研究背景
神經(jīng)源性勃起功能障礙（NED）的主要病因是前列腺癌根治術(shù)(RP)導(dǎo)致的海綿體神經(jīng)(CN)損傷。長期去神經(jīng)支配會導(dǎo)致陰莖海綿體發(fā)生多種形態(tài)學(xué)變化，包括包括膠原合成增加、海綿體平滑肌含量減少以及神經(jīng)元型一氧化氮合酶(nNOS)/一氧化氮(NO)通路下調(diào)。
富馬酸二甲酯(DMF)是美國食品和藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)用于治療復(fù)發(fā)性緩解型多發(fā)性硬化癥的有效藥物。DMF主要通過激活Nrf2及其下游抗氧化途徑，具有神經(jīng)保護(hù)和免疫調(diào)節(jié)的功能。然而，DMF通過激活Nrf2/HO-1抗氧化途徑減輕神經(jīng)損傷程度，從而改善NED患者勃起功能障礙的療效仍有待進(jìn)一步研究。
文獻(xiàn)來源
去年10月，華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院研究團(tuán)隊(duì)在Redox Biology上發(fā)表了題為“Dimethyl fumarate ameliorates erectile dysfunction in bilateral cavernous nerve injury rats by inhibiting oxidative stress and NLRP3 inflammasome-mediated pyroptosis of nerve via activation of Nrf2/HO-1 signaling pathway”的研究論文，提出DMF可以通過激活Nrf2/HO-1抗氧化途徑，減輕CN損傷并促進(jìn)神經(jīng)修復(fù)，從而改善NED大鼠的勃起功能障礙。這一研究結(jié)果為治療NED提供了有前景的治療靶點(diǎn)和理論基礎(chǔ)。
研究結(jié)果
本研究中，作者通過夾緊雙側(cè)CN建立BCNI大鼠模型。DMF治療BCNI大鼠4周后，BCNI大鼠勃起功能嚴(yán)重受損，DMF可改善BCNI大鼠勃起功能。CN損傷后，觀察到神經(jīng)結(jié)構(gòu)損傷，神經(jīng)纖維減少，海綿體nNOS含量降低，NO/cGMP通路抑制，海綿體纖維化水平升高。然而，DMF治療顯著改善了這些變化。
Fig.1 DMF對BCNI大鼠勃起功能的影響
Fig.2 DMF對BCNI大鼠陰莖纖維化的影響
Fig.3 DMF對BCNI大鼠神經(jīng)再生的影響
Fig.4 DMF對BCNI大鼠陰莖海綿體nNOS及NO/cGMP通路的影響
為了探索DMF作用的潛在機(jī)制，進(jìn)一步研究了DPN和CN中氧化應(yīng)激水平和NLRP3炎癥小體介導(dǎo)的焦亡的激活。結(jié)果證實(shí)，氧化應(yīng)激和NLRP3炎癥小體介導(dǎo)的焦亡參與了損傷后CN功能障礙的發(fā)展。DMF處理能有效促進(jìn)Nrf2和HO-1蛋白的表達(dá)。DMF可通過降低氧化應(yīng)激、抑制NLRP3炎癥小體介導(dǎo)的焦亡發(fā)揮對損傷神經(jīng)的保護(hù)作用。
Fig.5 DMF對BCNI大鼠DPN和CN氧化應(yīng)激的影響
Fig.6 DMF對BCNI大鼠DPN和CN中NLRP3炎癥小體介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡的影響
使用PC-12細(xì)胞系、Nfe2l2和Ho-1敲除的PC-12細(xì)胞系進(jìn)行了體外實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，DMF增加Nrf2的含量，促進(jìn)其核易位，導(dǎo)致HO-1表達(dá)增加。此外，H2O2干預(yù)可誘導(dǎo)氧化應(yīng)激，激活NLRP3炎癥小體介導(dǎo)的焦亡，而DMF預(yù)處理可有效抑制這些作用。然而，DMF的保護(hù)作用分別被Nfe2l2和Ho-1的下調(diào)所逆轉(zhuǎn)?？傊?，上述證明DMF通過激活Nrf2/HO-1途徑抑制損傷CN的氧化應(yīng)激和NLRP3炎癥小體介導(dǎo)的焦亡。
Fig.7 DMF對H2O2誘導(dǎo)的PC-12細(xì)胞Nrf2/HO-1通路的影響
Fig.8 DMF對H2O2誘導(dǎo)的PC-12細(xì)胞氧化應(yīng)激的影響
Fig.9 DMF對NLRP3炎癥小體介導(dǎo)的H2O2誘導(dǎo)的PC-12細(xì)胞焦亡的影響
本研究證明了DMF通過激活Nrf2/HO-1通路，抑制氧化應(yīng)激和激活NLRP3炎癥小體介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡，從而對NED產(chǎn)生治療作用。這些發(fā)現(xiàn)為DMF對NED的保護(hù)機(jī)制提供了新的見解，從而為未來的臨床應(yīng)用提供了寶貴的理論基礎(chǔ)。
分子機(jī)制示意圖
吉滿助力
本研究中所用的Nfe2l2干擾慢病毒和HO-1干擾質(zhì)粒均由吉滿生物提供。
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原文引用
“Nrf2 small hairpin RNA (Nrf2 shRNA) and HO-1 small hairpin RNA(HO-1 shRNA)were designed to knockdown Nfe2l2 and Ho-1 of PC-12 cell line, respectively. In parallel, the negative control shRNA targeted sequences with no homology to any known rat genes was constructed. The specific sequences of the shRNAs are provided in Supplementary Table 1. The lentiviral vectors were generated and the competent cells containing target plasmids were constructed by Genomeditech.”
