NaHS通过降低NLRP3/Caspase-1/GSDMD治疗脑卒中的机制研究

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背景缺血性脑卒中死亡率高、致残率高,溶栓治疗之后再灌注损伤持续进展以及缺血部位损伤修复困难,严重影响脑卒中患者的生存质量,探索卒中后神经细胞炎症及细胞死亡的发生发展机制,仍然是研究治疗脑卒中新药的主要方向。脑缺血后损伤区域释放的炎性介质助推了细胞的炎症、水肿、凋亡、焦亡和坏死。其中焦亡是一种依赖炎症性Caspase1、4、11活化完成Gasdermin D(GSDMD)的N末端剪切形成孔隙最后释放促炎因子IL-1β、IL-18的细胞死亡方式。其中GSDMD蛋白的发现,将人们对焦亡的认识引领到一个新的高度,依赖Gasdermin蛋白也作为焦亡过程中必需的分子特征。缺血再灌注后神经细胞焦亡与神经系统炎症密切相关,攻克卒中后神经细胞炎症与焦亡发生的机制以及找到能够干预此过程的药物将成为脑卒中研究新方向。硫化氢(H2S)的高脂溶性、快速透过细胞膜特性使它能在数秒内产生神经调节作用。H2S在各种动物疾病模型的作用得到越来越多研究者的探索,其常用的供体化合物硫氢化钠(NaHS)对于神经系统疾病引起的炎症和神经细胞损伤有重要保护作用,相关领域研究人员也不断认识到NaHS的生理学和病理学作用。NaHS的在神经系统疾病中的研发近几年不断有新突破,在脑卒中疾病中,NaHS能够明显改善脑缺血再灌注大鼠病理进程,使脑梗死体积明显缩小,改善卒中后动物的预后状态,缓解脑水肿。能减少大鼠局灶性脑缺血再灌注损伤血清脂质过氧化产物丙二醛(MDA)、降低乳酸脱氢酶(LDH)的活性。大鼠脑缺血后暴露于H2S气体(19.5%O2中80 ppm H2S)2天,梗死面积减小50%。但是NaHS保护脑卒中的机制尚不清楚,本实验旨在探索硫氢化钠降低卒中后脑梗阻面积的机制。目的1.探索大鼠脑缺血再灌注以后损伤侧皮质区小胶质细胞活化情况以及神经元的存活率,硫氢化钠(NaHS)是否能够通过抑制小胶质细胞活化增加神经元的存活率改善脑卒中。2.探索大鼠脑缺血再灌注以后损伤侧皮质区是否发生炎症和细胞焦亡,焦亡主要发生在哪一类神经细胞,硫氢化钠(NaHS)是否能够抑制脑缺血再灌注以后损伤侧皮质细胞的焦亡从而发挥脑保护作用。方法1.取280~350g SD雄性大鼠,建立SD大鼠大脑中动脉栓塞模型(线栓法),实验分四组,第一组分离大脑右侧中动脉进行假手术,不插线栓,15 min内腹腔注射氯化钠(Na Cl);第二组进行大脑右侧中动脉栓塞,插入线栓后15 min内腹腔注射Na Cl,缺血2 h再灌注24 h;第三组进行大脑右侧中动脉栓塞,插入线栓后15min内腹腔注射硫氢化钠(NaHS),缺血2 h再灌注24 h;第四组分离大脑右侧中动脉进行假手术,不插线栓,15 min内腹腔注射NaHS。2.各组动物造模后立即取脑进行TTC染色,检测各组大鼠脑梗死面积。3.各组动物造模后取损伤侧大脑皮质,采用酶联免疫吸附测定法(ELISA)分别检测皮质细胞内促炎因子白细胞介素-1β(Interleukin-1β,IL-1β)和白细胞介素-18(Interleukin-18,IL-18)的含量,并采用免疫印迹分析法分别检测NOD样受体蛋白3(NOD-like receptor 3,NLRP3)、胱冬肽酶-1(Cysteinyl aspartate specific proteinase1,Caspase-1)、GSDMD蛋白(Gasdermin D,GSDMD)的表达量。4.各组动物造模后取脑做冰冻切片,采用免疫荧光法检测小胶质细胞的活化并定位损伤侧神经细胞焦亡的位置。结果1.与对照组相比,NaHS降低缺血再灌注大鼠损伤侧脑梗死面积。2.NaHS降低皮层炎症因子IL-1β、IL-18的含量,同时降低皮层细胞NLRP3、Caspase-1、GSDMD相关焦亡蛋白表达量。3.大鼠缺血再灌注后皮层细胞焦亡主要发生在缺血区,且神经元焦亡数量高于小胶质细胞焦亡,小胶质细胞焦亡主要发生在缺血交界区。结论1.NaHS能降低小胶质细胞活化提高神经元的存活率。2.NaHS能降低NLRP3、Caspase-1、GSDMD的表达,减少神经细胞焦亡改善缺血再灌注损伤。
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