白藜芦醇对锰致小鼠海马组织氧化损伤和神经炎症的保护作用

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目的:锰(Manganese,,Mn)作为一种促进细胞正常生长、发育及维持稳态所必需的微量元素,对中枢神经系统(The central nervous system,CNS)的正常发育至关重要。但是接触过量的锰会使锰在脑内蓄积,导致神经毒性。越来越多的证据表明,氧化应激和神经炎症是神经毒性的重要病理原因。锰使活性氧(Reactive oxygen species,ROS)过量产生,并且神经胶质细胞是锰的重要靶细胞,同时也是大量炎症因子的上游细胞,因此,锰的神经毒性很可能与氧化损失和神经炎症密切相关。作为一种广泛存在于葡萄、红酒及其他食物来源的多酚类化合物,白藜芦醇(Resveratrol,,Rsv)的抗炎抗氧化等功效已广为人知。同时,白藜芦醇能够激活沉默信息调节因子1(Sirtuin1,SIRT1),在神经保护中发挥重要作用。然而,白藜芦醇缓解锰诱导的氧化应激和神经炎症的分子机制还未完全清楚。本研究以C57BL/6成年小鼠为研究对象,建立锰染毒动物模型,探索白藜芦醇通过SIRT1信号通路缓解锰暴露后海马的氧化应激和神经炎症反应的机制,为研究锰致神经毒性机制提供实验依据。研究方法:将C57BL/6成年小鼠60只,按体重随机分为6组,分别为对照组(生理盐水),染锰组(200μmol/kg),Rsv对照组(30mg/kg),Rsv+Mn组:白藜芦醇30mg/kg灌胃4h后,腹腔注射200μmol/kg氯化锰。此外,为了验证SIRT1在白藜芦醇神经保护作用中的重要性,我们用EX527(SIRT1抑制剂)抑制SIRT1活力,设置了EX527对照组(5mg/kg),EX527+Rsv+Mn组:5mg/kg EX527皮下注射,2h后进行白藜芦醇(30mg/kg)灌胃,4h后,腹腔注射200μmol/kg氯化锰。白藜芦醇(30mg/kg)和EX527(5mg/kg)提前一周给药。每组10只,雌雄各半。连续给药6周后进行行为学检测,包括旷场实验,步态分析和水迷宫。行为学检测结束后取出小鼠海马组织,通过脑锰含量,尼氏染色和流式细胞术检测神经细胞损伤。细胞内ROS、抗氧化酶活性及MDA含量检测;免疫荧光检测胶质细胞GFAP和Iba-1炎性表达;多功能酶标仪检测SIRT1酶活性;反转录PCR技术(Reverse transcription-q PCR,RT-q PCR)检测SIRT1及GAPDH的m RNA水平;免疫印记技术检测GFAP、Iba-1、TNF-α、IL-1β、COX2和β-actin的蛋白表达水平,检测p-NF-κB、STAT3和JNK磷酸化水平。免疫沉淀技术(Immunoprecipitation,IP)检测NF-κB和STAT3的乙酰化水平。结果:与对照组相比,Mn Cl2(200μmol/kg)连续给药6周后会导致小鼠行为异常,海马组织锰含量和神经细胞凋亡率明显上升,存活神经元数量大幅度下降。锰处理激活星形胶质细胞和小胶质细胞,GFAP和Iba-1荧光表达及蛋白表达明显增加,同时炎症因子p-NF-κB、STAT3和JNK磷酸化水平和TNF-α、IL-1β、COX2的蛋白表达也明显增加;锰处理组胞内ROS、MDA显著上升,超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性及GSH含量显著下降;此外,锰处理使SIRT1酶活性、m RNA和蛋白水平的表达受到明显抑制,p-NF-κB和STAT3的乙酰化水平升高;与200μmol/kg染锰组相比,30mg/kg白藜芦醇预处理能明显缓解锰诱导的细胞损伤;ROS在白藜芦醇的作用下生成量下降,抗氧化酶活性上升,MDA含量下降。同时,白藜芦醇预处理也明显缓解了染锰导致的胶质细胞炎性激活,抑制炎性因子表达。此外,白藜芦醇增加了SIRT1酶活性、m RNA和蛋白水平并降低了NF-κB和STAT3的乙酰化水平。与Rsv+Mn组相比,EX527干扰SIRT1表达,SIRT1的m RNA和蛋白表达水平下降,SIRT1酶活性明显降低,抗氧化酶活性受到抑制,炎症因子释放明显增加,抑制了白藜芦醇对锰毒性的缓解作用。结论:白藜芦醇可以通过激活SIRT1,促进抗氧化酶活性增加及抑制炎症因子过度释放,进而缓解锰诱导的氧化应激和神经炎症,发挥对成年小鼠海马细胞保护作用。
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