文摘

在鞘氨醇1-phosphate受体(S1PRs)家庭,S1PR1已被证明是最高度表达亚型在神经干细胞(nsc)和在迁徙中扮演着关键角色nsc的属性。最近的研究表明,S1PR1表达在海马体,特定的神经源性地区啮齿动物的大脑内源性神经发生的生活。然而,S1PR1之间潜在的协会和海马神经发生创伤性脑损伤(TBI)后仍是未知的。在这项研究中,创伤性脑损伤后海马S1PR1表达的变化及其对神经发生和神经认知功能的影响研究,关注特别是细胞外signal-regulated激酶(Erk)信号通路被发现调节nsc的多个属性。结果表明,明显upregulation S1PR1发生的峰值在创伤后7天,揭示一个增强nsc增殖和神经元分化的海马体由于S1PR1激活。更重要的是,它是建议增殖kinase-Erk激酶(MEK / Erk S1PR1-meidated所需级联是创伤性脑损伤后神经发生和神经认知恢复。本研究为未来的研究打下初步的基础上促进海马神经发生和提高创伤性脑损伤的结果。

1。介绍

创伤性脑损伤(TBI)是脑损伤的常见原因,往往导致一系列不可逆的神经损失和神经赤字(1,2]。神经干细胞(nsc),位于subgranular区(SGZ)海马齿状回(DG),能够增殖,分化,整合到现有的神经元电路一生中发挥关键作用的神经发生在哺乳动物大脑3,4]。这些自我更新细胞不仅有助于胚胎大脑发育,而且成人创伤性脑损伤后的神经再生(3,5,6]。海马内源性神经再生是一种特殊类型的神经可塑性,具有巨大的潜力,以补充神经损失和创伤性脑损伤后的神经功能恢复5]。然而,严重的和永久性的功能障碍在创伤性脑损伤经常发生由于成人大脑内源性神经发生能力有限4,7]。因此,激活内源性nsc增强海马神经发生在被认为是一个有前途的创伤性脑损伤的康复策略。事实上,nsc增殖和分化的细节仍然不能完全阐明以来有各种复杂的监管因素被发现参与内源性神经发生过程(3,8]。因此,识别这些未知因素将帮助我们理解更多关于海马神经发生和提供新线索为了提高创伤性脑损伤后神经修复。

作为古典G-protein-coupled受体,鞘氨醇1-phosphate受体(S1PRs)是一个重要的免疫调节受体家族,由S1PR1 S1PR2, S1PR3, S1PR4, S1PR5 [9]。S1PRs家庭是浓缩在中枢神经系统(CNS)和识别大量的生物活性配体包括脂质信号中介鞘氨醇1-phosphate (S1P)调节神经元生存,神经胶质过多症,星形胶质细胞迁移,和其他生物过程在生理和病理情况下(10- - - - - -12]。五S1PRs, S1PR1海马原基中表达和subventricular区(SVZ)可以发现最早E14灯头在中枢神经系统开发(13]。特别是,越来越多的证据表明,nsc收获所有亚型的S1PRs, S1PR1是最高度的表达(14,15]。和S1PR1可能假定S1PRs亚型负责nsc增殖和形态变化的S1P引起的在体外(16]。最近,它已经表明,S1PR1扮演着一个重要的角色在nsc迁移对受伤部位的脊髓移植重建(15]。然而,人们很少知道的潜力在活的有机体内S1PR1对nsc增殖和分化的创伤性脑损伤后海马。增殖蛋白激酶(MAPK) /细胞外signal-regulated激酶(Erk)信号通路是一个关键的细胞级联,多种因素参与海马神经发生的重要作用[16- - - - - -18]。直到今天,是否以及如何MAPK-Erk激酶(MEK / Erk级联有牵连的假定S1PR1-assicoated神经发生创伤性脑损伤后仍然知之甚少。本研究旨在阐明S1PR1的潜在作用海马nsc增殖和分化为应对创伤性脑损伤,及其潜在的与MEK / Erk级联。

