1.1 设计 随机对照细胞实验,多组比较采用单因素方差分析。
1.2 时间及地点 实验于2021年6月至2022年4月在广西医科大学完成。
1.3 材料
1.3.1 实验动物与细胞 SPF级Sprague-Dawley(SD)大鼠乳鼠(出生1 d)购自广西医科大学动物实验中心(生产许可证号:SCXK GUI 2014-0002;动物使用许可证号:SYXK GUI 2014-0003);大鼠脊髓星形胶质细胞购自武汉普诺赛生命科技公司。
1.3.2 主要试剂 DMEM/F12培养基、Neurobasal-A培养基、TRIzol、反转录试剂盒及二抗DyLight 800(美国Thermofisher 公司);胎牛血清(美国VWR 公司);TFHL(山西康立生药业公司);L-谷氨酸(美国Sigma 公司);GFAP、βⅢ-Tubulin、TCF-4一抗及FITC、Cy3二抗(英国Abcam 公司);GSK-3β、phsopho-GSK-3β(ser9)(p-GSK-3β)、β-catenin一抗(美国Cellsignal公司);活性氧检测试剂盒(北京索莱宝科技公司);TB Green Premix(日本TaKaRa 公司);transwell小室6孔,24孔(美国Corning公司)。
1.3.3 主要仪器 CO2恒温细胞培养箱(美国Thermofisher 公司);酶标仪(瑞士TECAN 公司);光学显微镜(日本Olympus公司);荧光倒置显微镜(德国ZEISS 公司);蛋白电泳仪 (美国Bio-Rad 公司);LightCycler 480定量PCR仪(瑞士Roche 公司)。
1.4 方法
1.4.1 脊髓神经元的提取 以0.1 mg/mL的多聚赖氨酸包被6孔板后放入37 ℃培养箱,种板前用PBS清洗2次;以Neurobasal-A配制2 mg/mL木瓜蛋白酶,其中加入适量的脱氧核糖核酸酶Ⅰ、乙二胺四乙酸和L-半胱氨酸,0.22 μm过滤器过滤后4 ℃保存。将解剖器械、放大镜等所需用品紫外线消毒30 min。用异氟烷将乳鼠麻醉后断颈处死,体积分数为75%乙醇浸泡3-5 min,取出乳鼠,PBS洗掉乙醇后断头,从头端开始剪开背部皮肤,沿脊柱两侧剪断肋骨及附着的组织,分离脊柱。分离后的脊柱放入装有以DMEM/F12和体积分数为10%胎牛血清配制的提取液的培养皿中。从头端向尾端交替剪断脊椎的左侧和右侧椎弓,剪下椎骨丢弃。沿着脊髓背外侧,切断相连的神经根。分离出脊髓,置于另外装有提取液的培养皿中,于放大镜下剥除脊膜及残余神经根。以上解剖步骤全部置于冰上操作。将脊髓转移到新的培养皿中,剪成约1 mm3的小块,加入木瓜蛋白酶置于37 ℃培养箱中消化脊髓组织,5 min摇晃1次使其充分消化,30 min后加入含体积分数为10%胎牛血清的DMEM/F12培养基终止消化,枪头缓慢吹打10次,静置两三分钟,取上清液,重复3次,将上清液以40目网筛过滤。上清液1 000 r/min离心3 min,800 r/min离心2 min,去除上清,加提取液重悬计数,以每孔7×105个接种于放好细胞爬片的6孔板中。4 h后更换培养基为含体积分数为2% 50×B-27、1% L-谷氨酰胺的Neurobasal-A培养基。
1.4.2 脊髓星形胶质细胞的培养 购得脊髓星形胶质细胞后,置于培养箱中稳定4 h。在生物安全柜中,去除培养基,PBS清洗3次后,加入0.25%胰酶1 mL置于培养箱消化两三分钟,加入DMEM/F12培养基终止消化,1 000 r/min离心5 min,去除上清,加入含体积分数为10%-15% 胎牛血清的DEME/F12培养基重悬,以1∶3比例用T25培养瓶传代,隔天换液,每天观察,当细胞融合度达到80%即可传代。
1.4.3 细胞鉴定 脊髓神经元培养7 d后,对其纯度进行β Ⅲ -Tubulin特异性免疫荧光染色鉴定,脊髓星形胶质细胞培养3 d后进行GFAP特异性免疫荧光染色鉴定。PBS润洗细胞3次,40 g/L多聚甲醛固定细胞15 min,PBS润洗3次;体积分数为0.5%曲拉通通透细胞5 min,PBS润洗3次;体积分数为5%山羊血清室温环境下封闭30 min;1∶1 000一抗4 ℃孵育过夜,荧光二抗避光孵育1 h,PBST润洗3次;DAPI避光孵育5 min,PBST润洗细胞3次以去除多余的DAPI染料;使用抗荧光淬灭剂封固,在荧光显微镜下观察采集图像;在200 ×镜下随机选取3个视野,按公式:阳性细胞率=阳性细胞总数/细胞核总数分析细胞纯度。
1.4.4 细胞增殖毒性检测 脊髓星形胶质细胞以每孔8 000个接种至96孔板,细胞完全贴壁融合度达到80%时按TFHL质量浓度分别为0,15.625,31.25,62.5,125,250,500,1 000 μg/mL
