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目的:肠缺血再灌注(ischemia-reperfusion,I/R)损伤是临床常见病,其不仅可引发局部肠组织损伤,还可造成远端器官的损害。褐藻糖胶(Fucoidan)是一类来自于海洋褐藻和无脊椎动物水溶性杂多糖,现有研究显示,褐藻糖胶对心、肝、脑缺血再灌注损伤具有保护作用。但褐藻糖胶对肠缺血再灌后诱发的肠或脑组织损伤作用尚未见报道。本研究通过建立肠I/R大鼠模型,探讨褐藻糖胶预处理对肠I/R大鼠回肠和海马组织损伤的保护作用及潜在机制。方法:1.实验分组:240只成年雄性Wistar大鼠随机分为3大组(n=80)。(1)假手术(Sham)组,术前给予生理盐水(NS)灌胃(2ml/kg/day),连续灌胃30天,第31天行腹部手术,分离肠系膜上动脉,但不夹闭肠系膜上动脉;(2)缺血再灌注(I/R)组,术前连续30天NS灌胃(2 ml/kg/day),第31天行缺血再灌注术,即用无创血管夹夹闭肠系膜上动脉1.5 h,持续再灌注6 h;(3)褐藻糖胶(Fucoidan+I/R)组。大鼠在缺血再灌注术前30天,给予褐藻糖胶(200 mg/kg/day)灌胃,连续30天,第31天夹闭肠系膜上动脉1.5 h,再灌注6 h。2.采用苏木精-伊红(HE)染色,观察褐藻糖胶对I/R大鼠回肠及海马组织病理形态学改变;采用原位末端转移酶标记(TUNEL)染色技术,观察褐藻糖胶对肠I/R大鼠回肠粘膜上皮细胞及海马神经元凋亡影响;3.制备回肠平滑肌条,观察褐藻糖胶对肠I/R大鼠离体回肠平滑肌条收缩活动的影响;4.采用单细胞外放电记录,观察褐藻糖胶对肠I/R大鼠海马CA1区抑制性γ-氨基丁酸敏感神经元(GABA-N)和兴奋性谷氨酸敏感神经元(Glu-N)放电活动的影响;5.采用酶联反应吸附(ELISA)方法,观察褐藻糖胶对肠I/R大鼠回肠和海马组织炎性因子(肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6);白细胞介素-1β(IL-1β)含量的影响;6.采用生化分析法,观察褐藻糖胶对肠I/R大鼠回肠及海马组织氧化应激指标(丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)、以及超氧化物歧化酶(SOD)含量的影响。7.采用蛋白免疫印迹法(Western blot)方法,观察褐藻糖胶对肠I/R大鼠回肠及海马细胞凋亡相关蛋白(激活型caspase-3,cleaved caspase-3)、B淋巴细胞瘤-2(Bcl-2)、Bcl-2相关X蛋白(Bax)和丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号途径相关蛋白p38分裂原激活蛋白激酶(p38mitogen-activated protein kinase,p38MAPK)、c-Jun氨基末端激酶(c-jun-N-terminal kinase,JNK)、细胞外信号调节蛋白激酶(extracellular signal-regulated protein kinase,ERK)以及磷酸化JNK(p-JNK)、ERK(p-ERK)和p38 MAPK(p-p38MAPK)蛋白表达的影响。结果:1.褐藻糖胶对肠I/R大鼠回肠、皮层和海马组织形态学影响结果显示,光镜下可见,假手术组大鼠的肠粘膜绒毛排列整齐,未见有明显损伤。但I/R组大鼠肠粘膜组织结构紊乱,绒毛大量脱落,并伴有腺体严重受损及明显炎性细胞浸润。而Fucoidan+I/R组大鼠的回肠粘膜组织损伤较轻,绒毛炎性细胞浸润减少,绒毛剥脱减轻。在中枢,镜下可见肠I/R大鼠大脑皮层和海马CA1区神经元排列不齐,核固缩深染,胞浆呈空泡变性,核膜、核仁边界不清;而经褐藻糖胶预处理的肠I/R大鼠,其大脑皮层及海马CA1区神经元形态比较完整,固缩坏死的神经元较少。2.褐藻糖胶对肠I/R大鼠肠肌条收缩力影响研究结果显示:与假手术组相比,肠I/R组大鼠回肠平滑肌自发收缩频率明显降低(P<0.01),收缩曲线下面积也明显减少(P<0.01);对乙酰胆碱(Ach)诱导收缩反应明显下降(P<0.01)。