《Brain Research》：Cutamesine attenuates hippocampal damage via sigma-1 receptor activation following oxygen-glucose deprivation
in vitro
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Sigma-1受体激活通过调节ER与线粒体钙信号传递抑制缺血性脑损伤，cutamesine在器官型海马切片和急性切片中显著减少CA1细胞死亡并降低ER应激和炎症标志物，其作用可被BD1047逆转。
阿尔芭·普恩特-桑兹（Alba Puente-Sanz）| 科斯坦扎·马赞蒂尼（Costanza Mazzantini）| 马蒂娜·文图里尼（Martina Venturini）| 弗朗切斯卡·马尼奥尔菲（Francesca Mainolfi）| 阿曼达·埃雷罗-冈萨雷斯（Amanda Herrero-González）| 安娜·玛丽亚·普利亚塞（Anna Maria Pugliese）| 阿尔塞尼奥·费尔南德斯-洛佩兹（Arsenio Fernández-López）| 多梅尼科·E·佩莱格里尼-詹皮埃特罗（Domenico E. Pellegrini-Giampietro）| 埃莉萨·兰杜奇（Elisa Landucci）
Neural Therapies SL., 西班牙莱昂市24007
摘要
脑缺血是全球导致死亡和残疾的主要原因之一，其原因包括神经元能量衰竭、钙超载、内质网（ER）应激和炎症。Sigma-1受体的激活可以调节内质网与线粒体之间的钙信号传导，并减少内质网应激和炎症途径的激活。
在本研究中，我们探讨了sigma-1受体激动剂cutamesine在对氧-葡萄糖剥夺（OGD）条件下的大鼠器官型海马切片中的神经保护作用。OGD是两种体外全局性缺血模型。在来自两性大鼠的器官型海马切片中，我们通过碘化丙啶荧光技术量化了CA1细胞的死亡情况来评估cutamesine的神经保护效果。同时，我们还利用RT-qPCR和Western blot技术检测了关键内质网应激和炎症标志物的mRNA及蛋白质水平。在急性海马切片中，我们观察了OGD后记录到的细胞外场兴奋性突触后电位（fEPSP）对cutamesine的反应。
结果显示，在OGD条件下，10 μg/mL浓度的cutamesine对器官型海马切片具有神经保护作用，而这种作用可被sigma-1受体拮抗剂BD1047减弱。cutamesine通过降低GRP78、GRP94、p-p65和MMP-9蛋白的水平来减少内质网应激和炎症途径，这些效应在BD1047的作用下部分被抑制。此外，cutamesine还能延缓雄性大鼠急性海马切片中的缺氧去极化潜伏期。这些发现表明，sigma-1受体可能是治疗缺血性损伤的有希望的治疗靶点。
缩写：aCSF（人工脑脊液）；AD（缺氧去极化）；Cornu Ammonis 1（CA1）；ER（内质网）；fEPSP（场兴奋性突触后电位）；GRP78（78-kDa葡萄糖调节蛋白）；GRP94（葡萄糖调节蛋白94）；IL-1β（白细胞介素-1β）；MAMs（线粒体相关膜）；MMP-9（基质金属蛋白酶-9）；OGD（氧和葡萄糖剥夺）；PI（碘化丙啶）；p-NF-κB（磷酸化核因子κB p65亚基）；ROS（活性氧）；Sig-1受体（sigma-1受体）；TNF-α（肿瘤坏死因子α）；UPR（未折叠蛋白反应）。
引言
根据全球疾病负担（Global Burden of Disease）的数据，脑血管疾病是导致死亡和残疾的主要原因之一（Wang等人，2024年）。脑缺血是由于脑血流量暂时或永久性减少，导致脑细胞缺氧和葡萄糖供应不足，最终引发神经元死亡和神经退行性变（Campbell等人，2019年）。缺血损伤后过量的谷氨酸释放会导致N-甲基-D-天冬氨酸受体过度激活，进而引起受影响神经元内的钙超载。这种情况会引发所谓的缺血级联反应，其特征是内质网对钙的再摄取减少，导致细胞内钙超载，进而破坏线粒体功能并通过诱导促炎细胞因子的释放加剧炎症（Ludhiadch等人，2021年）。此外，脑缺血还会引发未折叠蛋白质的积累（内质网应激），主要是由于线粒体功能障碍所致。这种体内平衡紊乱、钙超载和内质网应激的结合最终可能导致神经元细胞死亡（Mehta等人，2014年；Ren等人，2021年）。
