目的
利用转录组测序技术和生物信息学分析方法研究脂多糖(LPS)对小胶质细胞系BV2细胞基因表达水平的影响,探讨创伤性颅脑损伤(TBI)所致神经炎症中葡萄糖调节蛋白75(GRP75)的功能与作用机制。
方法
选择BV2小胶质细胞进行实验,将细胞随机分为对照组和LPS组,对照组不做任何处理,LPS组给予1 μg/mL LPS处理6 h,每个实验分组均设置3个生物学重复,对2组细胞进行转录组测序,采用生物信息学分析方法筛选显著差异表达基因(DEGs),并对显著DEGs进行聚类分析,分析GRP75在体外细胞神经炎症模型中表达量的改变。利用定量聚合酶链式反应(qPCR)和Western blotting对GRP75的表达量进行验证。选取15只健康雄性SD大鼠,构建TBI及Sham大鼠模型,按照双随机数字表法分为假手术组(Sham组)、TBI 3 d组、TBI 7 d组、TBI 14 d组、TBI 28 d组,每组3只。利用Western blotting检测不同时段GRP75的表达情况。为研究GRP75在神经炎症中的作用机制,分别设计了GRP75过表达实验和GRP75抑制实验。在GRP75过表达实验中,将BV2细胞转染空载质粒(Vector)和GRP75过表达质粒(GRP75-OE),分为Vector组、GRP75-OE组、Vector+LPS组和GRP75-OE+LPS组;在GRP75抑制剂处理实验中,使用5 μg/mL GRP75抑制剂MKT-077处理BV2细胞18 h,将细胞分为CON组、MKT-077组、LPS组和LPS-MKT-077组。Western blotting检测各组细胞中诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、环氧合酶-2(COX-2)及磷酸化核因子κB P65亚基(NF-κB P65)的蛋白水平,分析GRP75过表达和抑制对NF-κB通路的影响。
结果
转录组学质谱分析显示,LPS组中GRP75蛋白的表达水平显著低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);在BV2细胞神经炎症模型中,LPS组的GRP75蛋白表达水平明显低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。在TBI大鼠脑组织中,与Sham组相比,TBI 3 d组、TBI 7 d组、TBI 14 d组和TBI 28 d组的GRP75蛋白相对表达量均下降,差异均有统计学意义(P<0.05)。在GRP75发挥抑炎作用机制中,GRP75过表达实验显示,与Vector+LPS组相比,GRP75-OE+LPS组iNOS、COX-2、磷酸化NF-κB P65的表达水平均显著降低,差异有统计学意义(P<0.05);GRP75抑制剂处理实验显示,与LPS组相比,MKT-077+LPS组iNOS、COX-2、磷酸化NF-κB P65表达水平均上调,差异有统计学意义(P<0.05)。
结论
GRP75在TBI大鼠脑组织及体外神经炎症模型中表达下调,GRP75过表达可显著减轻神经炎症的水平,其机制可能是通过NF-κB信号通路实现的,从而减轻TBI后的神经炎症并减少继发性损伤。因此,GRP75可能在TBI中发挥保护作用,并有望成为减轻TBI诱导的神经炎症的潜在治疗靶点。