与I/R组相比,Fucoidan+I/R组大鼠回肠平滑肌自发收缩频率(P<0.01)及自发收缩曲线下面积(P<0.01)均明显增加,对Ach诱导收缩反应明显升高(P<0.01),但仍明显低于假手术组(P<0.01)。3.褐藻糖胶对肠I/R大鼠海马CA1区神经元放电活动影响结果显示:在肠缺血期间,大鼠γ-氨基丁酸敏感神经元(γ-aminobutyric acid sensitive neurons,GABA-N)或谷氨酸敏感神经元(glutamic acid sensitive neurons,Glu-N)的放电频率明显高于假手术组(P<0.01),在肠灌注阶段虽有明显的降低,但仍高于假手术组(P<0.01)。与I/R组相比,褐藻糖胶预处理大鼠,在整个肠缺血期或再灌注期,GABA-N放电频率均明显增强(P<0.01),而Glu-N的放电频率均明显降低(P<0.01)。但Fucoidan+I/R组大鼠GABA-N或Glu-N放电频率在肠缺血再灌注期间均显著高于假手术对照组(P<0.01)。4.褐藻糖胶对肠I/R大鼠回肠和海马组织炎性因子的影响结果显示,与假手术组相比,I/R组大鼠回肠和海马组织TNF-α(P<0.01)、IL-6(P<0.01)和IL-1β(P<0.01)水平均明显升高;与I/R组相比,褐藻糖胶组大鼠回肠及海马组织TNF-α(P<0.05或P<0.01)、IL-6(P<0.01)、IL-1β(P<0.01)水平均明显降低,但仍显著高于假手术对照组(P<0.05或P<0.01)。5.褐藻糖胶对肠I/R大鼠回肠和海马组织氧化应激指标的影响研究结果显示,与假手术组相比,I/R组大鼠回肠(P<0.01)和海马(P<0.05)组织的MDA含量显著增加,但GSH含量(P<0.01)、SOD活性(P<0.01)显著降低。褐藻糖胶预处理能显著抑制肠及海马组织MDA含量(P<0.05或P<0.01),而显著增加GSH含量((P<0.05或P<0.01))和SOD活性(P<0.01),但MDA含量仍高于假手术组(P<0.01或P<0.05),GSH(P<0.05或P<0.01)或SOD(P<0.01)水平显著低于假手术组。6.褐藻糖胶对肠I/R大鼠回肠和海马细胞凋亡的影响结果显示,TUNEL染色结果显示,与假手术组相比,肠I/R组大鼠回肠粘膜TUNEL阳性细胞指数显著增多(P<0.01),褐藻糖胶预处理能显著降低大鼠回肠上皮TUNEL阳性细胞指数(P<0.01),但仍明显高于假手术组(P<0.01)。在中枢,肠I/R组大鼠海马TUNEL阳性细胞指数显著高于假手术组(P<0.01),褐藻糖胶预处理能显著降低海马TUNEL阳性细胞指数(P<0.01),但仍明显高于假手术组(P<0.05)。Western blot结果显示,与假手术组相比,I/R组大鼠回肠和海马组织的Bax(P<0.01)和Cleaved caspase-3(P<0.05)蛋白表达显著升高,而Bcl-2蛋白表达显著降低(P<0.01);褐藻糖胶预处理能明显降低肠缺血再灌注后回肠和海马组织Bax(P<0.05或P<0.01)和Cleaved caspase-3(P<0.05或P<0.01)蛋白表达,而升高Bcl-2蛋白的表达(P<0.05或P<0.01)。但Bax(P<0.05)和Cleaved caspase-3(P<0.01)蛋白表达仍高于假手术组,而Bcl-2(P<0.01)蛋白表达仍低于Sham组。7.褐藻糖胶对肠I/R大鼠回肠和海马组织MAPK信号途径相关蛋白表达的影响结果显示,与假手术组相比,I/R组大鼠回肠和海马组织的p-ERK(P<0.01),p-JNK(P<0.01),p-p38MAPK(P<0.01)水平明显升高。但与I/R组相比,褐藻糖胶预处理可使肠I/R大鼠p-ERK(P<0.05或P<0.01),p-JNK(P<0.05或P<0.01)和p-p38MAPK(P<0.05或P<0.01),水平明显降低,但仍显著高于假手术组(P<0.05或P<0.01)。结论:褐藻糖胶对肠缺血再灌注大鼠的肠和脑组织有保护作用,该效应可能通过遏制肠或脑组组织氧化应激反应、炎症反应及降低细胞凋亡而实现的,且该效应可能与MAPK信号通路介导有关。