2。材料和方法

2.1。和实验动物组

健康男性Sprague-Dawley老鼠(重250 - 300克)是由第四军医大学实验动物中心提供。动物的环境下保持24 - 27日°C,湿度60%,12小时光/暗周期(光从7:00,07:00),和足够的食物和水。所有实验程序依照国家实验动物进行了指导方针和机构批准的动物保健和使用委员会第四军医大学,西安,中国。所有措施尽量减少动物的痛苦。

一百六十五只老鼠被随机分配到8组如下:虚假的集团(),创伤性脑损伤组(),接受车辆1%二甲亚砜(DMSO)组(创伤性脑损伤+汽车集团),接受选择性S1PR1兴奋剂SEW2871集团(创伤性脑损伤+缝合组,),接受和SEW2871 S1PR1拮抗剂VPC23019集团(创伤性脑损伤+缝+ VPC集团),接受SEW2871和MEK / Erk抑制剂U0126(创伤性脑损伤+缝+ U0126集团),接受VPC23019(创伤性脑损伤+ VPC集团),并接受使用MEK / Erk激活erucin(白尾海雕)和VPC23019(创伤性脑损伤+ VPC +白尾海雕集团)。

2.2。创伤性脑损伤模型的建立

创伤性脑损伤(CCI)被控制诱导皮层影响设备(美国NC Hatteras仪器,卡里)。所有的动物都是由腹腔麻醉(i.p)注射戊巴比妥钠(60毫克/公斤),放置在立体定位框架(美国CA科夫仪器,Tujunga)受伤的设备。河鼠头水平获得了两个横向耳钉和一个切条。矢状切口在头皮上执行后,4.0毫米直径颅骨切开术是λ与前囱缝合线和3.0毫米侧矢状缝在右边。颅骨瓣被暴露硬脑膜,一个垂直的影响是由活塞杆与3.0毫米直径的接触表面。脑损伤是按照以下进行生物力学参数:1.5毫米为立式硬脑膜转移,接触时间100.0毫秒,活塞速度3.0米/秒。然后,颅骨瓣恢复头皮缝合。老鼠在虚假的开颅手术小组只受到大脑皮层的影响。在外科手术和恢复期间,加热垫是用来防止老鼠的体温在36.0 - -37.0°C。所有的创伤性脑损伤大鼠出现拱形,竖起的头发,无意识而缓慢的呼吸,但下面的2小时内恢复正常。 No rats died in all groups.

2.3。药物和5-Bromo-2-deoxyuridine (BrdU)管理

S1PR1受体激动剂或拮抗剂(数据的管理1(一)和1 (b)),SEW2871(开曼化学、10006440,安阿伯市,美国)和VPC23019(开曼化学,13240年,安阿伯市MI,美国),分别溶解在DMSO溶液(5% DMSO 0.05 PBS),使每个浓度为1毫克/毫升和0.25毫克/毫升。SEW2871的剂量和VPC23019在这项研究中的应用是一个轻微的修改,其他作者报道(19- - - - - -21]。创伤性脑损伤后的连续7天,大鼠创伤性脑损伤+车辆,创伤性脑损伤+缝合,创伤性脑损伤+ VPC集团和创伤性脑损伤+缝+ VPC治疗组,分别用一个ip注入DMSO(0.5毫升/公斤/天),SEW2871(1.0毫克/公斤/天),VPC23019(0.5毫克/公斤/天)和结合SEW2871 VPC23019。

MEK / Erk抑制剂(政府的数据1(一)和1 (b)),U0126(细胞信号,9903年,贝弗利,妈,美国)是溶解在DMSO最终浓度为0.4毫克/毫升。的用量U0126之后,在以前的研究有一些修改(22,23]。在创伤性脑损伤大鼠+缝+ U0126集团不仅以同样的方式处理ip注入SEW2871如上所述,但是也给静脉(注射)注入U0126(0.2毫克/公斤)20分钟前通过尾静脉诱导创伤性脑损伤(尽管老鼠麻醉)。白尾海雕,十字花科蔬菜的生物活性化合物,已发现的有效活化剂MEK / Erk [24,25]。之前白尾海雕管理局(数字1(一)和1 (b)),其股票的解决方案(圣克鲁斯生物技术、sc - 204741、达拉斯、TX,美国)是75年的最终浓度稀释更易与DMSO / L。在创伤性脑损伤大鼠+ VPC +白尾海雕组VPC23019治疗同样如上所述,ip注入白尾海雕(12.5毫克/公斤)20分钟前诱导创伤性脑损伤。

