GSK-3β调控DRP1在铝致原代海马神经元突起生长抑制中的作用

来源：环境与职业医学杂志 2022年第10期北京时间：

作者：李萌, 卢丽媛, 贺小玉, 向长鑫, 蔡小亚, 张慧芳,

摘要：背景铝（Al）可对神经元以及突触功能造成不可逆的损伤，其机制可能与糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）调控动力相关蛋白1（DRP1）使线粒体损伤，致神经元突起生长抑制有关。目的探讨GSK-3β调控DRP1在Al致原代海马神经元突起生长抑制中的作用。方法取出生24 h以内的乳鼠海马提取神经元进行原代培养。培养至第6天，采用免疫荧光鉴定神经元纯度；培养至第10天，选择生长状态良好的神经元进行Al染毒以及GSK-3β抑制剂SB216763（SB）干预，实验分组为空白对照组、二甲基亚砜（DMSO）组、Al组（20 μmol·L−1）、SB组（1 μmol·L−1）、SB（1 μmol·L−1）+Al（20 μmol·L−1）组。在干预原代海马神经元48 h后，采用CCK-8法检测神经元细胞活力，透射电子显微镜观察原代海马神经元线粒体形态，激光共聚焦成像对原代海马神经元进行扫描并分析其突起总长度，Sholl分析其复杂程度。采用蛋白印迹法检测原代海马神经元磷酸化GSK-3β、GSK-3β、DRP1蛋白表达水平。结果免疫荧光结果显示原代神经元的纯度大于90%。经Al染毒及SB干预48 h后，与空白对照组相比，DMSO组和SB组细胞存活率无明显差异（P>0.05），Al组明显降低（P=0.006）；SB+Al组细胞存活率与Al组相比没有明显差异（P>0.05）。与空白对照组相比，DMSO组和SB组神经元平均突起总长无明显差异（P>0.05），Al组明显减少（P<0.001）；SB+Al组神经元平均突起总长度明显高于Al组（P=0.001）。在距胞体130 μm以内，各组神经元的交叉点个数均随突起距离的增加而增加。在距胞体130 μm以上，各组神经元的交叉点个数均随突起距离的增加而逐渐减少。在距胞体130、310 μm处，与空白对照组相比，DMSO组与SB组神经元交叉点个数无明显差异（P>0.05），Al组明显减少（P<0.05）；SB+Al组神经元交叉点个数与Al组无明显差异（P>0.05）。空白对照组线粒体结构完整，嵴清晰可见；DMSO组与SB组线粒体结构未见明显变化；Al组线粒体有明显破裂甚至成空泡化，嵴结构消失；SB+Al组与Al组相比嵴结构更清晰。各组间GSK-3β磷酸化水平差异具有统计学意义（F=45.841，P<0.001）。与空白对照组相比，DMSO组GSK-3β磷酸化水平无明显差异（P>0.05），SB组明显增加（P=0.022），Al组明显减少（P<0.001）；SB+Al组GSK-3β磷酸化水平明显高于Al组（P<0.001）。各组间DRP1蛋白水平差异具有统计学意义（F=8.389，P=0.003）。与空白对照组相比，DMSO组和SB组DRP1蛋白水平无明显差异（P>0.05），Al组升高（P=0.001）；SB+Al组DRP1蛋白水平明显低于Al组（P=0.029）。结论Al可能通过激活GSK-3β，增加DRP1蛋白水平，致神经元线粒体损伤，进而抑制神经元突起生长。

关键词：铝, 神经元, 突起, 线粒体, 糖原合成酶激酶-3β, 动力相关蛋白1,