TrkB-mediated activation of the phosphatidylinositol-3-kinase/Akt cascade reduces the damage inflicted by oxygen-glucose deprivation in area CA3 of the rat hippocampus

TrkB介導(dǎo)的磷脂酰肌醇-3-激酶/Akt級(jí)聯(lián)激活減少氧糖剝奪對(duì)大鼠海馬CA3區(qū)造成的損傷

來源：European Journal of Neuroscience, Volume 47, 2018，pp. 1096-1109

《歐洲神經(jīng)科學(xué)雜志》，第47卷，2018年，1096-1109頁

 

摘要

這篇論文研究了海馬CA3區(qū)抵抗缺血損傷的機(jī)制。氧糖剝奪-再灌注（OGD-RP）作為缺血性卒中的體外模型，增加了CA3區(qū)原肌球蛋白受體激酶B（TrkB）的磷酸化。使用腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）或7,8-二羥基黃酮（7,8-DHF）激活TrkB，能減少OGD-RP引起的電活動(dòng)抑制，而阻斷TrkB則消除CA3的抵抗力。TrkB激活的保護(hù)作用僅限于CA3區(qū)，OGD-RP導(dǎo)致CA1反應(yīng)永久抑制。TrkB激活下游PI-3-K/Akt通路，包括SHC、Gab和Akt的磷酸化。Akt拮抗劑MK2206與BDNF聯(lián)合使用后，切片失去抵抗損傷的能力。BDNF預(yù)處理還減少CA3錐體細(xì)胞的碘化丙啶攝取和caspase-3活性，表明減少細(xì)胞損傷和凋亡。研究提出TrkB介導(dǎo)的PI-3-K/Akt激活是CA3區(qū)抵抗缺血損傷的內(nèi)源性機(jī)制。

 

研究目的

研究目的是探討海馬CA3區(qū)抵抗氧糖剝奪損傷的細(xì)胞機(jī)制，重點(diǎn)關(guān)注TrkB受體及其下游PI-3-K/Akt信號(hào)通路的作用，以理解CA3區(qū)與CA1區(qū)在缺血損傷中的差異敏感性。

 

研究思路

研究思路采用大鼠海馬急性切片，通過OGD-RP模型模擬缺血條件。使用電生理記錄監(jiān)測苔蘚纖維興奮性突觸后電位（MF EPSPs）和CA3逆向群體峰（CA3 PS）的變化。通過藥理學(xué)方法激活TrkB（BDNF或7,8-DHF）或阻斷TrkB（ANA-12）和Akt（MK2206），結(jié)合Western blot分析蛋白磷酸化（如pTrkB、pAkt），免疫熒光檢測細(xì)胞損傷（碘化丙啶攝?。┖偷蛲觯╟aspase-3活性）。氧氣分壓使用丹麥Unisense電極測量，以驗(yàn)證OGD期間氧氣水平變化。研究比較CA3和CA1區(qū)的反應(yīng)，以確定區(qū)域特異性機(jī)制。

 

測量的數(shù)據(jù)及研究意義

1 數(shù)據(jù)：電生理記錄顯示OGD-RP導(dǎo)致MF EPSPs和CA3 PS抑制，BDNF或7,8-DHF預(yù)處理減少抑制，ANA-12阻斷此效應(yīng)。研究意義：證實(shí)TrkB激活增強(qiáng)CA3區(qū)對(duì)OGD-RP的抵抗力，表明TrkB在保護(hù)電活動(dòng)中的關(guān)鍵作用。來源：圖1、2、4、6。

 

 

 

 

2 數(shù)據(jù)：Western blot顯示OGD增加pTrkB和pAkt水平，BDNF或7,8-DHF增強(qiáng)磷酸化，ANA-12抑制。研究意義：證明TrkB激活PI-3-K/Akt通路，此通路與細(xì)胞生存相關(guān)。來源：圖3、5。

 

 

3 數(shù)據(jù)：碘化丙啶攝取和caspase-3活性檢測顯示OGD-RP增加細(xì)胞損傷和凋亡，BDNF預(yù)處理減少這些效應(yīng)。研究意義：表明TrkB激活通過減少細(xì)胞死亡和凋亡提供神經(jīng)保護(hù)。來源：圖7。

 

4 數(shù)據(jù)：氧氣分壓測量顯示OGD期間pO2下降85%，再灌注后恢復(fù)。研究意義：驗(yàn)證OGD模型的有效性，確保氧氣剝奪與電生理和生化變化關(guān)聯(lián)。來源：圖2。

 

結(jié)論

1 TrkB激活通過PI-3-K/Akt信號(hào)通路減少OGD-RP對(duì)海馬CA3區(qū)的損傷，增強(qiáng)電活動(dòng)恢復(fù)和細(xì)胞生存。

2 TrkB激活減少細(xì)胞膜損傷和凋亡，表現(xiàn)為碘化丙啶攝取和caspase-3活性降低。

3 這一機(jī)制是CA3區(qū)內(nèi)源性的，與CA1區(qū)相比，解釋了CA3對(duì)缺血損傷的抵抗力。

 

使用丹麥Unisense電極測量數(shù)據(jù)的研究意義

丹麥Unisense電極用于實(shí)時(shí)測量海馬切片中的氧氣分壓（pO2），在OGD期間顯示pO2下降約85%（從約338.8 mmHg降至45 mmHg），再灌注后6.3分鐘內(nèi)恢復(fù)至基線水平。這些測量確保了OGD模型的有效性，證實(shí)氧氣剝奪確實(shí)發(fā)生，并且再灌注成功。氧氣數(shù)據(jù)與電生理記錄同步，幫助關(guān)聯(lián)氧氣水平變化與神經(jīng)元反應(yīng)，如電活動(dòng)抑制和恢復(fù)。此外，pO2測量驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)條件的一致性，支持了TrkB激活在低氧環(huán)境下的保護(hù)作用，強(qiáng)調(diào)了氧氣可用性在缺血損傷中的關(guān)鍵角色。