M1型小胶质细胞源性外泌体携载miR-20a-5p对氧糖剥夺/复氧后神经元损伤的影响

目的探讨M1型小胶质细胞源性外泌体(M1-exo)对氧糖剥夺/复氧后神经元损伤的影响,并研究其作用机制。方法取对数期生长的小鼠小胶质细胞BV2,加入100μg/L脂多糖(LPS)和20μg/Lγ-干扰素(IFN-γ)诱导小胶质细胞极化为M1表型,通过蛋白质免疫印迹试验(Western blotting)、实时荧光定量聚合酶链反应(qPCR)、免疫荧光法鉴定M1型小胶质细胞。收取M1型小胶质细胞的上清液,用ExoQuick-TCTM试剂盒提取M1-exo,通过透射电镜及纳米颗粒粒径分析(NTA)观察外泌体形态,采用Western blotting法检测外泌体标记蛋白白细胞分化抗原(CD9、CD63)的表达。将生长良好的小鼠神经母细胞瘤细胞N2a分为6组:C组细胞常规培养;O组氧糖剥夺3 h后复糖复氧24 h制备N2a细胞氧糖剥夺/复氧损伤模型;E组的N2a细胞氧糖剥夺3 h后复糖复氧并与M1-exo共培养24 h;NC组、M组和I组分别构建阴性对照、过表达和敲低微小RNA-20a-5p(miR-20a-5p)的M1-exo,通过qPCR检测转染是否成功。NC组、M组和I组N2a细胞氧糖剥夺3 h后,与转染后的M1-exo共培养24 h后检测各项指标。采用细胞增殖检测试剂(CCK-8)法检测细胞活力,采用流式细胞术检测细胞凋亡,采用qPCR法检测miR-20a-5p表达。结果与M0型小胶质细胞相比,M1型小胶质细胞特异性标志物CD32和诱导型一氧化氮合酶(iNOS)荧光强度及其mRNA和蛋白表达均明显升高〔CD32(荧光强度):36.919±1.541比3.533±0.351,CD32 mRNA(2^(-ΔΔCt)):4.887±0.031比1.003±0.012,CD32/β-actin:2.663±0.219比1.000±0.028;iNOS(荧光强度):29.513±1.197比7.933±0.378,iNOS mRNA(2^(-ΔΔCt)):4.829±0.177比1.000±0.016,iNOS/β-actin:1.991±0.035比1.000±0.045;均P<0.01〕,证明M1型小胶质细胞被成功激活。电镜下可见M1-exo为圆形或卵圆形囊泡状小体,并有明显膜性结构,直径范围约100 nm。Western blotting结果显示,M1-exo表达特异性CD63和CD9蛋白。与C组比较,O组N2a细胞活力明显下降,细胞凋亡率和miR-20a-5p的表达明显升高〔细胞活力(A值):0.540±0.032比1.001±0.014,细胞凋亡率:(19.857±0.910)%比(13.508±0.460)%,miR-20a-5p(2^(-ΔΔCt)):5.508±0.291比1.033±0.101,均P<0.01〕。与O组比较,E组N2a细胞活力明显下降,细胞凋亡率和miR-20a-5p表达进一步升高〔细胞活力(A值):0.412±0.029比0.540±0.032,细胞凋亡率:(31.802±0.647)%比(19.857±0.910)%,miR-20a-5p(2^(-ΔΔCt)):8.912±0.183比5.508±0.291,均P<0.01〕,说明M1-exo进一步加重了氧糖剥夺/复氧后N2a细胞的损伤。与E组比较,M组N2a细胞活力明显下降,细胞凋亡率和miR-20a-5p表达明显升高〔细胞活力(A值):0.311±0.028比0.412±0.029,细胞凋亡率:(36.343±0.761)%比(31.802±0.647)%,miR-20a-5p(2^(-ΔΔCt)):32.348±0.348比8.912±0.183,均P<0.01〕;而I组N2a细胞活力明显升高,细胞凋亡率和miR-20a-5p表达明显下降〔细胞活力(A值):0.498±0.017比0.412±0.029,细胞凋亡率:(26.437±0.793)%比(31.802±0.647)%,miR-20a-5p(2^(-ΔΔCt)):6.875±0.219比8.912±0.183,均P<0.01〕。E组与NC组N2a细胞活力、细胞凋亡率和miR-20a-5p的表达比较差异均无统计学意义。结论M1-exo加重氧糖剥夺复氧后神经元的损伤,这一损伤作用可能与其携载的miR-20a-5p有关。