管理标签的胸苷模拟海马内源性nsc, BrdU (Sigma-Aldrich B9285,圣路易斯,密苏里州,美国)溶解在0.1 M无菌磷酸盐(PBS)最后10毫克/毫升的浓度。一方面,老鼠的评估nsc增殖收到三次腹腔注射BrdU(100毫克/公斤)有8个小时的间隔在创伤性脑损伤后的第六天,牺牲在第七天(图灌注1(一))。另一方面,老鼠nsc评估神经分化治疗的ip注入BrdU(100毫克/公斤)从1到7天每天一次创伤性脑损伤后,这些老鼠牺牲灌注损伤后28天(图1 (b))。

2.4。大脑组织准备

在预定的跨度为老鼠深深与戊巴比妥钠麻醉(60毫克/公斤)和50毫升的0.9%生理盐水灌注通过左心室,然后在0.1 4%多聚甲醛磷酸缓冲盐(PBS) 2小时。大脑被移除,沉浸在4%多聚甲醛在PBS一夜之间在4°C (pH = 7.4),然后由酒精脱水和嵌入在石蜡。冠,5μ米厚的大脑部分包含整个DG的海马体(来自前囱−−4.68毫米2.40毫米)是由一个切片机(徕卡、胡桃胡同、德国)和干在92°C一夜之间免疫荧光(如果有)。评估nsc增殖在伤后7天,一系列十部分(120μm除外)从每个老鼠大脑处理BrdU /性别决定区域Y-box 2 (SOX2)双标记。来测定nsc神经元分化在损伤后28天,另一个系列十部分(120μ分开)平行于从每个大脑处理上述货物10 BrdU / NeuN双标记。

2.5。如果

DNA变性,大脑部分被酒精和二甲苯deparaffinized然后在柠檬酸孵化抗原检索缓冲区(pH = 6.0)在95°C,持续15分钟。之后,部分在PBS孵化驴血清白蛋白1%和0.3% Triton x - 100在室温下30分钟来阻止非特异性信号。可视化BrdU, SOX2 NeuN,部分被孵化相关主要抗体,分别如下:羊anti-BrdU抗体(1:200年,GeneTex GTX21893,欧文,CA,美国),兔子anti-rat SOX2抗体(1:500年,GeneTex GTX101507,欧文,CA,美国),和鼠标anti-rat NeuN抗体(1:500年,默克密理博、MAB377 Billerica,妈,美国)在PBS一夜之间在4°C。在PBS三洗后,部分被孵化相关二级抗体如下:Alexa萤石594 -标记驴anti-sheep IgG抗体(分子探针1:2000年,a - 11016,尤金,或者,美国),Alexa萤石488 -标记山羊anti-rabbit IgG抗体(分子探针1:1000年,a - 11008,尤金,或者,美国),和Alexa萤石488 -标记山羊anti-mouse IgG抗体(分子探针1:2000年,a - 11029,尤金,或者美国)在PBS 1小时在室温下。最后,部分在PBS洗3次,安装anti-fade安装中包含1,4-Diazobicyclo(电子显微镜科学,CAT17895-01,哈特菲尔德,PA,美国),和cover-slipped。所有程序进行最小化的方式组织曝光。

2.6。显微细胞计数

共焦激光扫描显微镜(FV1000,奥林巴斯、东京、日本)FLUOVIEW形象系统(v.1.4a,奥林巴斯、东京、日本)被用来捕获immunolabeled海马细胞。BrdU⁺/ SOX2⁺细胞和BrdU⁺/ NeuN⁺细胞的连续5视觉领域(24.41μ米²,放大了DG 400 x)在每一节数;值是平均在5视觉领域,被认为是double-labeled细胞的数量为每个部分。然后,平均在10部分被认为是最后double-labeled细胞的数量为每个大脑样本。数据被表示为平均数±标准差。图片是组装和标记在Photoshop中7.0(美国奥多比系统,圣何塞,CA)。

