颅脑损伤患者血清GJA1-20k蛋白表达与认知功能相关研究

目的探讨创伤性颅脑损伤(TBI)患者在伤后血清GJA1-20k、Pink1、NLRP3的动态变化及其与认知功能障碍的相关性。方法采用回顾性病例对照研究分析270例TBI患者的临床资料,根据格拉斯哥昏迷评分(GCS)分别于伤后1、3、5、7、14及21天检测患者血清GJA1-20k、Pink1及NLRP3蛋白含量,伤后6个月采用MoCA评估有无认知功能障碍,并比较各时间点血清GJA1-20k含量与MoCA评分的相关性。结果根据MoCA评分,TBI后6个月存在认知功能障碍的36例(40%),主要表现为视空间与执行、注意力和计算力、语言能力、抽象能力及延迟记忆等方面障碍(P<0.05)。无认知功能障碍组患者GJA1-20k、Pink1及NLRP3在伤后应激性升高,GJA1-20k、Pink1在伤后14天之前维持在较高水平(P<0.05),而NLRP3在第7天开始降低,至21天则降低到正常对照组水平(P>0.05)。有认知功能障碍组患者血清GJA1-20k、Pink1在伤后第1~5天均较正常对照组降低,而NLRP3却明确升高(P<0.05),均与无功能障碍组差异明显(P<0.05)。有认知功能障碍组GJA1-20k、Pink1在伤后第7天开始回升,至21天与无认知功能障碍组无明显差异水平(P>0.05),同时有认知功能障碍组的NLRP3在伤后第7天开始降低,与无功能障碍组差异不明显(P>0.05),但仍明显高于正常对照组(P<0.05),至伤后21天,两实验组的GJA1-20k、Pink1及NLRP3蛋白表达在恢复至与正常对照组无明显差异(P>0.05)。同时有认知功能障碍组患者伤后1~5天血清GJA1-20k的含量与MoCA评分正相关(P<0.05)。结论TBI后血清GJA1-20k在TBI后1~5天含量的动态变化与神经元线粒体自噬-焦亡途径及认知功能障碍密切相关,并可能作为预测TBI患者的认知功能预后的指标之一。

星形胶质细胞来源的GJA1-20k在氧化应激后参与神经元保护作用的机制

目的:观察星形胶质细胞(astrocyte)通过上调神经元(neuron)内源性缝隙连接蛋白α1截短单体-20k(gap junction protein alpha 1 truncated monomer-20k,GJA1-20k)参与氧化应激损伤后神经保护作用的机制。方法:采用C57BL/6胎鼠以原代培养法获取神经元及星形胶质细胞,建立共培养模型,给予神经元过氧化氢(H2O2)损伤,及星形胶质细胞胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor-1,IGF-1)受体阻滞剂AG1024,分别设立Neuron组、Neuron+Stress组、Neuron+Astrocyte+Stress组及Neuron+Astrocyte+Stress+AG1024组,通过Western blot测定神经元GJA1-20k、去磷酸化(non-phosphorylated,NP)-Cx43的表达,谷氨酸转运酶(glutamate transporter-1,GLT-1)、线粒体功能相关蛋白(PGC-1α、mtTFA、Tom20、CoxⅣ)、凋亡相关蛋白(Bcl-2、Bax、Caspases-9)的变化,采用酶联免疫荧光分析(ELFA)及ELISA法分别检测氧化应激因子NAPDH氧化酶活性和白介素(interleukin,IL)-1β、IL-6、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)等炎性因子含量的变化,采用Annexin V-FITC/PI测定神经元凋亡。结果:星形胶质细胞共培养可明显上调在神经元氧化损伤后内源性GJA1-20k和NP-Cx43表达,抑制PGC-1α、mtTFA、Tom20、CoxⅣ的下调,上调凋亡抑制因子Bcl-2表达,下调凋亡促进因子Bax、Caspase-9表达,降低NAPDH氧化酶活性,降低炎性产物IL-1β、IL-6和TNF-α的水平及抑制神经元的凋亡(P<0.05)。在给予AG1024后,可明显抑制与以上因素相关的星形胶质细胞对神经元的保护作用(P<0.05)。结论:与IGF-1相关的星形胶质细胞对神经元的保护机制可能与增加神经元内源性GJA1-20k的含量及线粒体功能的保护有关。

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。