Sigma-1受体主要位于内质网中，并通过称为线粒体相关膜（MAMs）的特化接触点与线粒体紧密相连（Linciano等人，2023年）。它们在调节内质网与线粒体之间的钙信号传递、离子通道和神经递质释放以及应对缺血应激时的神经保护和细胞存活方面起着关键作用（Hayashi和Su，2007年；Tsai等人，2015年；Wang等人，2023年）。Cutamesine（SA4503）是一种选择性的Sigma-1受体激动剂，它可以与受体结合并激活其下游信号通路。通过在MAMs处激活Sigma-1受体，cutamesine促使钙从内质网转移到线粒体而非细胞质中（Rodríguez等人，2022年）。这一机制对于防止细胞质钙超载至关重要，因为细胞质钙超载可能导致内质网应激和细胞凋亡（Linciano等人，2023年；Liu等人，2022年；Ngo等人，2024年）。Sigma-1受体的激活通过减轻内质网应激来促进细胞存活，而内质网应激是许多神经退行性疾病的特征，从而减轻神经元损伤或死亡（Francardo等人，2019年；Hampel等人，2020年）。多项研究还报道了Sigma-1受体激活的抗炎作用，包括下调TNF-α的表达、抑制NF-κB/p65的核转运以及抑制MMP-9的表达（Sánchez-Blázquez等人，2018年；Wang和Zhao，2019年）。
尽管有大量证据支持Sigma-1受体激活的神经保护作用，但迄今为止的大多数研究主要集中在局灶性脑缺血的体内模型上。此外，Sigma-1受体在全球性缺血条件下的直接作用仍需进一步探索。
在本研究中，我们采用药理学方法来阐明cutamesine介导的Sigma-1受体激活在30分钟氧-葡萄糖剥夺（OGD）条件下的大鼠器官型海马切片中对缺血损伤的调节机制。OGD是两种体外全局性缺血模型。
材料
Cutamesine购自Fisher Scientific（商品编号13606，美国新罕布什尔州汉普顿）；拮抗剂BD1047（商品编号B8562-5MG）和插入片段（商品编号PICM03050）购自Merck Life Science（意大利米兰的San Giuliano Milanese）。组织培养所用培养基也由Merck Life Science提供。
动物
实验使用的是7日大的Wistar大鼠幼崽（两性，Charles River，意大利）以及6周大的雄性Wistar大鼠（体重150–180克，Envigo，乌迪内）。
Cutamesine可减轻OGD条件下大鼠器官型海马切片中的CA1损伤
为了研究cutamesine在脑缺血模型中的作用，我们首先使用培养了两周以达到成熟状态的大鼠器官型海马切片，这种模型在我们实验室中常用于解剖学和分子学研究。由于该模型能够保留组织的结构和突触结构，因此是一个可靠的系统，可用于探讨长期治疗的后果（Mazzantini等人，2025年）。
为了评估cutamesine的安全性和耐受性……
讨论
全球范围内，脑缺血是第二大常见死因，也是长期残疾的主要因素（Wang等人，2024年）。缺血损伤后的脑损伤进展通常被称为缺血级联反应，其特征是一系列相互关联的事件，包括能量衰竭、兴奋毒性、钙超载、内质网应激和最终导致的细胞死亡（Ludhiadch等人，2021年；Ren等人，2021年）。近年来……
结论
总之，我们的研究结果表明，cutamesine在两种互补的体外全局性脑缺血模型中具有显著的神经保护作用。尽管还需要进一步的体内研究来克服体外模型的局限性，但cutamesine似乎具有治疗脑缺血的潜力。
资金来源
本研究部分得到了NEXTGENERATIONEU（NGEU）项目的支持，并由大学与研究部（MUR）、国家恢复与韧性计划（NRRP）以及MNESYS项目（PE0000006，资助编号1553 11.10.2022）资助。
本研究还得到了MCIN/AEI/https://doi.org/10.13039/501100011033和欧盟“NextGenerationEU”/PRTR（参考编号CPP2021-008855）以及Neural Therapies SL的支持。阿曼达·埃雷罗（Amanda Herrero）和阿尔芭·普恩特（Alba Puente）的部分研究经费来自创新与科学部（Ministerio de Innovación y Ciencia）。
作者贡献声明
阿尔芭·普恩特-桑兹（Alba Puente-Sanz）：撰写初稿、方法学设计、实验实施、数据分析、概念构建。科斯坦扎·马赞蒂尼（Costanza Mazzantini）：撰写初稿、方法学设计、实验实施、数据分析、概念构建。马蒂娜·文图里尼（Martina Venturini）：方法学设计、数据分析。弗朗切斯卡·马尼奥尔菲（Francesca Mainolfi）：方法学设计、数据分析。阿曼达·埃雷罗-冈萨雷斯（Amanda Herrero-González）：方法学设计、数据分析。安娜·玛丽亚·普利亚塞（Anna Maria Pugliese）：撰写文本及编辑。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