2.7。西方墨点法(WB)

老鼠的决心S1PR1蛋白质在预定的跨度为牺牲和大脑被以同样的方式如上所述。从大脑在冰上,分裂后海马组织在一个均质器均质和消化裂解缓冲(NP-40 1%, 150毫米氯化钠,50毫米三羟甲基氨基甲烷(pH = 7.4)液,1% Triton x - 100, 0.5毫米EDTA, 1毫克/毫升抑肽酶、脱氧胆酸盐1%,10毫克/毫升亮抑酶肽,phenylmethylsulfonyl氟化物和1毫米)。冰的溶解产物被孵化15分钟,然后在12000 rpm离心机在4°C 30分钟。蛋白质浓度由bicinchoninic酸蛋白质化验检查工具包(Beyotime P0011,中国上海)。然后,十二烷基硫酸钠(SDS)示例加载缓冲区添加在上层清液和混合在100°C煮5分钟。样本包含40μg蛋白决定10%钠十二烷基sulfate-polyacrylamide凝胶电泳(sds - page)和在4°C electroblotted 50分钟硝化纤维膜。后被5%的脱脂牛奶Tris-buffered生理盐水含0.1% Tween-20 (TBST),一夜之间,细胞膜被孵化在4°C以下主要抗体:兔子anti-rat S1PR1抗体(业务Prosci 1: 500年,4809年,CA,美国),兔子anti-rat磷酸Erk(活跃)抗体(细胞信号1:1000年,9101年,贝弗利,妈,美国),兔子anti-rat总Erk(特克)抗体(细胞信号1:1000年,9102年,贝弗利,妈,美国),兔子anti-rat磷酸MEK (pMEK)抗体(细胞信号1:1000年,9154年,贝弗利,妈,美国),和兔子anti-rat总MEK (tMEK)抗体(细胞信号1:1000年,9126年,贝弗利,妈,美国)。兔子反β肌动蛋白抗体(1:1500年,Cwbiotech CW0097,北京,中国)被用来作为内部控制免疫反应性的蛋白质浓度的加载。

在TBST三洗后,膜被孵化与辣根过氧化物酶(合)共轭山羊anti-rabbit IgG抗体(1:20000年,细胞信号技术,7074年,波士顿,MA,美国)在室温下1小时。免疫反应性的蛋白带可视化在西方亮增强化学发光试剂(K12045-d20 Advansta,门洛帕克,CA,美国)。分析了免疫印迹Gel-Pro分析仪软件(版本6.0,媒体控制论,罗克维尔市,医学博士,美国)。S1PR1的比率,活跃,特克,pMEK, tMEKβ肌动蛋白在灰度(光密度值)作为表达式的值,分别。

2.8。莫里斯水迷宫测试(微波加工)

在损伤后28天,大鼠空间学习和记忆测试进行了微波加工试验(26]。圆形池(160厘米直径50厘米深度)装满水(°C和30厘米深)分为四个象限。有4个黑色塑料面板在不同形状放在水面上作为空间线索的老鼠。实验中的所有对象房间测试过程中保持在一个恒定的位置。一个黑色的圆形平台(12厘米直径)对大鼠逃避水淹没在水面下1厘米四个象限中的其中一个。老鼠的动作被一个视频记录跟踪系统放置2米池中心和分析数据分析系统(DigBeh-MR,上海吉祥的软件技术有限公司,中国)。

在每个大鼠创伤性脑损伤后24 - 27日天,每天连续执行四个隐藏平台试验在迷宫trial-trial间隔60年代。对于每一个试验,大鼠随机放入池内部面临的水墙在四个象限中的其中一个,被释放游泳逃离水找到隐藏的平台。每个老鼠最多是120年代达到平台和被允许保持15秒。如果老鼠未能发现该平台在120年代,它被放置到15秒的平台。老鼠被放置到水和之间的时间到达平台记录为逃避延迟。平均逃避延迟在连续四天被认为是大鼠空间学习能力的指数。

