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目的: 通过建立脑缺血再灌注损伤(cerebral ischemia reperfusion injury,I/R)大鼠模型、氧糖剥夺/再灌注损伤(Oxygen-Glucose Deprivation/Reoxygenation,OGD/R)神经元模型,基于磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(Protein kinase B,PKB,又称Akt)信号通路从体内外角度探讨、阐释栝楼桂枝颗粒减轻脑缺血损伤及抑制神经元凋亡的作用机制,为栝楼桂枝颗粒治疗缺血性脑卒中提供实验依椐。 方法: 第一部分 栝楼桂枝颗粒调控PI3K/Akt信号通路对I/R大鼠的保护作用 实验一(栝楼桂枝颗粒对I/R大鼠的神经保护作用):实验大鼠随机分为假手术组、脑中动脉阻塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)组、栝楼桂枝颗粒组,采用线栓阻塞脑中动脉法建立脑缺血再灌注损伤模型大鼠,各组灌胃给药后,采用改良神经评分法(modified neurological severity score,mNSS)评价法评价大鼠神经功能,采用网屏测验评价大鼠前爪抓握能力及肌力,采用2,3,5-氯化三苯基四氮唑(2,3,5-triphenyltetrazolium chloride,TTC)染色法和核磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)检测大鼠脑梗死面积,采用尼氏染色法观察大鼠脑组织病理变化,采用透射电镜技术观察神经元细胞的超微结构变化,采用原位末端标记法(Terminal transferase dUTP nick end labeling,TUNEL)检测神经元的凋亡,同时采用免疫组化的方法检测神经元特异性指标NeuN、MAP-2及凋亡蛋白Bax、Bcl-2的蛋白表达情况。 实验二(栝楼桂枝颗粒对I/R大鼠PI3K/Akt信号通路的影响):实验大鼠随机分为假手术组、MCAO组、栝楼桂枝颗粒组,采用MCAO法建立脑缺血再灌注损伤模型大鼠,各组灌胃给药后,采用荧光实时定量聚合酶链反应(Real-time polymerase chain reaction,Real-time PCR)、蛋白免疫印迹法(Western Blot)检测脑组织PI3K/Akt信号通路上相关基因蛋白的表达水平。 第二部分 栝楼桂枝颗粒调控PI3K/Akt信号通路对OGD/R神经元的保护作用作用 实验一(栝楼桂枝颗粒对OGD/R神经元的保护作用):分离培养原代海马神经元,建立OGD/R神经元模型,栝楼桂枝颗粒干预后,采用噻唑蓝(3-(4,5-dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-diphenyl-2-H-tetrazolium bromide,MTT)法检测神经元细胞活性,采用Hoechst33342染色法检测神经元凋亡情况,同时采用免疫细胞化学染色法检测神经元特异性指标NSE、MAP-2的蛋白表达水平。桂枝颗粒显著上调NSE的蛋白表达水平(P<0.01)。 实验二(栝楼桂枝颗粒对对OGD/R神经元PI3K/Akt信号通路的影响):Real-time PCR结果显示,与OGD/R组相比,栝楼桂枝颗粒组PI3K、Akt mRNA表达明显增加(P<0.01)。同时Western Blot结果显示,与OGD/R组相比,栝楼桂枝颗粒组PDK1、PI3K、p-Akt则显著上调(P<0.01),各组中Akt蛋白表达差异无统计学意义。OGD/R前给予PI3K/Akt抑制剂LY294002后,去除了栝楼桂枝颗粒的干预效果。 实验三(栝楼桂枝颗粒调控PI3K/Akt信号通路抑制神经元凋亡):MTS法检测神经元活性、AnnexineⅤ/PI双染法检测神经元凋亡结果表明,OGD/R前给予PI3K/Akt抑制剂LY294002干预后,栝楼桂枝颗粒的提高神经元活性能力、抑制OGD/R诱导的神经元凋亡的作用被逆转。Caspase-3活性检测结果显示,与OGD/R组相比,栝楼桂枝颗粒组可显著降低Caspase-3活性,LY294002干预后,LY294002+栝楼桂枝颗粒组Caspase-3活性与OGD/R组比较无统计学差别(P>0.05)。同时,Real-time PCR及Western Blot结果显示,栝楼桂枝颗粒干预保护后,与OGD/R组相比,Bcl-2、Bcl-xL、PI3K、Akt表达显著升高(P<0.01);Bax、Bad、Caspase-3表达显著降低(P<0.01)。OGD/R前给予PI3K/Akt抑制剂LY294002干预后,LY294002+栝楼桂枝颗粒组PI3K、Akt表达显著降低,与OGD/R组比较无显著性差异;LY294002+栝楼桂枝颗粒组Bcl-2、Bcl-xL表达增加,但与OGD/R组比较无显著性差异。 结论: 1.栝楼桂枝颗粒可改善I/R大鼠的神经行为学、提高抓握能力及肌力、减小脑梗死面积、改善脑组织病理变化、保护细胞结构,同时抑制神经元的凋亡,具有抗脑缺血再灌注损伤的神经保护作用。 2.栝楼桂枝颗粒可减轻OGD/R诱导的原代海马神经元的损伤,提高神经元细胞活力、抑制神经元凋亡,具有抗氧糖剥夺再灌注损伤的神经保护作用。 3.栝楼桂枝颗粒可激活PI3K/Akt信号通路,上调PI3K、Akt、p-Akt、PDK1的表达水平。 4.栝楼桂枝颗粒可上调Bcl-2、Bcl-xL等抗凋亡蛋白的表达水平,下调Bax、Caspase-3等促凋亡蛋白的表达水平,发挥其抑制神经元凋亡的保护作用。 5.PI3K抑制剂LY294002可以显著阻断栝楼桂枝颗粒对神经元Akt mRNA及Akt、p-Akt蛋白表达,提示栝楼桂枝颗粒可激活PI3K/Akt信号通路发挥其抑制神经元凋亡的保护作用。