華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院李星團(tuán)隊(duì)揭示抗缺血性腦卒中新策略！
文章標(biāo)題：SENP3-mediated deSUMOylation of c-Jun facilitates microglia-induced neuroinflammation after cerebral ischemia and reperfusion injury
發(fā)表期刊：ISCIENCE（IF 6.107）
合作客戶：華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院李星團(tuán)隊(duì)
研究背景
缺血性卒中是世界各地致殘和死亡的主要原因，尚缺乏特異性的治療靶點(diǎn)。越來越多的證據(jù)表明，過度激活的小膠質(zhì)細(xì)胞誘導(dǎo)的神經(jīng)炎癥是腦缺血再灌注(I/R)損傷后神經(jīng)元凋亡和腦損傷的重要因素，因此開發(fā)抑制神經(jīng)炎癥的新型藥物可能有助于缺血性腦損傷的治療。據(jù)報(bào)道，SUMO蛋白酶SENP3在腦缺血中具有損傷神經(jīng)元作用，但其是否在缺血性卒中后小膠質(zhì)細(xì)胞誘導(dǎo)的神經(jīng)炎癥中起關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用仍有待進(jìn)一步研究。
研究方法與結(jié)果分享
1、SENP3促進(jìn)MAPK/AP-1信號(hào)通路，增強(qiáng)促炎因子的產(chǎn)生
數(shù)據(jù)顯示大腦I/R損傷后，SENP3以時(shí)間依賴性的方式急劇增加，隨后作者對SENP3在腦缺血后小膠質(zhì)細(xì)胞誘導(dǎo)的神經(jīng)炎癥中的作用進(jìn)行了研究。用Ad-SENP3或Ad-shSENP3分別轉(zhuǎn)染原代小膠質(zhì)細(xì)胞，結(jié)果表明SENP3上調(diào)進(jìn)一步促進(jìn)OGD/ R誘導(dǎo)的促炎基因表達(dá)，并抑制抗炎基因表達(dá)，而SENP3沉默得到了相反的結(jié)果，表明SENP3在OGD/R反應(yīng)中促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞誘導(dǎo)的神經(jīng)炎癥。通過檢測NF-kB和MAPK/AP-1信號(hào)通路的激活情況，作者發(fā)現(xiàn)在OGD/R處理的小膠質(zhì)細(xì)胞中，SENP3作為一種正調(diào)節(jié)因子，選擇性地激活MAPK/AP-1通路，從而增強(qiáng)促炎因子的產(chǎn)生。
圖1. SENP3增強(qiáng)OGD/R后小膠質(zhì)細(xì)胞中MAPK/AP-1信號(hào)的激活
2、小膠質(zhì)SENP3缺失可減輕體外OGD/R后神經(jīng)元的損傷
研究發(fā)現(xiàn)SENP3介導(dǎo)c-Jun的去SUMO化并激活A(yù)P-1信號(hào)，導(dǎo)致OGD/R治療后小膠質(zhì)細(xì)胞中促炎因子水平升高。進(jìn)一步研究SENP3對體外神經(jīng)元損傷的影響，結(jié)果表明，小膠質(zhì)細(xì)胞SENP3上調(diào)可顯著增加OGD/R誘導(dǎo)的神經(jīng)元凋亡，而SENP3下調(diào)可明顯減少神經(jīng)元凋亡；乳酸脫氫酶(LDH)測定結(jié)果顯示，小膠質(zhì)細(xì)胞中SENP3上調(diào)可顯著增加LDH的釋放，而SENP3敲低與之相反。此外，CCK-8和WB實(shí)驗(yàn)檢測結(jié)果顯示SENP3上調(diào)大大降低神經(jīng)元活力和抗凋亡基因表達(dá)水平，SENP3下調(diào)則表現(xiàn)出相反的作用。表明小膠質(zhì)SENP3缺失減輕了由小膠質(zhì)過度激活引起的缺血性神經(jīng)元損傷的神經(jīng)毒性作用。
圖2. 小膠質(zhì)細(xì)胞SENP3缺失可減輕OGD/R后與小膠質(zhì)共培養(yǎng)神經(jīng)元的損傷
3、小膠質(zhì)細(xì)胞SENP3缺失可減輕缺血誘導(dǎo)的神經(jīng)元凋亡，改善神經(jīng)功能
最后，作者檢測了體內(nèi)SENP3基因沉默對缺血性腦卒中的保護(hù)作用。利用AAV2/6干擾載體特異性敲低Cx3cr1-Cre小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞中的SENP3，結(jié)果顯示SENP3敲低顯著降低了腦I/R損傷海馬和大腦皮層的凋亡細(xì)胞數(shù)量，明顯減少腦缺血后腦梗死體積，并減輕神經(jīng)功能缺陷。行為學(xué)測試進(jìn)一步證明SENP3干擾治療可恢復(fù)腦缺血導(dǎo)致的神經(jīng)功能障礙，改善認(rèn)知，有效保護(hù)缺血性梗死。
圖3. 小膠質(zhì)SENP3缺失可減輕缺血誘導(dǎo)的神經(jīng)元凋亡，改善神經(jīng)功能
結(jié)論
本研究證明SENP3通過介導(dǎo)c-Jun的去類泛素化修飾激活MAPK/AP-1信號(hào)，從而增強(qiáng)促炎細(xì)胞因子和趨化因子的表達(dá)，最終導(dǎo)致腦缺血后神經(jīng)過度炎癥和神經(jīng)元凋亡，敲低SENP3可通過抗神經(jīng)炎癥作用有效減輕腦I/R損傷，改善神經(jīng)功能。提示干預(yù)SENP3表達(dá)或其與c-Jun的相互作用可能是治療缺血性卒中的潛在策略。
