神经球蛋白对砷暴露大鼠小脑细胞保护机制的研究

砷是自然界中对机体有害的毒性物质，并能导致神经系统的损伤。神经球蛋白NGB能减轻神经组织缺血缺氧等因素导致的氧化损伤，NGB能否减轻砷暴露导致神经系统的氧化损伤目前还没有报道。研究表明，三价砷能通过激活MAPK信号转导途径损伤组织细胞，而MAPK途径的激活需要Rho GTP酶，它们是MAPK途径激活的上游物质；NGB能抑制Rho GTP酶的活性；我们前期实验证实慢性三价砷暴露导致大鼠小脑NGB含量增高，NGB可能对砷暴露的大鼠小脑组织有保护作用。本实验假设砷酸钠通过激活Rho GTPases-MAPK这个信号转导途径损伤了大鼠的小脑细胞，NGB能通过抑制这个途径对小脑细胞起保护作用。本课题拟通过体外培养大鼠小脑细胞，研究砷暴露导致的大鼠小脑细胞损伤时NGB的表达变化、NGB是否对损伤有保护作用及作用的信号转导途径，以论证上述假设。

砷是自然界广泛存在的对人体有危害的物质，能够导致多种组织器官的损伤包括对神经系统的损伤，小脑是砷暴露重要的靶器官。本课题我们用亚砷酸钠（sodium arsenite, NaAsO2）处理原代培养的大鼠小脑颗粒细胞，观察到NaAsO2暴露能降低细胞活性、活性氧（intracellular reactive oxygen species, ROS)生成增加、以及细胞凋亡。ROS抑制剂NAC能降低细胞凋亡率，说明砷暴露导致的氧化应激促进了凋亡发生。砷暴露大鼠小脑颗粒细胞后，p38和ERK1/2的磷酸化水平增高，JNK磷酸化水平没有明显变化。p38的抑制剂SB203580降低了砷暴露产生的凋亡，ERK1/2的抑制剂U0126降低了细胞活性，说明说明p38激活能促进凋亡、ERK1/2激活能促进细胞生长。NaAsO2暴露细胞后，cdc42 GTPase和rac1 GTPase的活性增高，RhoA活性没有明显变化。rac1的抑制剂NSC23766和Cdc42抑制剂ZCL278处理细胞后，能部分阻止凋亡发生、并使细胞活性增加，说明砷暴露导致cdc42 GTPase和rac1 GTPase激活，进而导致凋亡和细胞活性降低。神经球蛋白（Neuroglobin, Ngb）是表达于神经系统起保护作用的一种蛋白，砷暴露大鼠小脑颗粒细胞后检测Ngb mRNA和蛋白的含量，结果显示，短时间砷暴露降低Ngb表达，长时间暴露后逐渐升高。Ngb-siRNA基因沉默后，砷暴露细胞凋亡率增高、细胞活性降低、Rac1和cdc42的活性增高，说明Ngb能抑制Rac1和cdc42的活化、抑制凋亡、增加细胞活性。综上所述，砷暴露大鼠小脑颗粒细胞导致细胞活性降低、凋亡和氧化应激；砷暴露大鼠小脑颗粒细胞能激活MAPKs的ERK1/2和p38，激活GTPases的Rac1和cdc42，信号激活促进凋亡、降低细胞活性；砷暴露大鼠小脑颗粒细胞能调节Ngb表达，表达降低促进凋亡、降低活性、促进GTPases激活，所以Ngb能发挥GDI作用而保护细胞。