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缺氧诱导因子-1(hypoxia-inducible factor-1, HIF-1)是维持机体氧平衡的核心调控因子,由α亚基和β亚基构成,其活性取决于HIF-1α亚基,HIF-1α亚基对氧高度敏感,环境氧浓度的改变可调节HIF-1α亚基的稳定性和表达,缺氧条件下HIF-1α表达增加,即可促进缺氧适应基因的表达,增强神经元细胞对缺氧环境的适应能力而产生神经保护作用,又可诱导促凋亡和坏死基因表达,导致细胞凋亡和坏死而产生神经毒性作用。近期研究发现活性氧自由基(reactive oxygen species, ROS)参与了脑缺血再灌注损伤后HIF-1α稳定性的调节,但ROS对HIF-1α究竟产生稳定作用还是去稳定性作用报道不一。本研究采用大鼠永久局灶性脑缺血模型和局灶性脑缺血再灌注模型(线拴法),通过观察缺血后脑组织形态学、血清中丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活力及脑组织中缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)、锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)和诱导型一氧化氮合酶(iNOS)的表达,研究缺血性脑损伤后HIF-1α的表达,探讨自由基对HIF-1α稳定性的影响。第一部分大鼠永久局灶性脑缺血后HIF-1α的表达目的:研究大鼠永久局灶性脑缺血后大脑皮层神经元HIF-1α的表达。方法:雄性SD大鼠,随机分为假手术组、缺血2h组、缺血4h组、缺血8h组、缺血12h组和缺血24h组。线拴法闭塞大脑中动脉(MCAO)制备大鼠永久局灶性脑缺血模型,假手术组行手术通路,除不插线外,其余操作步骤同手术组。HE染色法观察脑组织形态学变化,免疫组织化学法观察脑缺血再灌注损伤后大鼠大脑皮层HIF-1α表达。结果:1组织形态学结果显示,缺血组大鼠大脑皮层出现神经元变性的形态学改变,表现为神经元收缩,胞浆浓缩,胞核深染,核仁、核膜不清,细胞周围间隙增大,以缺血后4h、8h和12h变性最为严重;假手术组未见明显的组织病理学改变。2免疫组织化学检测发现,假手术组大鼠大脑皮层神经元有弱的HIF-1α表达,脑缺血后HIF-1α蛋白表达增强,定量分析结果显示,HIF-1α蛋白表达呈双相改变,以缺血后8h最强,12h减弱,24h表达再次增强。结论:局灶性脑缺血后HIF-1α表达呈双相改变,提示缺氧早期HIF-1α表达增加可能具有促细胞死亡的神经毒性作用,而后期表达则具有促细胞存活的神经保护作用。第二部分大鼠短暂局灶性脑缺血后HIF-1α的表达及调节机制目的:研究大鼠局灶性脑缺血再灌注损伤后HIF-1α表达及ROS对其表达的影响。方法:雄性SD大鼠,随机分为假手术组、缺血再灌注2h组、缺血再灌注4h组、缺血再灌注8h组、缺血再灌注12h组和缺血再灌注24h组。线拴法闭塞MCAO制备大鼠局灶性脑缺血再灌注模型,假手术组行手术通路,除不插线外,其余操作步骤同手术组。取血清和脑组织,HE染色法观察脑组织形态学改变,生物化学法测定血清中MDA水平和T-SOD活力,免疫组织化学法观察脑缺血再灌注损伤后大鼠大脑皮层HIF-1α、Mn-SOD和iNOS的表达。结果:1组织形态学观察结果显示,假手术组未见明显的组织病理学改变;局灶性脑缺血再灌注后大鼠大脑皮层出现神经元收缩、细胞周围间隙增大、胞浆浓缩、核仁、核膜不清等神经细胞变性,这种改变一直持续到缺血后24h。2假手术组大鼠大脑皮层神经元HIF-1α阳性表达量少,脑缺血再灌注损伤后HIF-1α蛋白表达明显增加,定量分析显示,HIF-1α蛋白表达量于缺血再灌注后4h达峰值,随后表达逐渐降低,但各组表达量均明显高于假手术组(P<0.01)。3假手术组大鼠大脑皮层神经元胞浆iNOS蛋白表达极弱;局灶性脑缺血再灌注后iNOS蛋白表达增加,定量分析结果显示,再灌注4h阳性表达量最多,随后逐渐下降,再灌注后24h表达明显减弱,与假手术组比较无显著性差异(P>0.05),其余各组表达量均高于假手术组(P<0.05,P<0.01)。4假手术组大脑皮层Mn-SOD蛋白阳性表达最强,脑缺血再灌注损伤后Mn-SOD蛋白阳性表达量随再灌注时间延长逐渐减弱,与假手术组比较均具有显著性差异(P<0.05,P<0.01)。5脑缺血再灌注损伤后随再灌注时间延长血清T-SOD活力持续下降,分别为再灌注2h组274±19U·ml-1、再灌注4h组257±24U·ml-1、再灌注8h组239±33U·ml-1、再灌注12h组198±37U·ml-1和再灌注24h组154±48U·ml-1,低于假手术组283±14U·ml-1,除再灌注2h组外,其余各组与假手术组比较均具有显著性差异(P<0.05,P<0.01)。6假手术组血清MDA含量为9.68±1.00umol·L-1。脑缺血再灌注损伤可增加血清MDA水平,再灌注2h组MDA含量为9.77±0.54umol·L-1,与假手术组比较无显著性差异(P>0.05);再灌注4h、8h、12h和24h组分别为10.83±0.64、12.01±1.42、14.79±2.03和16.57±2.42umol·L-1,明显高于假手术组(P<0.05,P<0.01)。结论:脑缺血再灌注损伤后HIF-1α表达增加可能具有神经毒性作用;ROS可能参与了脑缺血再灌注损伤后HIF-1α稳定性的调节,但再灌注不同阶段ROS对HIF-1α稳定性的影响不同,与体内抗氧化酶活力高低有关。