神經鈣黏蛋白調控Akt/PKB信號通路對神經干細胞增殖的影響

顏建輝　黃麗娟　楊　柳　陳雁斌　華力明

(湘南學院心腦血管研究所，湖南　郴州　423000)

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神經鈣黏蛋白調控Akt/PKB信號通路對神經干細胞增殖的影響

顏建輝1黃麗娟1楊柳1陳雁斌1華力明1

(湘南學院心腦血管研究所，湖南郴州423000)

〔摘要〕目的探討神經鈣黏蛋白(N-cadherin)調控蛋白激酶(Akt/PKB)信號通路對神經干細胞(NSCs)生長的影響。方法利用RNAi技術將N-cadherin基因的RNA干擾載體pMSCVneo/N-cadherin質粒及pEGFP-MSCVneo對照質粒分別轉染至原代培養NSCs，分別作為干擾組和對照組，以原代培養NSCs作為正常組。Western印跡方法檢測各組細胞N-cadherin、蛋白激酶(PKB)、蛋白激酶磷酸化(P-PKB)、3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶-1(PDK1)的蛋白表達水平。以MTT法檢測NSCs的增殖情況。結果與正常組和對照組相比，干擾組N-cadherin、PKB、P-PKB及PDK1的表達水平顯著降低(P<0.05)，其NSCs克隆形成率顯著減少(P<0.05)，NSCs增殖速度也顯著減慢(P<0.05)。結論沉默N-cadherin表達可能阻斷Akt/PKB信號通路，從而抑制NSCs的增殖。N-cadherin有望成為促進NSCs增殖的潛在靶點。

〔關鍵詞〕神經鈣黏蛋白；PKB信號通路；神經干細胞

神經干細胞(NSCs)具有自我更新、多向分化潛能的性質，在脊髓損傷、腦創傷等神經損傷或神經退行性病變中都有潛在治療價值。正常情況下，NSCs大多處于休眠狀態,當受到缺血、外傷等傷害性刺激，能夠引起內源性NSCs的增殖，但是其神經再生能力存在局限性，不足以滿足自我修復的要求。因此采用合理的干預措施誘導、促進NSCs增殖、再生，以修復損傷神經及重建神經功能，成為目前的研究熱點。神經鈣黏蛋白(N-cadherin)是黏附分子鈣黏蛋白超家族的重要成員，其主要生物學功能為介導間葉細胞間的黏附和遷移〔1〕。在神經系統的繼續發育過程中，N-cadherin對神經細胞的遷移、神經突起的生長及突觸的形成發揮著重要的作用〔2〕。有文獻報道，黑色素瘤細胞中N-cadherin介導的細胞間黏附可以激活Akt/蛋白激酶B(PKB)信號通路，促進癌細胞的存活〔3〕。由此推測，N-cadherin可能通過調控Akt/PKB通路影響NSCs的增殖。

1材料與方法

1.1實驗動物15 d清潔級SD孕鼠1只，由湘南學院動物實驗中心提供。

1.2主要試劑巢蛋白(Nestin)、多聚賴氨酸(武漢博士德生物有限公司)；脂質體Lipofectamine 2000(Invitrogen公司)；N-cadherin鼠抗人單克隆抗體(Abcam公司)；PKB兔抗人抗體及蛋白激酶磷酸化(p-PKB) 兔抗人多克隆抗體(Santa Cruz公司)；3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶-1(PDK1)鼠抗人單克隆抗體(Cell Signaling)；B27復合物、胎牛血清、DMEM/F12培養基、G418培養基、PBS緩沖液(Thermo Scientific公司)；堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)、表皮細胞生長因子(EGF)(北京中杉金橋試劑有限公司)；熒光標記FITC試劑、山羊抗鼠 IgG-FITC、DAB顯色劑、SABC免疫組化試劑盒(BIO-RAD公司)；病毒包裝細胞株293T(上海研晶生物科技有限公司)；pEGFP-MSCVneo 質粒和pMSCVneo/N-cadherin 質粒(上海研拓生物科技有限公司)。

1.3方法

1.3.1RNAi沉默N-cadherin的表達病毒包裝細胞株293T接種至6 孔培養板中，待其匯合達90%～95%時，參照LipofectamineTM2000說明書用脂質體法將pEGFP-MSCVneo質粒和pMSCVneo /N-cadherin質粒分別對其進行轉染，分別收集病毒。

1.3.2NSCs的分離、培養取SD孕鼠，處死后取胎鼠分離腦組織，參照文獻〔4〕分離NSCs，置于DMEM/F12培養基中傳代培養，每隔7 d左右傳代1次，收集培養1 w的第2代NSCs懸液，調整濃度至1×105/ml。

1.3.3病毒轉染NSCs將上述NSCs懸液等分為3份，分別為正常組、對照組及干擾組。將上述收集的pEGFP-MSCVneo病毒和pMSCVneo/N-cadheri病毒分別轉染至對照組和干擾組，然后置于G418培養基中繼續培養；正常組不作任何處理，以DMEM/F12培養基繼續培養。

1.4檢測指標

1.4.1檢測NSCs克隆形成率7 d后，取上述各組單細胞懸液，分別按40個細胞/孔傳于6孔板，每組6個孔，于倒置顯微鏡下觀察細胞生長情況并計數各孔內的克隆球總數。計數克隆形成率:克隆形成率(%)=克隆球總數/接種活細胞總數×100%。

