基于Nrf2通路研究通腑养髓方调控Wilson病模型TX小鼠神经细胞铁死亡的机制

摘要

目的基于核因子E2相关因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor,Nrf2)信号通路观察通腑养髓方对Wilson病(Wilson’s disease,WD)模型TX小鼠神经细胞铁死亡的干预效应,并探讨通腑养髓方对WD神经细胞损伤的保护机制。方法以DL小鼠为正常对照,将TX小鼠随机分为模型组和通腑养髓方组,通腑养髓方组以通腑养髓方中药灌胃治疗30 d,模型组和对照组小鼠以生理盐水灌胃,末次灌胃后取各组小鼠脑组织。采用电感耦合等离子体质谱法检测小鼠脑组织铜、铁微量元素含量,免疫荧光染色技术检测小鼠脑组织转铁蛋白受体(transferrin receptor,TfR)表达水平,比色法检测小鼠脑组织超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量,透射电子显微镜观察小鼠脑组织细胞线粒体形态变化,Fluoro-Jade B(FJB)染色观察小鼠神经细胞损伤程度,Western blot法检测小鼠脑组织铁死亡及Nrf2信号通路相关蛋白[Nrf2,铁蛋白重链(ferritin heavy chain,FTH1)、血红素加氧酶1(heme oxygenase 1,HO1)、醌氧化还原酶1(NADPH quinone oxidoreductase 1,NQO1)]表达水平。结果与正常对照组比较,模型组小鼠脑内铜、铁含量,TfR表达水平,MDA含量显著升高(P<0.05),SOD活性显著下降(P<0.05);与模型组比较,通腑养髓方组小鼠脑内铁含量,TfR表达水平,MDA含量显著降低(P<0.05),SOD活性显著升高(P<0.05)。模型组小鼠脑组织线粒体膜皱缩,嵴数量减少或消失,空泡产生;通腑养髓方组小鼠脑组织线粒体结构损伤程度明显减轻。与正常对照组比较,模型组小鼠神经细胞损伤程度显著增加(P<0.05);与模型组比较,通腑养髓方组神经细胞损伤程度显著减少(P<0.05)。模型组小鼠脑内谷胱甘肽过氧化物酶4(glutathione peroxidase 4,GPX4)表达水平较正常对照组显著降低(P<0.05),通腑养髓方组脑内GPX4表达水平较模型组显著升高(P<0.05)。模型组小鼠脑内Nrf2、FTH1、HO1、NQO1表达水平较正常对照组显著降低(P<0.05),通腑养髓方组脑内Nrf2、FTH1、HO1、NQO1表达水平较模型组显著增加(P<0.05)。结论通腑养髓方通过上调TX小鼠神经细胞GPX4等铁死亡相关蛋白及Nrf2、FTH1、HO1、NQO1等Nrf2通路相关蛋白的表达水平,减轻铜蓄积所致的氧化应激,抑制神经细胞铁死亡,从而起到保护神经细胞的作用。