Platonin 於創傷性腦損傷之保護作用

根據2013年行政院衛生福利部統計，事故傷害位居十大死因的第六位，其中創傷性腦損傷(traumatic brain injury, TBI)是意外傷害死亡最主要的原因，患者以15至24歲的青少年居多。根據美國Defense and Veterans Brain Injury Center 2013年統計，全球每年耗費於TBI治療之醫療支出高達765億美元，因此發展有效治療TBI的藥物以減少患者症狀並降低醫療成本，為當前十分重要的課題。TBI過程中，神經傳導物質glutamate會被大量釋放導致氧化壓力及發炎反應的產生，造成神經細胞損傷，終使病患癱瘓甚至死亡，其預後差且目前並無有效治療用藥。Platonin為臨床用藥，傳統上用於治療切創傷、潰瘍、燙傷及風濕性關節炎引起的急性發炎等。此外，文獻亦指出其具有抗氧化、抗發炎及免疫調節作用；然而目前並未有研究指出platonin是否能應用於TBI之治療。
本研究利用glutamate處理大鼠神經膠質星狀細胞 (CTX TNA2) 建立TBI細胞模式，並利用TBI 0310 Impactor撞擊Spraque-Dawley rat大腦皮質作為TBI動物模式，探討glutamate造成細胞傷害之途徑以及platonin之細胞保護機制。本實驗室過去已證實：glutamate能誘發活性氧化物 (reactive oxygen species, ROS)之產生，並透過活化下游glycogen synthase kinase-3β (GSK-3β)，造成CTX TNA2細胞死亡。本論文續以MTT assay分析指出：以glutamate處理CTX TNA2後，給予300 nM platonin可見細胞存活率回升23.39 %；利用流式細胞儀偵測細胞自噬(autophagy)及細胞凋亡(apoptosis)的比例，結果顯示platonin能降低glutamate引起CTX TNA2之細胞自噬(21.51 ± 0.21 % 下降至13.88 ± 1.25 %) 及細胞凋亡(32.94 ± 3.94 % 下降至12.85 ± 0.62 %)。再者，西方墨漬法分析結果指出：glutamate可提高GSK-3β Tyr216位置磷酸化(p-tyr216-GSK-3β)、降低GSK-3β Ser9位置磷酸化(p-ser9-GSK-3β)程度，並減少細胞核內nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2)的累積，而若共同處理platonin則可恢復其表現。此外，利用GSK-3β inhibitor (SB216763)搭配glutamate處理細胞後，可見核內Nrf2量回升，顯示GSK-3β與Nrf2具上、下游關係。綜合以上數據顯示platonin具有保護神經膠質細胞之效果，其機轉可能透過抑制GSK-3β活化而使Nrf2得以累積於細胞核內，降低glutamate誘導之細胞傷害。
此外，利用西方墨漬法觀察TBI大鼠患部組織蛋白發現：TBI組別中p-ser9-GSK-3β磷酸化程度及pro-poly ADP ribose polymerase (pro-PARP)之表現量下降。若搭配腹腔注射platonin則能使p-ser9-GSK-3β磷酸化程度與pro-PARP表現回升，顯示platonin能抑制TBI後腦細胞之GSK-3β活化及細胞凋亡發生，於創傷性腦損傷具保護效果。本論文透過釐清platonin在細胞及大鼠TBI模式中對於細胞傷害之保護機制以及臨床應用的可能性，提供臨床開發治療TBI藥物的新方向。