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目的: 为探讨生命早期暴露于母体高脂饮食对个体成年后脑血管结构和功能的影响,本研究①观察生命早期暴露于母体高脂饮食的成年子代的大脑中动脉(middle cerebral artery,MCA)的组织病理、内皮超微结构的变化;②运用大脑中动脉栓塞法(Middle cerebral artery occlusion,MCAO)造模,观察行为学表现及脑梗死72h后一氧化氮(Nitric Monoxide,NO)、降钙素基因相关肽(Calcitonin gene related peptide,CGRP)的变化。 为探讨生命早期高脂饮食是否通过基因表观遗传学修饰的改变影响个体脑梗死损伤/保护性因子表达加重脑梗死的损伤程度,本研究通过MCAO造模,观察脑梗死72h后①血清皮质醇(cortisol,CORT)水平的变化;②脑组织糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor,GR)、DNA甲基转移酶(DNAmethyltransferase,Dnmt)、脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophicfactor,BDNF)、酪氨酸激酶B(tyrosine kinase B,TrkB)的mRNA表达水平;③GR、BDNF基因启动子区域是否发生甲基化改变。 方法: 配种:孕期及哺乳期SD母鼠喂食高脂饲料(high-fat diet,HF)或标准饲料(control diet,C),子代雄性乳鼠断奶后,喂食高脂饲料或标准饲料至120天,得到四组不同饮食类型的成年子代大鼠,即C/C组、H/C组、H/H组、C/H组。 实验一: 1.采集四组大鼠的MCA分别进行苏木素-伊红染色(hematoxylin and eosin,HE染色)及透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)分别观察MCA的组织病理学、内皮超微结构的改变。 2.四组大鼠进行MCAO造模,造模后3天内连续进行行为学观测,包括悬空旋转试验(elevated body swing test,EBST)、平衡木试验(beam balancetest,BBT)、转角试验(corner test,CT)。MCAO72h后取血检测血清NO、CGRP水平。 实验二: 四组大鼠进行MCAO造模,3天后处死,取脑组织皮质、海马、杏仁核,通过荧光定量聚合酶链式反应(realtime fluorescence quantitative polymerasechain reaction,RT-PCR)检测GR、DNMT、BDNF、TrkB的mRNA表达水平,通过甲基化特异性聚合酶链式反应(Methylation-Specific polymerase chainreaction,MS-PCR)检测GR、BDNF基因启动子区域是否发生甲基化改变。 结果: 1.HE染色 C/C组动脉内壁光整,内皮细胞排列整齐,管壁较薄,平滑肌较少,胞核细长,形态正常。 H/H组动脉内壁不光整,内皮细胞排列不整齐,管壁较厚且厚薄不均匀,管腔小,平滑肌增殖明显,胞核肥大。 H/C组动脉内壁、平滑肌病变较H/H组轻,管壁厚,管腔不规则。 C/H组动脉内壁、平滑肌病变较H/H组轻,管壁厚,厚薄不均匀。 2.透射电镜 C/C组内皮细胞形态正常,内皮细胞基底部和内弹力板连接紧密。 H/H组内皮细胞增生肿胀明显,细胞间隙扩大,内皮细胞脱落,形成空腔;细胞核肿胀,核膜间隙增大,细胞间连接不紧密。 H/C组内皮细胞增生肿胀,内皮细胞胞膜与内弹力板脱落。 C/H组内皮细胞形态大体正常,内皮细胞胞膜与内弹力板部分脱落。 3.