氧化铈纳米颗粒减轻脓毒症大鼠认知障碍的作用及机制

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目的:通过建立大鼠脓毒症模型,探究氧化铈纳米颗粒对脓毒症大鼠认知功能障碍保护作用,为临床研究脓毒症后认知功能障碍的分子机制提供一些实验依据。方法:1.本试验制备脓毒症动物模型的方法:给大鼠实施盲肠结扎穿孔术(cecum ligation and puncture,CLP)。随机将大鼠分为5组:对照组(Control组);盲肠结扎穿孔术组(CLP组);盲肠结扎穿孔术氧化铈纳米颗粒低剂量组(CLP-L-CeO2NPs组);盲肠结扎术氧化铈纳米颗粒中剂量组(CLP-M-CeO2NPs组);盲肠结扎术氧化铈纳米颗粒高剂量组(CLP-H-CeO2NPs组)。2.通过观察比较各组大鼠的生存率,明确氧化铈纳米颗粒(CeO2NPs)对脓毒症大鼠的保护作用。3.采用大鼠神经行为学评分评估不同剂量时大鼠神经损伤程度的分析。4.经典的Morris水迷宫实验,用来比较各组大鼠的记忆能力和学习能力。5.ELISA法检测各组大鼠血清中白细胞介素-6(Interleukin-1,IL-6)、肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白细胞介素-1β(Interleukin-1β,IL-1β)等炎症因子的浓度变化。6.ELISA法检测大鼠血清氧化应激因子超氧化合物歧化酶(super oxide Dismutase,SOD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)、丙二醛(Malondialdehyde,MDA)活性,比较各组大鼠的氧化应激水平。7.蛋白免疫印迹法检测各组大鼠大脑海马组织内基质金属蛋白酶-2(Matrix metalloproteinase-2,MMP-2)、基质金属蛋白酶-9(Matrix metalloproteinase-9,MMP-9)浓度表达,提示大鼠血脑屏障的通透状态。结果:1.比较各组大鼠的生存率:各组大鼠生存率不同,CLP模型的建立可以降低大鼠的生存率,CeO2NPs的干预可以提升大鼠的生存率,呈现剂量依赖性(P=0.015)。2.采用大鼠神经行为学评分评估大鼠神经损伤,术前各组大鼠神经行为学状态差异小。术后CLP各组神经行为学状态评分明显降低(P<0.05),CeO2NPs的干预可以降低神经损伤,随着CeO2NPs干预剂量的增加,神经损伤评分亦逐渐改善(P<0.05)。3.Morris水迷宫实验中,各组大鼠的逃避潜伏期体现出明显的差异性;CLP模型建立后,大鼠逃避潜伏期明显延长,CeO2NPs的干预可以降低大鼠的逃避潜伏期,随着CeO2NPs干预剂量的增加,大鼠的逃避潜伏期明显降低,体现出剂量依赖性(P<0.05)。4.体内炎症水平的状态,可以检测IL-6、TNF-α、IL-1β等炎症因子在血清中的高低,CLP模型的建立可以明显提升大鼠血清内炎性因子IL-6、TNF-α、IL-1β的表达,CeO2NPs的干预可以降低CLP大鼠血清内炎性因子的表达,随着CeO2NPs剂量的增加,炎性因子IL-6、TNF-α、IL-1β的表达逐渐下调(P<0.05)。5.ELISA检测大鼠血清氧化应激因子SOD、CAT、MDA活性,CLP模型的建立可以降低大鼠血清内抗氧化应激因子SOD、CAT的浓度表达,提升氧化应激因子MDA的浓度表达;CeO2NPs的干预可以提升SOD、CAT的浓度表达,降低MDA的表达,随着CeO2NPs剂量的增加,上述趋势更加明显(P<0.05)。6.蛋白免疫印迹法检测海马组织内MMP-2、MMP-9浓度,CLP模型的建立可以明显提升海马组织MMP-2、MMP-9的表达,CeO2NPs的干预可以下调MMP-2、MMP-9的表达,呈现出明显剂量依赖性(P<0.05)。结论:1.CeO2NPs的干预可以提升脓毒症大鼠的生存率,呈现剂量依赖性。2.脓毒症大鼠在给予CeO2NPs的干预后,可降低脓毒症大鼠神经损伤评分,并且改善学习和记忆能力,且随着CeO2NPs干预剂量的增加。3.脓毒症大鼠血清内炎症因子的表达,在给予CeO2NPs的干预后可降低CLP大鼠血清内炎性因子的表达,呈现剂量依赖性。4.CeO2NPs的干预可以提升脓毒症大鼠血清中SOD、CAT的浓度表达,降低MDA的表达,且随着CeO2NPs剂量的增加。5.CeO2NPs的干预可以明显下调脓毒症大鼠海马组织中MMP-2、MMP-9的表达,呈现出明显剂量依赖性。
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