HSP90β/STAT3在电磁辐射致小胶质细胞促炎症反应中的作用及机制研究

Neuroinflammatory reactions is an important neurobiological effects of electromagnetic field (EMF) in the central nervous system (CNS). Our previous study has been confirmed that (1) JAK2/STAT3 pathway induce release of pro- inflammatory factors and maintain the activation of microglia after EMF exposure,leading to the secondary injury of CNS,(2) EMF exposure elicits an HSP-related stress response in rat hippocampus,and induce HSP90β expression in micraglia.Heat shock proteins (HSPs) are highly conserved and quickly stress proteins, involved in numerous regulatory pathways,such as STAT3. Based on these, we hypothesize that HSP90β/STAT3 pathway modulate pro-inflammatory responses of EMF-stimulated microglia. In this study, we expose cultured microglia to EMF, and plane to rule out: (1) The effects of EMF on HSP90β expression, and the consequent effects on the expression, activation and translocation; (2) the specific inhibitor, gene transfection or siRNA was employed to further determine the regulatory efficacy of HSP90β in microglial pro-inflammatory response. This project approach the injury mechanisms and the signaling pathways in the neuroinflammation following EMF exposure, and this work might provide some new insight into the therapeutic preventions of EMF exposure.

中枢神经系统(CNS)炎症反应是电磁辐射(EMF)生物效应的重要特征之一。我们前期研究发现，(1)EMF可通过激活JAK2/STAT3通路诱导小胶质细胞(MG)过度激活，加剧MG促炎症因子的释放，产生神经毒性造成CNS继发性损伤；(2)EMF能引起海马脑区热休克蛋白(HSP)应激反应，诱导MG表达HSP90β。HSP是一类高度保守的快速反应蛋白，HSP90β能够调节STAT3等多种信号转导途径。据此我们推测：HSP90β/STAT3通路可能是MG调节EMF致炎效应的关键途径。本项目拟采用离体培养MG电磁辐射暴露模型，主要研究(1)EMF对HSP90β表达与功能的具体影响，及其对STAT3表达、活化和核转位的影响；(2)通过特异性抑制剂、基因转染和siRNA主动上调或下调HSP90β，观测其在MG介导EMF致炎效应中的调控效能，为做好电磁辐射职业防护提供新的思路。

电磁技术伴随人类文明发展被广泛应用于诸多领域，其潜在中枢神经系统危害正逐步被人们所认知。电磁辐射致中枢神经系统炎症进程与小胶质细胞的应激活化密切相关，但内在致炎机理尚不明了。本项目主要观察电磁辐射对小胶质细胞活化水平、炎症因子分泌和HSP90β 蛋白表达的变化规律，探讨HSP90β/STAT3 在电磁辐射致小胶质细胞促炎症反应中的作用，明确电磁辐射对小胶质细胞HSP90β/STAT3的影响及炎症因子分泌的变化，通过主动干预措施验证HSP90β/STAT3 途径在电磁辐射致小胶质细胞促炎症反应中的作用。应用原代小胶质细胞模型，发现电磁辐照后小胶质细胞明显被激活，活化标志分子CD11b表达明显增加；促炎症反应活跃，炎症因子IL-6、TNF-α、IL-1β和NO含量显著增加；同时，伴有HSP90β双相表达增加；说明电磁辐射致小胶质细胞活化后分泌功能异常与胞浆中HSP90β 表达具有相关性。免疫共沉淀技术检测证实电磁辐射致小胶质细胞活化过程中HSP90β和STAT3蛋白复合体的参与。应用JAK2-STAT3通路抑制剂揭示，STAT3通路介导电磁辐照致小胶质细胞炎性活化。结合电磁辐照后HSP90β与炎症因子同趋势增加，与炎症通路的蛋白间相互作用，提示电磁辐射可能是通过激活小胶质细胞HSP90β/STAT3通路调节中枢神经系统炎症进程。激光共聚焦观察发现，电磁辐射致小胶质细胞HSP90β和p-STAT3蛋白表达呈现荧光共定位分布，但仅有p-STAT3自身核转位荧光入核，此外，HSP90β在细胞膜上有一定富集，说明可能存在其他未知跨膜受体蛋白参与HSP90β和STAT3蛋白复合体介导的炎症调控机制。本研究中通过抑制剂和siRNA干扰HSP90β的表达，观察到电磁辐射后小胶质细胞中炎症因子含量和信号蛋白表达的反转，促炎症反应得以缓解，进一步证实 HSP90β/STAT3 途径在电磁辐射致小胶质细胞的促炎反应作用。本项目研究结果为证明电磁辐射过度活化小胶质细胞与电磁辐射中枢神经系统危害具有相关性提供了实验依据，并从分子水平初步探讨小胶质细胞活化后HSP90β应激响应后激活STAT3 信号通路调节炎性因子分泌的作用及机理，为防护电磁辐射神经毒性发生发展提供明确靶点。