麦芽酚铝通过GSK-3β调控CRMP2致小鼠海马神经元突起损伤的作用研究

作     者：张慧芳 韩颖超 蔡小亚 向长鑫 牛侨 ZHANG Huifang;HAN Yingchao;CAI Xiaoya;XIANG Changxin;NIU Qiao

作者机构：山西医科大学公共卫生学院劳动卫生教研室山西太原030001 

出 版 物：《环境与职业医学》 (Journal of Environmental and Occupational Medicine)

年 卷 期：2021年第38卷第11期

页      面：1207-1213页

核心收录：

学科分类：100405[医学-卫生毒理学] 1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(81703202 81872599) 

主　　题：铝 神经元 突起 糖原合成酶-3β 脑衰反应调节蛋白2 

摘      要：[背景]铝可对神经突触结构和功能造成不可逆的损伤,其机制可能与糖原合成酶-3β(GSK-3β)/脑衰反应调节蛋白2(CRMP2)调控的神经元突起损伤有关。[目的]探讨麦芽酚铝[Al(mal)_(3)]对小鼠海马原代神经元突起的影响,揭示GSK-3β-CRMP2在其中的作用。[方法]取出生24 h以内的新生ICR小鼠海马提取神经元进行原代培养。细胞培养至第5天,应用激光共聚焦检测神经元纯度。细胞培养至第7天,加入慢病毒载体介导的mNeonGreen基因对神经元进行转染。细胞培养第10天,选择生长状态良好带有mNeonGreen荧光的神经元进行Al(mal)_(3)染毒,实验分组为空白对照组、麦芽酚组(120μmol·L^(−1))以及10、20、40μmol·L^(−1)Al组。后续实验选择20μmol·L^(−1) Al建立神经元突起损伤模型并进行干预,实验分组为空白对照组、二甲基亚砜(DMSO)组、Al组(20μmol·L^(−1))、SB组(GSK-3β抑制剂,1μmol·L^(−1))、SB(1μmol·L^(−1))+Al(20μmol·L^(−1))􀀁组。采用CCK-8法检测神经元细胞活力。在Al(mal)_(3)或SB处理海马原代神经元0、48 h􀀁时,用高内涵成像分析仪对小鼠海马原代神经元突起数及长度进行扫描和分析。采用蛋白印迹法检测小鼠海马原代神经元GSK-3β、CRMP2蛋白表达及磷酸化水平。[结果]免疫荧光结果显示原代神经元纯度大于90%。经Al(mal)_(3)染毒48 h后,与空白对照组相比,10、20和40μmol·L–1Al组细胞存活率下降(P0.05),而麦芽酚组细胞存活率无变化。经SB处理48h后,DMSO组、SB组细胞存活率与空白对照组之间的差异无统计学意义;SB+Al联合处理组神经元的细胞存活率高于Al组(P0.05)。空白对照组神经元平均突起数量、平均突起长度的48h/0h值分别是90.13%±11.70%、113.24%±8.34%。Al组神经元平均突起数量、神经元平均突起长度的48h/0h值分别是56.47%±16.36%、62.06%±6.75%,均低于空白组(P0.05)。SB组神经元平均突起数量的48 h/0 h值(99.03%±􀀁21.83%)与空白对照组相比差异无统计学意义,但神经元平均突起长度的48h/0h值(128.72%±15.39%)高于空白对照组(P0.05)。SB+Al联合处理组神经元平均突起数量和平均突起长度的48h/0h值分别是72.60%±10.89%、93.84%±14.65%,高于Al组(P0.05)。􀀁蛋白印迹结果显示:各组间GSK-3β蛋白水平差异无统计学意义;与空白对照组(1.00±0.18)相比,Al组神经元p-GSK-3β蛋白水平(0.45±0.05)降低,SB组p-GSK-3β蛋白水平(1.32±0.23)升高;SB+Al联合处理组p-GSK-3β蛋白水平(0.80±0.05)高于Al组(P0.05)。与对照组(1.00±0.07)相比,Al组CRMP2蛋白水平(0.66±0.11)降低(P0.05),SB组CRMP2蛋白水平(1.01±0.017)无变化。与对照组(1.00±0.13)相比,Al组p-CRMP2蛋白水平(1.50±2.18)增加,SB组p-CRMP2蛋白水平(0.62±0.09)降低(P0.05);SB+Al联合处理组p-CRMP2蛋白水平(1.28±0.24)低于Al组(P0.05)。[结论]铝可能通过激活GSK-3β,增加CRMP2蛋白磷酸化水平,损伤神经元突起生长。