创伤性脑损伤后28天,平台从池中移除,探头轨迹进行了评估大鼠的空间记忆能力。动物被允许自由地游泳120年代发现前面的平台,已经被移除。“平台跨越”指的是次鼠游在最初的位置平台中设置隐藏的试验平台。次目标象限平台跨越时间和持续时间的记录。这两个参数是平均和视为大鼠空间记忆能力的指数。

探头轨迹后,可见平台实验进行评估每个大鼠游泳的能力。可见平台被池中高于水面,和老鼠被允许自由游泳发现可见的平台。游泳速度记录评估大鼠运动活动在微波加工测试。

2.9。统计分析

数据被表示为平均数±标准差和统计分析处理Graphpad Prisom软件(v.6.01 Graphpad软件、圣地亚哥、钙、美国)。区别处理组与单向方差分析(方差分析)和图基HSD事后测试。被认为是显著的区别。

3所示。结果

3.1。表达S1PR1海马是脑外伤后显著增加

S1PR1的表达在海马体在12小时,1天,3天,7天、14天、21天、28天的创伤性脑损伤后由世行(图2(一个))。在观察期间,调节水平S1PR1创伤发生12小时后,在7天达到高峰,保持在一个更高的水平比虚假的至少28天()(图2 (b))。进一步分析显示,一个明显的差异存在于任何两个时间点组织创伤后()(图2 (b))。数据表明,创伤性脑损伤后海马S1PR1水平显著提高。

3.2。S1PR1激活增强nsc增殖在创伤性脑损伤后海马

DG的解剖边界被确认为前面描述的(27)(图3(a))。调查S1PR1激活的影响在创伤性脑损伤后海马神经发生,SEW2871和/或VPC23019 S1PR1的活动干预大鼠于相应的组。BrdU / SOX2双标记如果被用来评估nsc增殖在伤后7天(DG数据3(b)和3(d))。作为与虚假的群体,BrdU的数量⁺(红色)/ SOX2⁺(绿色)细胞在创伤性脑损伤+车辆在创伤性脑损伤后7天组显著增加()。此外,还有显然更BrdU⁺/ SOX2⁺细胞在创伤性脑损伤+比创伤性脑损伤缝合组+汽车集团()。统计分析表明,SEW2871引发nsc增殖增加62.31%。结果表明,TBI-induced nsc增殖在DG和S1PR1受体激动剂进一步增强TBI-induced nsc增殖。然而,创伤性脑损伤+缝+ VPC组数量减少的BrdU展出⁺/ SOX2⁺细胞相比,在创伤性脑损伤+缝合组()。结果表明,应用S1PR1拮抗剂减少S1PR1在nsc增殖的影响。综上所述,上述数据表明S1PR1活动与创伤性脑损伤后海马nsc增殖。

3.3。S1PR1激活促进nsc分化成神经元在创伤性脑损伤后海马

后理解S1PR1 nsc增殖在海马的影响,潜在的关联S1PR1表达和nsc神经元分化研究。BrdU / NeuN双标记如果进行识别海马新生成的神经元,它被认为是一个主要类型的nsc后代脑创伤后修复(3- - - - - -5)(图3(c)和3(e))。显然,有更多BrdU⁺(红色)/ NeuN⁺(绿色)细胞在创伤性脑损伤+车辆组比虚假的组在创伤后28天()。此外,管理S1PR1受体激动剂在大鼠创伤性脑损伤+缝合组显著增加BrdU的数量⁺/ NeuN⁺细胞相比,创伤性脑损伤+汽车集团()。然而,S1PR1-mediated神经元分化的nsc废除了S1PR1拮抗剂显示BrdU的显著减少⁺/ NeuN⁺细胞在创伤性脑损伤+缝+ VPC集团()。上述数据表明,S1PR1激活促进了创伤性脑损伤后海马神经元分化的nsc。

