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目的: 新生儿缺氧缺血性脑损伤(hypoxic ischemic brain damage,HIBD)是因为遭受围生期窒息缺氧,而引起脑组织的缺氧缺血性损害,患儿存活后往往存在脑瘫、运动功能及智力发育障碍等后遗症,对患儿本人、家庭乃至社会造成沉重的精神以及经济负担。因此,进一步深入研究缺氧缺血性脑损伤发病机制,寻找有效的治疗药物,是我们面临的重要课题。本研究在成功构建新生大鼠HIBD模型的基础上,通过bFGF经鼻给药这一新型给药途径,探讨bFGF对缺血缺氧模型的保护作用。 方法: 选择7日龄新生大鼠作为实验对象(PO=birth date)。共24只,随机分为假手术组(Sham组,n=12),模型组(n=12)。后根据造模后时间点(0h、24h、3d)另行分批次造模,模型组共36只,分为造模后0h(n=12),造模后24h(n=12),造模后3d(n=12)三组,假手术组分为造模后0h(n=8),造模后24h(n=8),造模后3d(n=8)三组。通过乙醚吸入麻醉后,颈正中切口,单侧钝性分离,游离迷走神经及左颈总动脉,两端结扎、中间剪断左侧颈总动脉,后消毒缝合切口。每只幼鼠在6min内完成操作。送回母鼠处休息1-2h后,放入密封缺氧箱,持续通入体积浓度为8%O2+92%N2的气体,用水浴锅全程控制温度在39℃,并实时监测氧浓度,在此环境下模型组缺氧2.5h,Sham组(假手术组)只做游离颈总动脉和迷走神经处理。通过以下指标判定模型建立成功与否。 1.新生大鼠行为学变化 2.病变侧大脑肉眼及显微镜下异常改变 3.脑组织含水量 4.左右大脑半球重量改变 5.TTC染色结果 在模型建立成功的基础上,选用7日龄新生大鼠共27只,随机分为假手术组(Sham组+生理盐水,n=9),对照组(模型组+生理盐水,n=9),给药组(模型组+bFGF,bFGF1200ng/只,n=9)。 1.HE染色评价脑损伤区的形态、组织病理变化及神经细胞坏死、凋亡情况 2.免疫组化检测内质网应激相关蛋白CHOP、GRP78、XBP-1的表达情况 3.通过TUNEL法检测凋亡。 结果: 1.行为学观察模型组新生鼠:缺氧结束后,5只新生鼠死亡,存活者7只,其中71.4%(n=5)出现翻身能力差,42.8%(n=3)出现夹尾尖叫,100%(n=7)出现自发性翻倒(平衡能力异常)。术后24h,接受缺氧处理的新生鼠死亡1只,余存活者(n=6)均见爬行不稳。术后3d,新生鼠死亡1只,大部分存活者(n=4)可见固定原地旋转,爬行不能,结扎侧右眼正常睁开,而左眼眼裂减小,睁眼不能。剩余1只虽未见原地旋转,但可见爬行不稳。假手术组新生鼠:因麻醉及手术,1只新生鼠死亡,存活者11只,未见上述异常行为。 2.解剖学观察模型组新生鼠:造模后24h取脑,可见左侧大脑半球水肿明显,部分可见乳白色梗死灶,与周围正常组织分界清楚;造模3d后取脑,可见左侧脑组织萎缩、软化,部分呈液化状。假手术组新生鼠:造模后各个时间点取脑,大脑半球对称,形态完整,均未见上述水肿、梗死、萎缩、软化及液化。 3.脑水肿情况 3.1造模后0h模型组及假手术组新生鼠全脑重量基本相同(n=7)。造模后24h,模型组新生鼠全脑重量平均为[(0.473±0.057)g,n=7],重于假手术组[(0.381±0.023)g,n=7]两组比较有显著性差异(t=3.960,P=0.0019)。造模后3d,模型组全脑重量平均为[(0.763±0.076)g,n=7],轻于假手术组[(0.581±0.083)g,n=7],两组比较有显著性差异(t=4.279,P=0.0011) 3.2造模后24h左右大脑半球含水量比较造模后24h左脑(结扎剪断侧)含水量模型组平均为[(91.22±0.31)%,n=7],显著高于假手术组[(85.24±0.17)%,n=7],两组比较有显著性差异(t=44.75,P<0.01)。模型组组内比较,结扎侧左脑[(91.22±0.31)%,n=7]同样显著高于非结扎侧右侧[(88.17±0.26)%,n=7],两组比较有显著性差异(t=19.94,P<0.01)。 4.脑组织切片TTC染色模型组造模后24h取脑,可见左侧大脑部分呈乳白色,3d取脑,左侧大脑半球几乎无脑实质存在;假手术组造模后3d取脑,可见全脑呈现均匀红色,未见梗死,左右对称,形态完整。 5.各组脑损伤区域HE染色组织病理学观察于镜下发现对照组损伤区域神经元排列紊乱,细胞肿胀,大量细胞核固缩、溶解,细胞深染,细胞体积缩小、变形,细胞间质出现空隙,胞浆可见空泡形成,且动脉结扎侧损伤情况重于非结扎侧。而在给药组(模型组+bFGF)其细胞排列较为整齐,核仁较为清晰,细胞间质空隙较少,胞浆空泡较少,动脉结扎侧与非结扎侧相比,差异不显著。于Sham组我们可以发现,其细胞排列紧密、有序,核仁清晰可见,未见细胞坏死和凋亡,左右两侧未见明显差异。 6.内质网应激相关蛋白CHOP、GRP78、XBP-1表达情况及bFGF给药后对其表达的影响与给药组对比,当经鼻腔给予总给药剂量为1200ng的bFGF后,发现其CHOP、GRP78、XBP-1的表达受到明显抑制。棕褐色颗粒富集的细胞(阳性细胞),在模型组表达明显,提示缺氧缺血损伤后引起内质网应激表达的上调,而给予bFGF后,发现阳性细胞数量较对照组减少,提示bFGF抑制了内质网应激的表达。 7.各组脑组织损伤区域细胞凋亡情况及bFGF给药后对细胞凋亡的影响对照组细胞凋亡明显,数量远超过给药组;当通过经鼻给予bFGF后,我们发现给药组细胞凋亡水平下降,细胞凋亡数量较对照组减少。而Sham组,未见明显的细胞凋亡。 结论: 1.通过左颈总动脉结扎和低氧环境,成功构建新生大鼠HIBD模型。 2.新生大鼠缺氧缺血后引起内质网应激蛋白CHOP、GRP78、XBP-1表达的上调,脑组织损伤区域细胞凋亡显著增加。 3.bFGF可通过抑制内质网应激相关蛋白CHOP、GRP78、XBP-1的表达,抑制新生大鼠缺氧缺血后细胞凋亡,对脑缺氧缺血损伤区起到保护作用。