼氏染色及免疫组化来观察大脑海马区神经元死亡的情况.结果 与Sham组相比,I/R组大脑梗死体积[（132±7） mm3比0]增加、星形胶质细胞CX43[（2.45±0.56）比（1.15±0.43）]、GFAP蛋白表达[（146±11）比（76 ±5）]增加（P＜0.05）,神经元损伤程度增加;与I/R＋ NS组相比,I/R＋Gap26大脑梗死体积[（76±6）mm3）比（140±10）mm3]减少、星形胶质细胞CX43[（0.43 ±0.16）比（2.15±0.73）]、GFAP蛋白表达[（57±6）比（140±9）]降低（P＜0.05）,神经元损伤程度减轻.结论 阻断CX43半通道可以降低脑缺血再灌注损伤后星形胶质细胞的活化,并且减轻了大脑海马区神经元的损伤.