3.4。MEK / Erk信号通路被激活的调节S1PR1后创伤性脑损伤

它也承认,MEK / Erk级联中发挥了关键作用,神经发生的多个函数,如nsc生存、增殖和分化。因此,调查活动的MEK / Erk级联S1PR1-mediated nsc增殖和分化后创伤性脑损伤是由检测S1PR1, pMEK, tMEK,活跃,特克表达在海马与世行在创伤后第七天(图4(一))。如数据所示4 (b),4 (c),4 (e),pMEK S1PR1的水平和活跃在创伤性脑损伤+车辆组显著增加而虚假的集团(),TBI-induced S1PR1 pMEK,活跃upregulation被管理进一步加强S1PR1受体激动剂在创伤性脑损伤+缝合组()。然而,这种增强减毒S1PR1拮抗剂治疗在创伤性脑损伤+缝+ VPC集团()。定量分析显示,无统计差异tMEK和特克之间的四组()(数据4 (d)和4 (f))。综上所述,数据显示,MEK和Erk的磷酸化激活后应对增加S1PR1创伤。建议MEK / Erk信号通路可能是底层下游梯级调解S1PR1-associated创伤性脑损伤后海马神经发生。

3.5。S1PR1诱导神经发生在海马虽然MEK / Erk级联后创伤性脑损伤

进一步证明MEK / Erk信号通路导致S1PR1-associated创伤后神经发生,MEK / Erk抑制剂和激活剂的效果在nsc增殖在7天,nsc神经元分化研究创伤性脑损伤后28天(数字5(一)和5(b))。一方面,与创伤性脑损伤+缝合组相比,BrdU的数量⁺/ SOX2⁺细胞和BrdU⁺/ NeuN⁺细胞在创伤性脑损伤+缝+ U1026组下降了42.50%和24.98%,分别为()(数据5(c)和5(d));这些数据表明MEK / Erk抑制减轻S1PR1-induced在创伤性脑损伤后海马神经发生。另一方面,double-labeled细胞在创伤性脑损伤+ VPC +白尾海雕组相比显著提高创伤性脑损伤+ VPC组7和创伤后28天()(数据5(c)和5(d)),这表明VPC231019的不利影响nsc增殖和神经元分化被白尾海雕救起。因此,上述结果暗示S1PR1诱导海马神经发生创伤性脑损伤后通过MEK / Erk通路。

3.6。MEK / Erk活动导致学习和记忆S1PR1-Mediated微波加工的性能测试

因为有一个海马神经发生与认知功能之间的联系密切,MEK / Erk信号通路的参与S1PR1-mediated海马学习和记忆功能的微波加工试验研究创伤性脑损伤后24 - 28天。

在隐藏平台试验,逐步减少老鼠逃跑延迟到24日25日26日和27天创伤后呈现在图6(一)。很明显,创伤性脑损伤的日常逃脱延迟+车辆组明显比虚假的组(),这表明老鼠学习函数受创伤性脑损伤。创伤性脑损伤+缝合组显示更短的延迟比创伤性脑损伤+汽车集团(),这表明SEW2871管理提高了创伤性脑损伤后受损的学习性能。此外,在创伤性脑损伤大鼠+缝+ U0126集团花了更长时间逃脱延迟搜索隐藏的平台与大鼠创伤性脑损伤+缝合组()。此外,创伤性脑损伤的延迟+ VPC +白尾海雕组明显低于脑外伤+ VPC集团()。这些数据暗示S1PR1-mediated学习功能受到MEK / Erk活动后创伤性脑损伤的影响。

在探头轨迹,平台跨越时间和持续时间花在目标象限在损伤后28天如图6 (b)和6 (c),分别。这两个指标的创伤性脑损伤+车辆组不到那些虚假的集团()。与创伤性脑损伤+车辆组相比,大鼠创伤性脑损伤+缝合组表现出更好的性能在探头轨迹()。此外,创伤性脑损伤+缝+ U0126组呈现明显减少时间和持续时间与创伤性脑损伤+缝合组()。此外,平台跨越时间和目标象限创伤性脑损伤时间+ VPC +白尾海雕组显著低于创伤性脑损伤+缝合组()。综上所述,上述数据表明S1PR1激活改善记忆障碍造成的创伤性脑损伤通过MEK / Erk通路。

