TrkB-mediated activation of the phosphatidylinositol-3-kinase/Akt cascade reduces the damage inflicted by oxygen-glucose deprivation in area CA3 of the rat hippocampus

TrkB介導的磷脂酰肌醇-3-激酶/Akt級聯激活減少氧糖剝奪對大鼠海馬CA3區造成的損傷

來源：European Journal of Neuroscience, Volume 47, 2018，pp. 1096-1109

《歐洲神經科學雜志》，第47卷，2018年，1096-1109頁

 

摘要

這篇論文研究了海馬CA3區抵抗缺血損傷的機制。氧糖剝奪-再灌注（OGD-RP）作為缺血性卒中的體外模型，增加了CA3區原肌球蛋白受體激酶B（TrkB）的磷酸化。使用腦源性神經營養因子（BDNF）或7,8-二羥基黃酮（7,8-DHF）激活TrkB，能減少OGD-RP引起的電活動抑制，而阻斷TrkB則消除CA3的抵抗力。TrkB激活的保護作用僅限于CA3區，OGD-RP導致CA1反應永久抑制。TrkB激活下游PI-3-K/Akt通路，包括SHC、Gab和Akt的磷酸化。Akt拮抗劑MK2206與BDNF聯合使用后，切片失去抵抗損傷的能力。BDNF預處理還減少CA3錐體細胞的碘化丙啶攝取和caspase-3活性，表明減少細胞損傷和凋亡。研究提出TrkB介導的PI-3-K/Akt激活是CA3區抵抗缺血損傷的內源性機制。

 

研究目的

研究目的是探討海馬CA3區抵抗氧糖剝奪損傷的細胞機制，重點關注TrkB受體及其下游PI-3-K/Akt信號通路的作用，以理解CA3區與CA1區在缺血損傷中的差異敏感性。

 

研究思路

研究思路采用大鼠海馬急性切片，通過OGD-RP模型模擬缺血條件。使用電生理記錄監測苔蘚纖維興奮性突觸后電位（MF EPSPs）和CA3逆向群體峰（CA3 PS）的變化。通過藥理學方法激活TrkB（BDNF或7,8-DHF）或阻斷TrkB（ANA-12）和Akt（MK2206），結合Western blot分析蛋白磷酸化（如pTrkB、pAkt），免疫熒光檢測細胞損傷（碘化丙啶攝取）和凋亡（caspase-3活性）。氧氣分壓使用丹麥Unisense電極測量，以驗證OGD期間氧氣水平變化。研究比較CA3和CA1區的反應，以確定區域特異性機制。

 

測量的數據及研究意義

1 數據：電生理記錄顯示OGD-RP導致MF EPSPs和CA3 PS抑制，BDNF或7,8-DHF預處理減少抑制，ANA-12阻斷此效應。研究意義：證實TrkB激活增強CA3區對OGD-RP的抵抗力，表明TrkB在保護電活動中的關鍵作用。來源：圖1、2、4、6。

 

 

 

 

2 數據：Western blot顯示OGD增加pTrkB和pAkt水平，BDNF或7,8-DHF增強磷酸化，ANA-12抑制。研究意義：證明TrkB激活PI-3-K/Akt通路，此通路與細胞生存相關。來源：圖3、5。

 

 

3 數據：碘化丙啶攝取和caspase-3活性檢測顯示OGD-RP增加細胞損傷和凋亡，BDNF預處理減少這些效應。研究意義：表明TrkB激活通過減少細胞死亡和凋亡提供神經保護。來源：圖7。

 

4 數據：氧氣分壓測量顯示OGD期間pO2下降85%，再灌注后恢復。研究意義：驗證OGD模型的有效性，確保氧氣剝奪與電生理和生化變化關聯。來源：圖2。

 

結論

1 TrkB激活通過PI-3-K/Akt信號通路減少OGD-RP對海馬CA3區的損傷，增強電活動恢復和細胞生存。

2 TrkB激活減少細胞膜損傷和凋亡，表現為碘化丙啶攝取和caspase-3活性降低。

3 這一機制是CA3區內源性的，與CA1區相比，解釋了CA3對缺血損傷的抵抗力。

 

使用丹麥Unisense電極測量數據的研究意義

丹麥Unisense電極用于實時測量海馬切片中的氧氣分壓（pO2），在OGD期間顯示pO2下降約85%（從約338.8 mmHg降至45 mmHg），再灌注后6.3分鐘內恢復至基線水平。這些測量確保了OGD模型的有效性，證實氧氣剝奪確實發生，并且再灌注成功。氧氣數據與電生理記錄同步，幫助關聯氧氣水平變化與神經元反應，如電活動抑制和恢復。此外，pO2測量驗證了實驗條件的一致性，支持了TrkB激活在低氧環境下的保護作用，強調了氧氣可用性在缺血損傷中的關鍵角色。