新型EPO制剂EPO-TAT融合蛋白能高效通过血脑屏障,发挥EPO生物学效应。我们之前的研究发现EPO通过增强机体抗氧化能力,清除过量自由基,发挥抗神经衰老作用,但其机制尚不清楚。部分研究在缺血缺氧细胞模型上已经证实Keap l-Nrf2通路是EPO增强神经细胞抗氧化损伤能力的关键通路之一。由此我们提出假设EPO通过调控Keap l -Nrf2通路,调节抗氧化酶表达,增强机体抗氧化能力,发挥抗神经衰老作用。本研究拟在衰老神经细胞及大鼠模型上应用免疫组织化学、分子生物学等实验手段观察EPO-TAT干预前后PI3K、Nrf2、Keap-1、MafG、抗氧化酶及自由基的变化,从细胞及活体动物两个层面来验证关于EPO通过调控Keap l-Nrf2通路来增强抗氧化作用,发挥抗神经衰老的假设,期望完善EPO抗神经衰老机制,为EPO最终应用于临床抗神经衰老提供理论依据。
研究背景人口老龄化已经成为21世纪一个重要问题。我们已证实EPO抗衰老作用。实验方法动物实验大鼠颈背部皮下注射D-半乳糖建立大鼠衰老模型。通过侧脑室注射EPO及各通路抑制剂进行干预。水迷宫检测各组大鼠的学习记忆能力。细胞实验建立皮层神经元长程培养体系。选择以DIV7为对照组,DIV20天为模型组。以LY294002特异性阻断PI3K/Akt的活化。实验结果动物实验模型组较对照组大鼠学习记忆能力下降,Nrf2、p-Akt、p-ERK、Cu-Zn SOD以及Nrf2基因表达下降,Keap1基因表达升高;EPO干预组与模型组相比,学习记忆能力提高,海马CA1区Nrf2、p-Akt、p-ERK、Cu-Zn SOD以及Nrf2基因表达升高,Keap1基因表达下降;EPO加LY294002抑制组较EPO干预组学习记忆能力下降,Nrf2、p-Akt、Cu-Zn SOD以及Nrf2基因表达减少,Keap1基因表达增加,与模型组相比无差异。EPO干预加PD98059抑制组大鼠较EPO干预组学习记忆能力下降,Nrf2、p-ERK、细胞核Nrf2、Cu-Zn SOD以及Nrf2基因表达明显减少,Keap1基因表达增加,与衰老模型组相比差异不大。细胞实验模型组较对照组p-AKT、AKT、pPPARγ的蛋白表达升高,存活神经细胞数目减少,细胞明显萎缩,体积缩小;EPO干预组较模型组p-AKT、AKT、PPARγ、CuZn SOD的蛋白表达显著升高,存活神经细胞数目较多,凋亡减少,细胞形态更为规则;EPO干预加LY294002抑制组较EPO干预组p-AKT、AKT、总PPARγ、核内PPARγ、pPPARγ、CuZn SOD的蛋白表达降低,与模型组相比无明显差异,存活细胞数目及形态基本同模型组。结论大鼠背部皮下注射D-半乳糖建立大鼠衰老模型是简单、有效、可行的。皮层神经元长程培养是模拟神经系统自然衰老的良好模型。EPO发挥抗衰老作用,可能提高PI3K-AKT、MAPK-ERK的表达,增加Nrf2蛋白水平,促进Nrf2的核转位,维持MDA、CuZn SOD等抗氧化酶高表达及活性有关。EPO亦可通过PI3K-AKT影响PPARγ表达,也可通过影响BDNF的表达发挥抗衰老作用,但其具体机制及信号通路转导尚需进一步实验证实。