Ceramide 誘發細胞死亡之分子訊息探討: GSK-3β 角 色之研究

研究指出引發創傷性腦損傷（traumatic brain injury, TBI），伴隨微神經膠及星狀細胞活化而引發神經發炎反應，釋放活性氧分子及發炎性介質，繼而引起ceramide的合成，ceramide (神經醯胺)為細胞膜的成份之ㄧ，且為一個重要的次級訊息傳遞因子(second messenger)，參與眾多訊息傳遞路徑之調控，並可能導致細胞凋亡(apoptosis)，亦發現ceramide的含量上升為造成細胞死亡的主要原因之ㄧ，ceramide可因實驗模式與條件之差異而造成不同的死亡型式，包括細胞凋亡(apoptosis)及細胞自噬 (autophagy)。當創傷性腦損傷發生時，除了造成神經細胞的損傷，同時也會造成腦血管內皮細胞傷害。Autophagy為細胞中蛋白質分解之機制，其在細胞死亡中所扮演的角色仍有許多爭議，研究發現，顯示autophagy可扮演保護性角色，使細胞於不佳環境時得以存活，若抑制autophagy則會導致
細胞凋亡。近期文獻指出TBI後細胞會進行autophagy，顯示autophagy可能在TBI所導致之細胞死亡中扮演相當重要的角色。Glycogen synthase kinase-3β (GSK-3β)為一種蛋白質激酶，且已被證實參與TBI疾病過程，但其與autophagy之相關性仍不明。因此，本論文以腦血管內皮細胞(cerebral endothelial cells, CECs)為細胞模式，利用ceramide來模擬TBI所造成次及傷害，探討ceramide所導致autophagy與細胞死亡之關連性，並研究GSK-3β在TBI的疾病過程中所扮演之角色。實驗結果顯示，以C6-ceramide處理腦血管內皮細胞後，利用annexin V/PI double stain及acridine orange進行流式細胞儀定量實驗，發現在30 μM及12 h 之前autophagy之比例隨劑量及時間而增加，之後則隨之降低；apoptosis的比例均持續上升。而利用immunoblotting及穿透式電子顯微鏡技術，可明顯觀察到LC3-II蛋白質量上升及autophagosome形成，證實C6-ceramide可誘使腦血管內皮細胞產生混合型細胞死亡模式。再以immunoblotting分別偵測時間點GSK-3β蛋白質磷酸化程度，證明在腦血管內皮細胞C6-ceramide促使GSK-3β活化。且腦血管內皮細胞經由預先處理鋰鹽(LiCl)、GSK-3β抑制劑(AR-A014418)及siRNA可有效抑制C6-ceramide所誘使的autophagy並促使apoptosis增加，而過度表現(overexpression)GSK-3β則明顯增加C6-ceramide 所導致的autophagy 並降低apoptosis ， 故證明GSK-3β 在C6-ceramide誘導細胞死亡過程扮演保護性角色。藉由本論文之究，有助釐清TBI所導致細胞死亡的訊息傳遞路徑，以期望在臨床上可提供一個新的治療方針。