1.4.2MTT法測定NSCs的生長曲線以無血清培養基將各組NSCs懸液接種于96孔培養板，將細胞濃度調整至1×104個，置于37℃、CO2培養箱中孵育48 h，每孔加入MTT(5 g/L)溶液10 μl，繼續培養4 h，收集對數期細胞，每孔加入DMSO 150 μl，震蕩10 min，并分別于4、12、20、28和36 h以酶標儀自動測定540 nm波長時吸光值(A)，以反映細胞的生長狀況。

1.4.3BrdU免疫組化染色及陽性細胞比例取各組NSCs懸液10 μl，接種至預先包被0.01%多聚賴氨酸的24孔培養板中，滴加BrdU抗體，濃度為1∶200，DAB顯色，脫水、透明，中性樹膠封片，以磷酸鹽緩沖液(PBS)作為陰性對照。每張蓋片鏡下計數5個視野，陽性細胞比例(%)=陽性細胞總數/接種活細胞總數×100%。

1.4.4Western印跡檢測N-cadherin、PKB、p-PKB及PDK1的蛋白表達各組NSCs懸液加入裂解液，離心、取上清，獲取總蛋白量。凝膠電泳后，轉印至PVDF膜，參照試劑盒說明書，分別加入一抗N-cadherin、PKB、p-PKB及PDK1，辣根過氧化物酶標記二抗，以β-actin作為對照，ECL發光顯色，以圖像分析系統對圖中印跡區帶進行定量分析。

1.5統計學方法采用SPSS15.0軟件行t檢驗。

2結果

2.1各組NSCs生長情況及克隆球計數正常組NSCs生長良好，呈單個圓球形，培養液中可見數十個細胞組成的細胞克隆球，細胞排列規則緊密，有放射狀微小突出伸出。對照組NSCs生長情況與正常組相比無顯著差異。干擾組NSCs克隆球計數〔(3.2±0.4)%〕，顯著低于正常組和對照組〔(22.8±0.1)%，(21.3±0.2)%〕(P<0.05)。見圖1。

2.2各組NSCs的生長曲線正常組和對照組的A值無顯著差異，而干擾組的A值則顯著低于正常組及對照組(P<0.05)。見表1。2.3各組BrdU免疫組化染色及陽性細胞比例BrdU陽性細胞呈棕褐色，形態多樣，呈圓形、橢圓形或梭性。干擾組BrdU陽性細胞比例〔(35.3±1.1)%〕，顯著低于正常組及對照組〔(76.2±1.9)%、(73.4±0.7)%〕(P<0.05)。見圖2。

2.4各組N-cadherin、PKB及PDK1的蛋白表達正常組和對照組N-cadherin、PKB、p-PKB及PDK1的蛋白表達無差異，而經過siRNA干擾后，干擾組各項蛋白表達均顯著減弱(P<0.05)。見圖3，表2。

圖1　各組NSCs克隆球的細胞形態(×100)

時間4h12h20h28h36h正常組0.1161)0.1391)0.1501)0.1691)0.1751)對照組0.1231)0.1401)0.1561)0.1701)0.1821)干擾組0.0790.0640.0470.0390.021

與干擾組比較：1)P<0.05

正常組

對照組

干擾組

圖3　各組N-cadherin、PKB、p-PKB及PDK1的蛋白表達

組別N-cadherinPKBp-PKBPDK1正常組86.41±9.15127.14±12.1978.75±10.3684.18±6.57對照組85.28±8.67126.37±11.8677.82±11.0183.46±6.38干擾組67.16±7.03108.25±13.0561.54±8.7363.09±5.54

3討論

N-cadherin主要有介導間葉細胞間的動態黏附作用,在神經軸突的導向生長、靶向識別以及突觸形成中發揮著重要作用〔5〕。近年來研究發現其生物學功能多樣化，如介導信號傳導、基因激活、細胞凋亡、增殖和遷移等〔6〕。

Akt又稱PKB，即蛋白激酶B，在神經干細胞分化、神經信號的傳導中起重要作用〔7〕，Akt信號蛋白增多能夠降低神經細胞損傷后的自我吞噬能力，同時還具有抗細胞凋亡和促進損傷區血管再生作用〔8〕。研究表明，PDK1是PKB的上游激酶，PDK1和Akt蛋白之間存在一定的關系，PDK1通過與3,4,5-三磷酸磷脂酰肌醇作用可以激活相鄰的PKB分子〔9〕；同時，Akt和磷脂相互作用，導致其向膜內的轉運，使其磷酸化及被PDK1和PDK2活化，激活的Akt在多種基質作用下調節細胞生存、細胞周期進展和細胞生長〔10〕，最終促進細胞的增殖。Akt/mTOR/p70S6K 通路信號能增加大鼠脊髓損傷后內源性神經元前體細胞的增殖能力，促進新神經元的形成〔11〕。

本實驗將提示沉默N-cadherin表達可能會抑制NSCs的增殖。正常組和對照組N-cadherin、pKB、P-pKB及PDK1蛋白表達無顯著差異，經過siRNA干擾后，干擾組N-cadherin、PKB、p-PKB及PDK1蛋白表達均顯著減弱。因此推測沉默N-cadherin表達，可能會下調PDK1的表達，作為Akt/PKB信號通路的上游靶基因，其表達減弱導致該信號通路被阻斷，Akt活性被抑制，從而抑制了NSCs的增殖。

4參考文獻

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〔2014-03-17修回〕

(編輯安冉冉/曹夢園)

〔中圖分類號〕R39

〔文獻標識碼〕A

〔文章編號〕1005-9202(2016)08-1807-03；

doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.08.007

1湘南學院附屬醫院

第一作者：顏建輝(1974-)，男，副教授，副主任醫師，碩士，主要從事腦血管病變研究。