在可见平台实验,所有老鼠游,发现正常的平台。每组大鼠的平均游泳速度厘米/秒,厘米/秒,厘米/秒,厘米/秒,cm / s,并分别为厘米/秒(图6 (d));组之间的差异没有达到显著水平()。这个数据表明,大鼠游泳的速度每组在同一水平,这表明游泳速度施加在微波加工测试不影响上述结果。此外,创伤性脑损伤的统计区别+缝合组和虚假的组在上面的痕迹(没有被观察到)(图6),进一步暗示激活S1PR1促进学习和记忆的创伤性脑损伤后恢复。

4所示。讨论

越来越多的证据表明,脑损伤能够刺激海马nsc划分和生成新的神经元修复(3,7]。然而,创伤性脑损伤后海马神经发生的水平不足以满足需求的损伤修复和神经功能恢复(3,6]。因此,它是有价值的有效地促进神经发生创伤性脑康复的发现潜在的分子和底层机制。目前的研究指出,激活S1PR1改善大鼠海马神经发生创伤性脑损伤后通过MEK / Erk信号通路。起初,我们证实了创伤性脑损伤可能引发nsc增殖,在海马神经元分化。之后,我们发现S1PR1激活进一步促进海马神经发生创伤性脑损伤引起的,可以减毒和增强S1PR1的对抗。此外,据透露,MEK和Erk磷酸化激活在S1PR1-mediated创伤性脑损伤后神经发生。抑制MEK / Erk废除S1PR1激活的神经发生改善。相对地,不宜S1PR1对抗对创伤后神经发生的影响和认知恢复获救MEK / Erk的活化。

最近的研究表明,S1PR1 nsc中高度表达,和S1PR1激活参与了nsc迁移引起的高S1P浓度在体外(14,15]。特别是S1PR1出力不少nsc移植的移植对脊髓受伤的网站(15]。原田等人的研究表明S1P是必不可少的nsc增殖和形态变化在大脑发育,但S1PRs家族的亚型导致S1P-induced nsc活动没有明确定义16]。根据[35 s]三磷酸鸟苷γ年代放射自显影法胚胎大脑地图,作者推测S1P1可能亚型受体介导S1P nsc增殖和形态变化的影响(16]。此外,它已经证明,S1PR1表达在海马和SVZ的两个特定区域负责一生中神经发生在啮齿动物的大脑13,28]。然而,S1PR1的作用在中枢神经系统损伤后海马内源性nsc属性仍然知之甚少。

在这项研究中,结果表明,海马S1PR1表达显著增加在7天,最大程度保持在一个更高的水平比虚假的创伤性脑损伤后28天。创伤性脑损伤后海马nsc增殖也达到顶峰在创伤后7天内,在众多的先前的研究证明(3,29日,30.]。因此,可以认为TBI-induced神经发生可能与海马upregulation S1PR1蛋白质。更重要的是,通过ip管理S1PR1受体激动剂在老鼠,我们发现激活S1PR1可能会进一步促进nsc增殖和神经元分化在创伤性脑损伤后海马区,并通过S1PR1拮抗效果被废除。这些结果表明,S1PR1激活促进创伤后海马神经发生,这可能提供了一个线索制定新的战略脑创伤性脑损伤后修复和功能恢复。

在几个以前的研究,这是承认MEK / Erk活化的级联是至关重要的转录因子和基因调节nsc增殖和分化,以及NSCs-derived神经元细胞的成熟18,31日,32]。最近,越来越多的研究证明了MEK / Erk级联的参与神经发生引起的不同的生长因子,如neurotrophin-3和血管内皮生长因子(VEGF) [33- - - - - -35]。特别是,通用电气和他的同事们发现,MEK / Erk通路神经元分化所需的但不是由poly-L-ornithine nsc oligodentrocytic分化的诱导在体外(36]。此外,MEK / Erk通路已经被报道在DG对神经元的生存发挥保护作用[17,32),而且还有助于S1PR1的凋亡效应在受伤的皮层脑缺血后神经元(19]。