分为8组,每组6个复孔,48 h后加入CCK-8试剂,37 ℃孵育1.5 h,酶标仪测450 nm处的吸光度值。提取神经元后以每孔6 000个接种至96孔板,待神经元树突轴突丰富并长满时,换为谷氨酸浓度分别为0,25,50,100,150,200,250,500 μmol/L的Neurobasal-A培养基,每组3个复孔,24 h后加入CCK-8试剂,37 ℃孵育1.5 h,酶标仪测450 nm处的吸光度值。
1.4.5 脊髓神经元损伤模型及transwell共培养模型
提取神经元后种至细胞爬片,待神经元轴突树突丰富并长满,加入含200 μmo/L谷氨酸的Neurobasal-A培养基作用24 h,光学显微镜观察神经元的状态,神经元轴突断裂回缩后更换为正常Neurobasal-A培养基,培养24 h后将细胞爬片移入底层种好脊髓星形胶质细胞的transwell小室中。对照组为正常脊髓星形胶质细胞和正常脊髓神经元;损伤组为正常脊髓星形胶质细胞和损伤脊髓神经元;药物组为125 μg/mL TFHL干预的正常脊髓星形胶质细胞和损伤脊髓神经元。
1.4.6 活性氧检测 按1.4.5构建脊髓神经元与脊髓星形胶质细胞transwell共培养模型,每组3个复孔。药物作用48 h后检测活性氧水平。以1∶1 000用无血清培养基稀释荧光探针DCFH-DA,调整其浓度为10 μmol/L,细胞中加入稀释过的DCFH-DA 1 mL,37 ℃孵育20 min;无血清细胞培养基洗涤细胞3次,激发光波长和发射光波长分别为488 nm、525 nm,在荧光显微镜下观察并拍照。通过软件Image J 1.8.0对图片进行平均荧光强度分析。
1.4.7 实时荧光定量PCR 按1.4.5构建脊髓神经元与脊髓星形胶质细胞transwell共培养模型,每组3个复孔。药物作用48 h后,对脊髓星形胶质细胞进行BDNF、NGF和转录因子4(transcription factor 4,TCF-4)表达的检测。取脊髓星形胶质细胞以PBS清洗3次;TRIzol提取总RNA;按反转录试剂盒说明书反转录成cDNA;以10 μL TB green Premix,1 μL上游引物,1 μL下游引物,2 μL cDNA,6 μL无酶水(DEPC水)配制20 μL反应体系进行PCR反应,反应周期为 95 ℃ 10 min; 95 ℃ 10 s、60 ℃ 20 s、72 ℃ 20 s,45个循环;最后在 72 ℃延伸90 s。引物序列见表1,以甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)为内参。用 2-ΔΔCT(Livak)方程计算目的基因表达水平,即RQ值。
1.4.8 蛋白免疫印迹 按1.4.5构建脊髓神经元与脊髓星形胶质细胞transwell共培养模型,每组3个复孔。药物干预48 h后,提取脊髓星形胶质细胞总蛋白,Western blot检测BDNF、NGF及Wnt/β-catenin通路关键蛋白GSK-3β、p-GSK-3β、β-catenin和TCF-4蛋白的表达。总蛋白提取试剂盒提取蛋白,BCA法测得蛋白浓度。各组加等量蛋白进行SDS-PAGE电泳,80 V 25 min,120 V 55 min;200 mA恒流进行转膜,根据蛋白分子质量调整转膜时间;5%脱脂奶粉进行封闭; 1∶1 000一抗4 ℃孵育12 h;洗膜3次去除未结和抗体;1∶20 000二抗室温孵育1 h;洗膜3次,每次10 min去除多余二抗;Odyssey红外荧光扫描成像系统扫描。以GAPDH为内参。Image J 1.8.0测量灰度值,p-GSK-3β与GSK-3β经GAPDH标化后的比值表示p-GSK-3β的表达。
1.4.9 免疫荧光 按1.4.5构建脊髓神经元与脊髓星形胶质细胞transwell共培养模型,每组3个复孔。观察脊髓星形胶质细胞 β-catenin蛋白的表达,步骤同1.4.3。
1.5 主要观察指标 ①TFHL对脊髓星形胶质细胞的增殖毒性;②谷氨酸对神经元的增殖毒性及细胞形态的影响;③TFHL对谷氨酸诱导的脊髓神经元活性氧生成的影响;④TFHL对脊髓星形胶质细胞BDNF、NGF生成的影响;⑤TFHL对脊髓星形胶质细胞Wnt通路及TCF-4表达的影响。
1.6 统计学分析 采用 SPSS Statistics 26.0 软件进行统计学分析,数据以x±s表示,多组比较采用单因素方差分析,采用LSD法,P < 0.05为差异有显著性意义。该文统计学方法已经广西医科大学生物统计学专家审核。