Caspase-1抑制剂改善小鼠脓毒症相关性脑病的机制研究

发布时间：2020-04-27 06:14

【摘要】：研究背景:脓毒症相关性脑病(sepsis-associated encephalopathy,SAE)是脓毒症导致的脑病,病死率高,临床表现包括认知功能障碍、记忆力减退、情绪异常等,这严重影响幸存者的生活质量~([1])。血脑脊液屏障破坏是脓毒症相关性脑病重要机制之一~([2]),同时小胶质细胞激活也与脓毒症相关性脑病密切相关~([3])。已有研究发现,在创伤性颅脑损伤~([4]),缺血性脑病~([5])及颅内感染~([6])等多种颅脑疾病时,脑内细胞焦亡导致脑组织损伤,而脓毒症相关性脑病尚缺乏相关证据。我们已经报道外周血单个核细胞焦亡导致脓毒症病人免疫抑制~([7]),因此,我们猜想脓毒症相关性脑病时脑内细胞焦亡致脑组织损伤,应用焦亡抑制剂观察其是否发挥保护性作用。研究目的:探讨脓毒症相关性脑病与细胞焦亡的关系,观察Caspase-1抑制剂是否改善小鼠脓毒症相关性脑病。研究方法:采用盲肠结扎穿孔术(cecal ligation and puncture,CLP)建立脓毒症模型,动物为BALB/c雄性小鼠,8-12 W,20-25 g,随机分3组:假手术组(Sham组)、CLP组、CLP+VX-765组(VX-765组)。VX-765组于术后每日两次灌胃VX-765(1 mg/ml)0.2 ml/只。观察所有小鼠状态以及造模后七天生存情况。分别于术后第1和第7天进行:(1)行为学分析:新事物识别试验(novel object recognition test,NORT)分析认知功能,旷场试验(open field test,OFT)和悬尾试验(tail suspension test,TST)分析抑郁状态,高架十字迷宫(elevated plus maze test,EPM)分析焦虑状态;(2)微球免疫分析技术(cytometric Bead Assay,CBA)分析外周血与脑内炎症因子表达相关性;(3)透射电镜技术研究脑内超微结构改变;(4)免疫荧光技术观察小胶质细胞活化程度;(5)Western blot技术对Caspase-1、C-Caspase-1(cleaved-caspase-1)、GSDMD以及GSDMD-NT(GSDMD-N-teminal)等焦亡相关蛋白定量。研究结果:(1)VX-765降低脓毒症小鼠死亡率,同时改善脑损伤引起的认知功能障碍和情绪变化;(2)脓毒症小鼠血脑屏障遭到破坏,紧密连接中断,线粒体数量减少及内皮细胞核仁边缘化。促炎细胞因子IL-1β、MCP-1和TNF-α在血浆及脑组织中同时升高。小胶质细胞大量活化,Caspase-1、C-Caspase-1、GSDMD以及GSDMD-NT等焦亡相关蛋白在脑内高度表达;(3)给予Caspase-1抑制剂(VX-765)后,脓毒症小鼠血脑屏障得到修复,线粒体数目增多。并且脓毒症小鼠血浆和脑组织促炎细胞因子及焦亡相关蛋白表达、活化小胶质细胞均下降。结论:Caspase-1抑制剂能有效改善脓毒症相关性脑病,通过抑制外周促炎细胞因子的表达与释放,缓解血脑屏障破坏,限制脑内细胞焦亡导致的脑损伤。
【图文】：

透射电镜,脓毒症,突触,抑制剂

（C）通过透射电镜可见 CLP 组小鼠术后第一天血脑屏障发生破坏倍数观察三组小鼠血脑屏障的紧密连接细节变化（红色箭头）。（E）透射电观察到 CLP 组小鼠血脑屏障内皮细胞的细胞核染色质显著凝聚，并围绕核呈现核仁边缘化，而 VX-765 明显减弱了这些损害。数据分析：均数±标ean SD），**p < 0.01 为该组与 Sham 组相比， ##p < 0.01 为该组与 CLP 组u：核；peri：周细胞；er：红细胞；lu：管腔）Caspase-1 抑制剂显著缓解脓毒症时脑超微结构损伤。脓毒症小鼠脑内突触密度（图 3A, 3D）和线粒体数量显著减少（图 3A, 3C核膜（图 4）和线粒体膜的双层结构连续性中断（图 3B），神经元内容物丰下降（图 4）。而 Caspase-1 抑制剂治疗的小鼠，保留突触密度和线粒体数量D），双核膜清晰且完整，，细胞含量丰富（图 4）。这些结果表明 VX-765 治疗毒症小鼠脑内焦亡程度并改善了脑内超微结构改变。

小胶质细胞,脓毒症,抑制剂,稳态

23图 6.脓毒症时小胶质细胞过度活化，Caspase-1 抑制剂维持小胶质细胞稳态。(A)在小鼠脑内皮层和海马区域，可以观察到 Iba-1（小胶质细胞标志物）阳性细胞，即 Iba-1和 DAPI 免疫荧光共聚焦图像(scale bar: 100 um)。每张图片右上角的小图为每组具有代表性的 Iba-1 阳性细胞的放大图。(B D)分别为全脑、海马、皮层小胶质密度的统计学分析(n = 3)。(E) Iba-1 阳性细胞胞体大小的统计学分析(n = 3)。数据分析：均数±标
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R459.7;R747.9

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