在这项研究中,观察到海马S1PR1的水平,pMEK,活跃在创伤性脑损伤组和高创伤后7天内与虚假的集团相比,这激活S1PR1 SEW2871进一步增加海马pMEK和活跃表达。一致,这种效应可能被S1PR1拮抗作用。结果暗示S1PR1之间可能存在一个潜在的协会和MEK / Erk激活级联磷酸化在创伤性脑损伤后海马神经发生。除了我们的发现,其他研究已经表明,活跃的调节表现在8小时,1天,甚至中枢神经系统损伤后14天也发挥了积极作用在海马神经发生31日,32,37]。因此,这些证据都提供了一个洞察的监管作用MEK / Erk信号在创伤性脑损伤后神经发生。

此外,MEK / Erk通路S1P-associated都会涉及到人类胚胎干细胞的存活和增殖,尽管亚型S1PRs占过程仍有待决定(38]。在我们的研究中,以下管理MEK / Erk抑制剂在创伤性脑损伤的老鼠,明显降低nsc增殖和神经元分化的观察在海马体,表明MEK / Erk信号通路对于S1PR1-mediated确实是至关重要的创伤性脑损伤后海马神经发生。然而,S1PR1的潜在机制触发MEK和Erk的磷酸化创伤后神经发生需要进一步调查。

引人注目,很多过去的研究强调了MEK / Erk通路的影响nsc增殖和存活等属性,而MEK / Erk nsc分化的影响在创伤性脑损伤后海马神经发生没有完全阐述了(16,18,35]。在目前的研究中,除了探索MEK / Erk信号参与S1PR1-associated nsc增殖,我们扩展我们的调查的角色MEK / Erk级联S1PR1-associated神经元分化的nsc在创伤性脑损伤后28天。通过ip数据显示S1PR1受体激动剂注入的数量显著增加NSCs-derived新生神经元在DG。和抑制MEK / Erk信号导致显著抑制S1PR1-induced nsc的神经元分化。此外,MEK / Erk的活化修复海马神经发生减少造成的创伤性脑损伤后S1PR1拮抗剂。因此,可以推断,激活S1PR1增强海马nsc分化成神经元虽然MEK / Erk通路后创伤性脑损伤。然而,精确的下游梯级MEK / Erk负责S1PR1-meidated nsc分化仍然遥遥无期。最近,不少证据指出cAMP-response元素结合蛋白(分子)的主要下游目标MEK / Erk信号调节海马可塑性(35,37,39]。我们的研究团队正在探索的假定作用MEK / Erk /分子级联S1PR1 nsc多向分化的诱导。

作为大脑边缘系统的重要结构,认知和行为形成海马联系密切,这很容易受损的脑损伤(40]。累积的证据支持,创伤后神经发生的新生神经元可能功能集成到受伤的神经网络,促进hippocampus-dependent神经认知恢复(6,7,41]。据报道,S1PR1激活是能够改善海马损伤和阿尔茨海默病大鼠的空间记忆障碍42]。此外,最近的一项研究显示,一个已知S1PRs兴奋剂,FTY720,可以改善sevoflurane-induced神经认知障碍通过独特的绑定S1PR1和激活下游通路(43]。这些发现表明,S1PR1确实与hippocampus-dependent认知功能相关的活动在各种神经系统疾病,如神经毒性和神经退化42,43]。在这里,我们发现学习和记忆性能提高了创伤S1PR1激活,抑制MEK / Erk级联学习和记忆性能恶化引起创伤性脑损伤后S1PR1受体激动剂。此外,S1PR1对立的负面影响在创伤性脑损伤后神经认知被MEK / Erk活化液。它表明,MEK / Erk信号通路S1PR1-mediated海马神经发生创伤后神经认知恢复至关重要。

5。结论

总之,我们的结果表明,S1PR1 nsc增殖活化,产生良好的效应在创伤性脑损伤后海马神经元分化,和MEK / Erk信号通路S1PR1-mediated海马神经发生中发挥了关键作用。在未来,深入探索底层机制需要S1PR1之前被认为是一个有前途的目标策略,以促进海马神经发生创伤性脑损伤的修复。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

作者的贡献

(Yuqin你们赵、宏宇徐和鑫张了同样的工作。

确认

目前的工作是支持由中国国家自然科学基金(81171155和81171155)和湖南省级教育部门的科学研究基金会(13 b067)。作者要感谢陈博士从心理学和陈京Chang博士从生物化学和分子生物学的技术支持部门在整个研究。