外泌体在M1型小胶质细胞诱发神经元损伤中的作用

目的评价外泌体在M1型小胶质细胞诱发神经元损伤中的作用。方法将生长良好的BV2小胶质细胞加入脂多糖100 ng/ml和干扰素-γ20 ng/ml诱导小胶质细胞极化为M1表型。收集M1型小胶质细胞上清液,提取外泌体。将生长良好的N2a细胞采用随机数字表法分为4组(n=24):对照组(C组)、M1型小胶质细胞组(M组)、外泌体组(E组)和外泌体抑制剂+M1型小胶质细胞组(G+M组)。C组常规培养24 h;M组加入M1型小胶质细胞上清液培养24 h;E组加入M1型小胶质细胞源性的外泌体培养24 h;G+M组于M1型小胶质细胞加入外泌体抑制剂GW4869培养24 h后,取上清液,加入到N2a细胞中培养24 h。采用CCK-8法检测N2a细胞活力,流式细胞术检测细胞凋亡率,qRT-PCR法检测Bcl-2和Bax的mRNA表达,Western blot法检测凋亡相关基因Bcl-2和Bax的表达。结果与C组比较,其余3组细胞活力降低,细胞凋亡率升高,Bcl-2及其mRNA表达下调,Bax及其mRNA表达上调(P<0.05);与M组比较,G+M组细胞活力升高,细胞凋亡率下降,Bcl-2及其mRNA表达上调,Bax及其mRNA表达下调(P<0.05),E组和M组上述指标差异无统计学意义(P>0.05)。结论M1型小胶质细胞可通过外泌体介导神经元损伤。

miR-205-3p在氧糖剥夺-复氧复糖星形胶质细胞胀亡中的作用:与AQP4的关系

目的评价miR-205-3p在氧糖剥夺-复氧复糖(OGD/R)星形胶质细胞胀亡中的作用及其与水通道蛋白4(AQP4)的关系。方法体外培养原代星形胶质细胞至对数生长期,采用随机数字表法分为5组(n=16):对照组(C组)、OGD/R组(O组)、OGD/R+miR-205-3p模拟物组(M组)、OGD/R+miR-205-3p抑制剂组(I组)和OGD/R+阴性对照组(NC组)。C组在正常条件下培养,O组于37℃厌氧孵育箱(含94%N_(2)、1%O_(2)和5%CO_(2))氧糖剥夺4 h,于复氧复糖24 h;M组、I组和NC组分别转染miR-205-3p模拟物、抑制剂和阴性对照后,氧糖剥夺4 h,复氧复糖24 h。采用CCK-8法检测细胞活力,流式细胞术分析细胞损伤及胀亡情况,qRT-PCR法检测AQP4 mRNA表达,Western blot法检测AQP4及porimin的表达。结果与C组相比,O组miR-205-3p表达下调,细胞活力降低,细胞损伤率及胀亡率升高,AQP4及其mRNA和porimin表达上调(P<0.05);与O组相比,M组miR-205-3p表达上调,细胞活力升高,细胞损伤率及胀亡率降低,AQP4及其mRNA和porimin表达下调,I组miR-205-3p表达下调,细胞活力降低,I组细胞损伤率及胀亡率升高,AQP4及其mRNA和porimin表达上调(P<0.05),NC组差异无统计学意义(P>0.05)。结论miR-205-3p参与了OGD/R星形胶质细胞胀亡的过程,与调控AQP4表达有关。

miR-20a-5p在M1型小胶质细胞加重氧糖剥夺-复糖复氧神经元损伤中的作用:与MFN2的关系

目的评价miR-20a-5p在M1型小胶质细胞加重氧糖剥夺-复糖复氧(OGD/R)后神经元损伤中的作用及其与线粒体融合蛋白2(MFN2)的关系。方法将生长良好的BV2小胶质细胞(M0型)用脂多糖(100 ng/ml)和干扰素-γ(20 ng/ml)诱导小胶质细胞极化为M1表型,并通过qRT-PCR和免疫荧光法进行鉴定。将生长良好的N2a细胞采用随机数字表法分为6组(n=6):对照组(C组)、OGD/R组(OGD/R组)、M0型小胶质细胞共培养组(M0组)、M1型小胶质细胞共培养组(M1组)、转染miR-20a-5p抑制剂组(I组)和阴性对照组(NC组)。C组细胞常规培养;OGD/R组氧糖剥夺3 h,复糖复氧24 h制备N2a细胞氧糖剥夺-复糖复氧损伤模型;M0组氧糖剥夺3 h,复糖复氧时与M0型小胶质细胞共培养24 h;M1组氧糖剥夺3 h后复糖复氧时与M1型小胶质细胞共培养24 h;I组和NC组分别将转染试剂miR-20a-5p抑制剂和阴性对照miRNA转染至M1型小胶质细胞后,将N2a细胞氧糖剥夺3 h,复糖复氧时与转染后的M1型小胶质细胞共培养24 h。采用CCK-8法测定细胞活力,测定乳酸脱氢酶(LDH)漏出量,采用qRT-PCR法检测miR-20a-5p和MFN2 mRNA的表达,采用Western blot法检测MFN2表达。结果与C组比较,其余5组细胞活力降低,LDH漏出量增加,MFN2及其mRNA表达下调,OGD/R组、M0组和M1组miR-20a-5p表达上调,I组miR-20a-5p表达下调(P<0.05);OGD/R组与M0组细胞活力、LDH漏出量、miR-20a-5p、MFN2及其mRNA表达比较差异无统计学意义(P>0.05)。与OGD/R组和M0组比较,M1组细胞活力下降,LDH漏出量增加,MFN2及其mRNA表达下调,miR-20a-5p表达上调(P<0.05);与M1组比较,I组细胞活力增加,LDH漏出量下降,MFN2及其mRNA表达上调,miR-20a-5p表达下调(P<0.05)。结论M1型小胶质细胞加重N2a细胞OGD/R损伤的机制可能与M1型小胶质细胞miR-20a-5p表达上调抑制N2a细胞MFN2表达有关。

