丙泊酚暴露对C57新生鼠海马区脑源性神经营养因子表达的影响及机制研究

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全身麻醉是否会影响婴幼儿的神经系统发育进而影响其远期学习记忆能力,是目前被广泛关注的医学热点问题和社会问题。丙泊酚作为普遍应用的静脉全麻药,其神经发育毒性因此为临床麻醉所关注。目前的细胞实验,动物研究以及临床研究对于丙泊酚产生的神经毒性作用并无一致定论,通过实验阐明丙泊酚神经发育毒性及其机制具有重要而现实的意义。本研究探讨丙泊酚暴露对新生鼠海马神经元细胞凋亡及BDNF蛋白表达的影响,为进一步探索丙泊酚的神经发育毒性及其机制提供科学依据。方法:选用7日龄C57新生鼠80只,体重3.0±0.5g,建立浓度梯度暴露模型,随机分组如下(16只/组):①对照组(C组);②脂肪乳剂组(Vehicle组);③Prop 50mg/kg 组(P50 组);④Prop 100mg/kg 组(P100 组);⑤Prop 200mg/kg 组(P200组)。各丙泊酚组用1%浓度的中长链脂肪乳剂腹腔注射(i.p),C组给予等体积的生理盐水(NS),Vehicle组给予脂肪乳剂25mg/kg。第一次丙泊酚/生理盐水/脂肪乳i.p后每间隔2小时后再给予1/2首次剂量,共暴露6小时后放回母鼠身边,24小时后取材,麻醉期间保持C57新生鼠的周围环境为37℃。每组随机选取8只,处死后取脑并分离出海马组织,一侧用于提取蛋白,蛋白免疫印迹技术(Western Blot)检测 BDNF(brain-derived growth factor)蛋白;另一侧用实时荧光定量PCR(q-PCR)技术检测海马LncRNA BDNF-AS及BDNF的基因表达水平;余40只,再每组随机选取8只,制备脑组织石蜡切片分别用免疫荧光检测BDNF的细胞定位及表达水平,尼氏染色检测海马区神经元的数量和结构变化,NeuN+Tunnel技术检测海马CA1,CA3区的神经元凋亡情况。结果:1.麻醉期间SPO2与心率的变化情况各丙泊酚组分别在给药后5min,15min,30min的SpO2和心率较给药前有所下降,但均未发生低氧血症,C组和Vehicle组未见明显变化。2.海马BDNF蛋白的表达P100组和P200组海马区BDNF蛋白表达明显低于C组(p<0.05);P50组及Vehicle组与C组相比无统计学差异(p>0.05)。随着丙泊酚浓度升高,BDNF蛋白的表达呈剂量依赖性下降,丙泊酚各浓度组间存在统计学差异(p<0.05)。3.海马BDNF基因及Lnc RNABDNF-AS基因的表达P50组,P100组和P200组海马区的BDNF基因的表达明显低于C组(p<0.05),Vehicle组与C组比较无统计学差异(p>0.05),且呈暴露剂量依赖性降低,各浓度剂量组间存在统计学差异;P100组和P200组海马区的Lnc-BDNF-AS基因的表达明显高于C组(p<0.01),V组及P50组与C组比较无统计学差异(p>0.05)。4.海马区BDNF的细胞定位及免疫荧光表达水平P100组和P200组海马CA1区BDNF蛋白的平均光密度值明显低于C组(p<0.05),Vehicle组及P50组与C组无明显差异(p>0.05),并且随着丙泊酚浓度的升高BDNF蛋白的平均光密度值呈剂量依赖性降低,各浓度组间存在统计学差异(p<0.05)。P100组和P200组海马CA3区BDNF蛋白的平均光密度值明显低于C组(p<0.05),Vehicle组及P50组与C组无明显差异(p>0.05);与P50组相比,P100组和P200组的BDNF蛋白光密度值存在统计学差异(p<0.05),P100组和P200组之间的结果无统计学差异。5.海马CA1,CA3区神经元结构和数量的变化P50组,P100组和P200组海马CA1区尼氏染色阳性细胞的数量明显高于C组(p<0.05),V组与C组无明显统计学差异(p>0.05)。与P50组相比,P100组和P200组存在统计学差异(P<0.05);P100组和P200组无统计学差异(p=0.108)。三个丙泊酚浓度组海马CA3区的尼氏染色阳性细胞明显高于C组(p<0.05),组间差异具有统计学意义,V组与C组无明显统计学差异(p=0.99),并随着丙泊酚剂量的增加,尼氏染色阳性细胞的比例逐渐增加,神经元细胞出现皱缩,边界不清的的程度加重。6.海马CA1,CA3区的神经元凋亡情况与C组相比,P50组和V组海马CA1区神经元凋亡无统计学差异(p>0.05),P100组和P200组海马CA1区神经元凋亡明显高于C组(p<0.01);丙泊酚各浓度组间存在差异,神经元凋亡的比例随着丙泊酚浓度的升高呈剂量依赖性升高。与C组相比,P50组和V组海马CA3区神经元凋亡无统计学差异(p>0.05),P100组和P200组海马CA3区神经元凋亡明显高于C组(p<0.01);与P50组相比,P100组和P200组存在统计学差异(p<0.01),P100组和P200组之间无统计学差异)(p>0.05)。结论:1.丙泊酚可剂量依赖性促进新生鼠海马CA1和CA3区神经元的凋亡;2.丙泊酚可剂量依赖性抑制新生鼠海马区BDNF蛋白的表达;3.丙泊酚可促进新生鼠海马区LncRNA BDNF-AS的表达;4.丙泊酚促进新生鼠海马区神经元细胞凋亡的毒性可能与通过LncRNA BDNF-AS负性调控BDNF蛋白的表达有关。
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