行为学测定 ①平衡木试验:在术后第1天,C/C组、H/C组的评分优于H/H组,存在统计学差异(p<0.05);在术后第2、3天,C/C组、H/C组、C/H组的评分均较H/H组高,差异存在统计学意义(p<0.05)。 ②转角试验:在术后2天、3天,各组得分差异均无统计学意义。 ③悬空旋转试验:C/C组术后改善优于H/C组、C/H组、H/H组,存在统计学差异(p<0.05); H/C组、C/H组术后改善优于H/H组,存在统计学差异(p<0.05)。 4.血清NO水平:H/C组和H/H组大鼠MCAO72h后血清NO水平显著高于C/C组,差异具有统计学意义,p<0.05; H/H组大鼠MCAO72h后血清NO水平显著高于C/H组,差异具有统计学意义,p<0.05。 5.血清CGRP水平:H/C组、H/H组和C/H组大鼠MCAO72h后血清CGRP水平显著低于C/C组,差异具有统计学意义,p<0.05; C/H组与H/C组大鼠MCAO72h后血清CGRP水平均显著高于H/H组,差异具有统计学意义,p<0.05。 6.血清CORT水平:H/C组和H/H组大鼠MCAO72h血清CORT水平显著高于C/C组,差异具有统计学意义,p<0.05; H/H组大鼠MCAO72h血清CORT水平显著高于C/H组,异具有统计学意义,p<0.05。 7.脑组织GRmRNA表达水平:与C/C组比较,H/C组和H/H组脑组织皮质、海马、杏仁核GR mRNA的扩增倍数显著减少,差异具有统计学意义,p<0.05;与C/H组比较,H/H组脑组织皮质、海马、杏仁核GRmRNA的扩增倍数显著减少,差异具有统计学意义,p<0.05。 8.脑组织Dnmt mRNA表达水平:与C/C组比较,H/C组和H/H组脑组织皮质、海马、杏仁核Dnmt基因的扩增倍数显著增加,差异具有统计学意义,p<0.05;与C/H组和H/C组比较,H/H组脑组织皮质、海马、杏仁核DnmtmRNA的扩增倍数显著增加,差异具有统计学意义,p<0.05。 9.脑组织BDNF mRNA表达水平:与C/C组比较,H/C组、H/H组、C/H组脑组织皮质、海马、杏仁核BDNF mRNA的扩增倍数显著减少,差异具有统计学意义,p<0.05;与C/H组比较,H/H组(0.8757±0.1838)脑组织皮质、海马、杏仁核BDNF mRNA的扩增倍数显著减少,差异具有统计学意义,p<0.05。 10.脑组织Trkb mRNA表达水平:与C/C组比较,H/C组、H/H组、C/H组脑组织皮质、海马、杏仁核TrkbmRNA的扩增倍数显著减少,差异具有统计学意义,p<0.05;与C/H组比较,H/H组脑组织皮质、海马、杏仁核Trkb mRNA的扩增倍数显著减少,差异具有统计学意义,p<0.05。 11.脑组织GR基因甲基化:H/C组和H/H组PCR后电泳检测发现,用针对处理后甲基化DNA链的引物(R-GR M)能扩增出片段,说明该被检测的位点存在甲基化;C/C组和C/H组PCR后电泳检测发现,用针对处理后非甲基化DNA链的引物(R-GR U)能扩增出片段,说明该被检测的位点不存在甲基化。 12.脑组织BDNF基因甲基化:H/C组和H/H组PCR后电泳检测发现,用针对处理后甲基化DNA链的引物(R-BDNF M)能扩增出片段,说明该被检测的位点存在甲基化;C/C组PCR后电泳检测发现,用针对处理后非甲基化DNA链的引物(R-BDNF U)能扩增出片段,说明该被检测的位点不存在甲基化;C/H组个别隐约可见R-BDNF M引物有P出条带,说明C/H组可能存在不完全甲基化。 结论: 1.母鼠高脂饮食可引起成年子代脑血管结构和功能的改变。 2.生命发育早期暴露于高脂饮食的成年子代通过调节HPA轴中糖皮质激素及受体加剧缺血性脑梗死的程度。 3.生命发育早期暴露于高脂饮食的成年子代可能通过下调BDNF/Trkb通路加剧缺血性脑梗死的程度。 4.GR、BDNF基因启动子区域的甲基化加重生命发育早期暴露于高脂饮食的成年子代缺血性脑卒中的损伤程度。