M2型小胶质细胞源性外泌体与小鼠神经元氧糖剥夺/复糖复氧损伤的关系

目的评价M2型小胶质细胞源性外泌体(M2-exo)与小鼠神经元氧糖剥夺/复糖复氧(OGD/R)损伤的关系。方法体外培养小鼠神经母细胞(N2a细胞)及BV2小胶质细胞,采用20 ng/ml IL-4将BV2小胶质细胞激活为M2型,提取M0型小胶质细胞源性外泌体(M0-exo)和M2-exo。采用随机数字表法将N2a细胞分为4组(n=23):对照+M0-exo组(C+M0组)、对照+M2-exo组(C+M2组)、OGD/R+M0-exo组(O+M0组)和OGD/R+M2-exo组(O+M2组)。C+M0组和C+M2组分别加入M0-exo和M2-exo(终浓度100μg/ml)孵育24 h,O+M0组和O+M2组于氧糖剥夺3 h时分别加入M0-exo和M2-exo(终浓度100μg/ml),再复糖复氧24 h。采用CCK-8法检测N2a细胞活力,采用LDH释放率评估细胞损伤程度,采用Western blot法及实时q-PCR检测Bax和Bcl-2及其mRNA表达。结果与C+M0组比较,C+M2组N2a细胞活力、LDH释放率、Bax/Bcl-2比值和Bax mRNA/Bcl-2 mRNA比值差异无统计学意义(P>0.05),O+M0组N2a细胞活力下降,LDH释放率、Bax/Bcl-2比值和Bax mRNA/Bcl-2 mRNA比值升高(P<0.05)。与C+M2组比较,O+M2组N2a细胞活力下降,LDH释放率、Bax/Bcl-2比值和Bax mRNA/Bcl-2 mRNA比值升高(P<0.05)。与O+M0组比较,O+M2组N2a细胞活力升高,LDH释放率、Bax/Bcl-2比值和Bax mRNA/Bcl-2 mRNA比值降低(P<0.05)。结论M2-exo在小鼠神经元OGD/R过程中发挥内源性保护作用,可能与抑制细胞凋亡有关。

外泌体在M2型小胶质细胞减轻星形胶质细胞氧糖剥夺-复糖复氧损伤中的作用

目的评价外泌体在M2型小胶质细胞减轻星形胶质细胞氧糖剥夺-复糖复氧损伤中的作用。方法体外培养原代星形胶质细胞至对数生长期,采用随机数字表法分为5组(n=14):对照组(C组)、氧糖剥夺-复糖复氧组(O组)、氧糖剥夺-复糖复氧+M2型小胶质细胞组(O+M2组)、氧糖剥夺-复糖复氧+M2型小胶质细胞+GW4869组(O+M2+G组)和氧糖剥夺-复糖复氧+M2型小胶质细胞源性外泌体组(O+M2-E组)。C组在正常条件下培养,O组氧糖剥夺4 h,复糖复氧24 h;O+M2组氧糖剥夺4 h,复糖复氧时加入M2型小胶质细胞的上清液2 ml培养24 h;O+M2+G组氧糖剥夺4 h,复糖复氧时加入经外泌体抑制剂GW486910μmol/L处理后的M2型小胶质细胞上清液2 ml培养24 h;O+M2-E组氧糖剥夺4 h,复糖复氧时加入M2型小胶质细胞源性外泌体10μg/ml培养24 h。光镜下观察细胞形态变化,采用CCK-8法检测细胞活力,qRT-PCR法检测水通道蛋白4(AQP4)mRNA表达水平,Western blot法检测AQP4及胀亡蛋白porimin的表达水平。结果与C组相比,其余4组细胞活力下降,AQP4及其mRNA、porimin表达上调(P<0.05),细胞发生水肿;与O组相比,O+M2组和O+M2-E组细胞活力升高、AQP4及其mRNA和porimin表达下调,O+M2+G组上述指标差异无统计学意义(P>0.05),细胞水肿程度减轻;与O+M2组相比,O+M2+G组细胞活力下降,AQP4及其mRNA和porimin表达上调(P<0.05),O+M2-E组上述指标差异无统计学意义(P>0.05),细胞水肿程度增强。结论M2型小胶质细胞可通过外泌体减轻星形胶质细胞氧糖剥夺-复糖复氧损伤。