ATP通过激活Akt/mTOR/STAT3信号转导通路促进脊髓损伤修复

【摘要】： 目的脊髓损伤(spinal cord injury, SCI)后,内源性神经干细胞(endogenic neural stem cells, NSCs)能够分化成神经元促进脊髓愈合,但其分子机制尚不清楚。现研究三磷酸腺苷(adenosine-triphosphate, ATP)激活丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶(serine/threonine-specific protein kinase, Akt)／哺乳类动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)／信号转录和转导激活因子3(signal transducers and activators of transcription, STAT3)通路在SCI中的生理和病理机制。 方法取128只健康成年雌性SD大鼠,体重250-300 g,随机分为4组(n=32):A、B、C组用改良Allen重物打击法制作T8～10SCI模型后,A组以ATP、B组以等量生理盐水、C组以ATP加雷帕霉素分别治疗7 d；D组仅行椎板切除术,不损伤脊髓,等量生理盐水治疗7 d。术后1、2、3、4周采用Basso Beattie Bresnahan (BBB)评分法评估大鼠后肢运动功能恢复情况,各时间点取材行免疫组织化学、Western-blot、实时荧光定量PCR检测脊髓细胞标志物神经元特异性烯醇化酶(neuron-specific enolase, NSE)、巢蛋白(Nestin)、神经胶质原纤维酸性蛋白质(glial fibrillary acidic protein, GFAP)和通路因子Akt、mTOR、STAT3的表达。 结果术后1-4周A组大鼠BBB评分呈持续增高趋势,均高于B、C组,低于D组,差异有统计学意义(P0.05)。免疫组织化学、Western-blot、实时荧光定量PCR检测均显示,术后1-4周,A组大鼠Akt、mTOR、STAT3、NSE表达持续增高,Nestin表达逐渐降低,均高于B、C、D组,差异有统计学意义(P0.05)；而A组GFAP表达持续增高,均低于B、C组,高于D组,差异有统计学意义(P0.05)。各时间点B、C组各指标表达与D组比较差异均有统计学意义(P0.05),B、C组间Western-blot检测的Akt、P-Akt、mTOR、P-mTOR、STAT3、P-STAT3比较有差异,余指标表达差异无统计学意义(P0.05)。 结论 1.ATP治疗促进大鼠SCI修复 2.ATP在SCI大鼠体内可激活Akt/mTOR/STAT3信号系统 3.ATP活化的Akt/mTOR/STAT3通路能诱导内源性NSCs增殖分化为神经元 4.在大鼠体内ATP能激活Akt/mTOR/STAT3通路诱导内源性NSCs增殖、分化为神经元,有助于SCI的愈合。