MAPK/ERK信号通路在非凋亡程序性细胞死亡中的作用研究

摘要

研究背景及目的：随着近年来对细胞死亡的深入研究，经典的“凋亡-坏死”的死亡分类模型已经显得过于简单。一般来说，某一种死亡刺激可能引起细胞多个死亡通路的活化，细胞最终发生什么样的死亡主要取决于被活化通路发挥作用的速度。多数情况下，CaSpase通路发挥作用最快，因此程序性细胞死亡最常表现为凋亡。但是某些情况下，比如Caspase通路受阻时，Caspase通路不发挥作用或者速度慢于其它通路，细胞就会表现为凋亡样或坏死样等非凋亡程序性细胞死亡(Non-apoptoticprogammed cell death，Non-apoptotic PCD)。例如：自体吞噬性细胞死亡，胞质性细胞死亡，以及肿瘤坏死因子介导的肝损伤、Huntington舞蹈病、肌萎缩性侧索硬化症中发生的细胞死亡等无法归类于凋亡或坏死形式的细胞死亡都支持这一观点。 国内外文献对非凋亡程序性细胞死亡的研究报道相对较少，目前的报道多限于其表现形式和形态学描述，对非凋亡PCD的发生和信号传导机理尚不清楚。本研究在建立兴奋性氨基酸海藻人酸(Kainic acid，KA)诱导原代培养大鼠皮层神经元非凋亡PCD体外模型基础上，检测其ERK1/2、P38磷酸化的表达变化，并使用U0126、SB203580特异性阻断ERK1/2、P38通路，观察其对非凋亡PCD的影响，由此证明是否ERK1/2、P38通路在非凋亡PCD中发挥重要作用。为进一步探明非凋亡PCD发生的客观规律提供新方向，以及为相关疾病治疗提供新思路。 方法：原代培养孕15-17天SD胎鼠大脑皮层神经元，适量KA诱导培养至第7天的神经元；使用TINEL、DNA琼脂糖凝胶电泳、扫描电镜等方法证实其发生非凋亡程序性细胞死亡；Western Blotting检测ERK1/2、P38磷酸化表达情况，以初步明确MAPKs中何种通路参与了该过程；再用特异性抑制剂(U0126、SB203580)分别阻断ERK1/2、P38通路，观察该两条通路的阻断对非凋亡PCD的影响，明确MAPKs中何种通路参与了该过程。 结果：KA诱导原代培养大鼠皮层神经元发生非凋亡程序性细胞死亡，倒置相差显微镜见，神经元胞膜完整，胞浆内小空泡形成：扫描电镜示，神经元胞体表面粗糙，呈颗粒状或伴裙褶状不规则突起；并且TINEL、DNA琼脂糖凝胶电泳等经典的凋亡检测均为阴性结果；Western Blotting检测到在KA诱导的皮层神经元非凋亡PCD中出现ERK1/2通路的激活，且ERK2(P42)具有KA剂量依赖性。使用了ERK1/2通路特异性抑制剂U0126能够有效的抑制磷酸化ERK1/2表达，并使得非凋亡PCD得以减缓，结合使用U0126后细胞活性增加现象，提示U0126在KA诱导的非凋亡PCD中起到了保护作用，但是P38通路特异性抑制剂SB203580并不能有效的阻止非凋亡PCD的发生。 结论：本研究中首次给出KA诱导原代培养大鼠皮层神经元非凋亡PCD扫描电镜图像，丰富了非凋亡PCD形态学资料。本研究的新发现是在KA诱导的非凋亡PCD中ERK1/2的激活，以及U0126在KA诱导的非凋亡PCD中发挥保护作用。这些数据首次直接证实了ERK参与非凋亡PCD过程，为进一步探明非凋亡PCD发生的客观规律提供新方向，以及为相关疾病治疗提供新思路。

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参考文献

综述：非凋亡程序性细胞死亡形态学及分子机制研究进展

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