溶栓治疗和抗凝治疗是缺血性脑卒中主要治疗方法,但是其有效性受到治疗时间窗口影响,并且可能引发的再灌注损伤,其治疗效果并不理想。因此,寻找新的治疗靶点,深入理解脑卒中的病理机制,成为了该领域研究的迫切需求。
【CMT&CHTV 文献精粹】
导语:溶栓治疗和抗凝治疗是缺血性脑卒中主要治疗方法,但是其有效性受到治疗时间窗口影响,并且可能引发的再灌注损伤,其治疗效果并不理想。因此,寻找新的治疗靶点,深入理解脑卒中的病理机制,成为了该领域研究的迫切需求。
2024年1月,Elsevier旗下Heliyon杂志发表了一篇题为《Protein inhibitor ofactivated STAT1(PIAS1) alleviates cerebral infarction and inflammation aftercerebral ischemia in rats》(《激活信号转导和转录激活因子1(STAT1)的蛋白抑制剂(PIAS1)对大鼠脑缺血后脑梗塞和炎症的缓解作用》)的文章,为脑卒中的治疗提供了新的研究方向和潜在的治疗靶点。
研究方法
本研究旨在探讨PIAS1在大鼠脑缺血后梗死面积、炎症反应和神经细胞凋亡中的作用及其潜在的分子机制。为此,作者采用了Sprague-Dawley(SD)大鼠,并通过大脑中动脉闭塞(MCAO)模型来模拟脑缺血。大鼠被随机分为四组,每组六只,分别为对照组、MCAO组、MCAO+AAV空载体组和MCAO+AAV-PIAS1组。通过立体定向注射的方式,将携带PIAS1基因的腺相关病毒(AAV2)注入大鼠大脑皮层,以提高PIAS1的表达水平。15天后,大鼠接受MCAO手术,对照组则接受相同操作但不进行MCAO。随后,通过一系列神经行为学测试、生化和分子生物学方法对大鼠的神经功能、脑梗死面积、病理变化、炎症因子水平、凋亡率及NF-κB信号通路的变化进行了评估。
研究结果
结果显示,与对照组相比,MCAO诱导的大鼠PIAS1的表达显著下降。具体而言,PIAS1的过表达显著降低了Longa神经功能评分,从MCAO组的(2.5±0.5)分降至(1.0±0.3)分(P<0.001),表明神经功能得到了显著改善。在梗死面积方面,PIAS1的过表达使得梗死面积从MCAO组的(45.2±3.6)%降低至(27.5±2.8)%(P<0.001),减少了约39.5%的梗死面积。通过TTC染色,这一结果得到了进一步的证实,梗死区域的红色染色显著减少,表明脑组织损伤得到了明显改善。
在病理学评估方面,HE染色显示,与对照组相比,MCAO组大鼠的脑皮质细胞排列疏松、肿胀,核收缩,而PIAS1过表达组的细胞形态和排列得到了显著改善,细胞损伤明显减轻。此外,MCAO组大鼠海马CA1区的锥体神经元排列疏松,染色浅,神经元萎缩和丢失明显,而PIAS1过表达组的神经元结构得到了显著保护。
在炎症因子水平方面,MCAO组大鼠血清和脑组织中的TNF-α、IL-1β和IL-6水平显著升高,而PIAS1的过表达显著降低了这些炎症因子的水平,血清中的TNF-α从MCAO组的(234.5±21.3)pg/ml降至(155.6±12.4)pg/ml(P<0.001),IL-1β从(56.3±4.8)pg/ml降至(34.5±3.2)pg/ml(P<0.001),IL-6从(89.2±7.6)pg/ml降至(52.4±4.5)pg/ml(P<0.001)。值得注意的是,PIAS1的过表达还显著提高了血清和脑组织中IL-10的水平,从MCAO组的(23.4±2.1)pg/ml增加至(45.6±3.4)pg/ml(P<0.001),这表明PIAS1可能通过调节免疫反应来减轻脑缺血后的炎症损伤。
在凋亡方面,TUNEL实验显示,PIAS1过表达显著降低了MCAO诱导的凋亡率,从MCAO组的(35.6±2.8)%降至(20.3±1.7)%(P<0.001)。西方印迹分析也表明,PIAS1的过表达降低了Bax和裂解的caspase3的蛋白水平,而提高了Bcl-2的蛋白水平。具体数值上,Bax的蛋白水平从MCAO组的(1.5±0.1)降至(0.7±0.1)(P<0.001),裂解的caspase3从(0.9±0.1)降至(0.4±0.1)(P<0.001),而Bcl-2从(0.5±0.1)增加至(0.8±0.1)(P<0.001),Bax/Bcl-2比值从(3.1±0.2)降至(2.5±0.1)(P<0.001),表明PIAS1通过调节凋亡相关蛋白的水平来抑制细胞凋亡。
在NF-κB信号通路方面,PIAS1的过表达显著降低了MCAO诱导的p-p65/p65比值,从MCAO组的(2.5±0.2)降至(1.3±0.1)(P<0.001),并提高了IκBα的蛋白水平,从(0.6±0.1)增加至(0.9±0.1)(P<0.001)。免疫荧光实验也显示,PIAS1的过表达减少了MCAO诱导的p-p65在细胞核中的积累,表明PIAS1通过抑制NF-κB信号通路的激活来减轻脑缺血后的炎症反应。
总结
本研究通过在大鼠脑缺血模型中过表达PIAS1,揭示了PIAS1在减轻脑缺血后炎症反应和神经细胞凋亡中的重要作用。研究结果表明,PIAS1通过调节NF-κB信号通路,显著改善了神经功能,减少了梗死面积,抑制了炎症因子的释放,并降低了凋亡率。这些发现不仅为脑卒中的治疗提供了新的分子靶点,也为深入理解脑缺血后的病理生理过程提供了重要的科学依据。相较于其他研究,本文的独特价值在于系统地评估了PIAS1在脑缺血后的作用,并揭示了其通过NF-κB信号通路调控炎症和凋亡的具体机制。未来的研究可以进一步探索PIAS1在不同脑卒中亚型中的作用,并评估其在临床治疗中的安全性和有效性。此外,考虑到脑卒中的复杂性,未来的研究还可以结合其他生物标志物和治疗手段,以实现对脑卒中更为全面和有效的治疗。
参考文献:
MingyangWang,PingzhiWang,et.al.ProteininhibitorofactivatedSTAT1(PIAS1)alleviatescerebralinfarctionandinflammationaftercerebralischemiainrats.Heliyon10(2024)e24743
编辑:多鱼
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排版:半夏
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