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[目的](1)筛选与创伤性脑损伤(TBI)继发性损伤的病理变化和右美托咪定(DEX)神经保护作用相关的靶点和信号通路;(2)探究Nrf2介导的抗氧化应激及对P62蛋白的调控在TBI继发性脑损伤中扮演的角色;(3)阐明Nrf2介导的抗氧化应激及对P62蛋白的影响是否参与了 DEX对TBI的神经保护作用。[方法](1)TBI继发性脑损伤病理变化和DEX治疗效应相关靶点和信号通路初步探索。以SPF级健康成年雄性SD大鼠为研究对象,采用Feeney自由落体法构建重型TBI模型,将大鼠随机分为三组:Control组(正常对照组),TBI组(模型组),DEX组(DEX治疗组),24 h后取脑组织进行转录组测序,并进行生物信息学分析,筛选与TBI病理生理过程和DEX治疗效应相关的靶点和信号通路,并通过qRT-PCR对差异表达的关键基因进行验证。(2)动物实验探究DEX对TBI神经保护作用的分子机制。以SPF级健康成年雄性SD大鼠为研究对象,采用Feeney自由落体法构建TBI模型,结合Nrf2抑制剂ML385及P62过表达干预,进行如下检测:(2.1)行为学测试。包括改良神经功能缺损评分(mNSS)和莫里斯水迷宫(MWM)测试,评价DEX对TBI大鼠的治疗效应。(2.2)外周血氧化应激损伤标记物检测。各组大鼠分别于损伤或治疗后3 h、1d、2d、3d、7 d和10 d采集尾静脉血,分离血浆,检测氧化应激损伤标记物丙二醛(MDA)和乳酸脱氢酶(LDH)的水平,探索DEX对TBI大鼠治疗最佳时间点。(2.3)透射电镜扫描,分析各组大鼠脑组织中自噬溶酶体变化情况。(2.4)Western Blot检测各组大鼠脑组织脑源性神经营养因子(BDNF)、胰岛素样生长因子1(IGF-1)和Nrf2、HO-1、LC3Ⅱ及P62等蛋白表达水平,评估TBI大鼠脑组织氧化应激和自噬水平。(3)细胞实验探索DEX对PC12细胞氧化应激损伤神经保护作用的分子机制。以PC12类神经元细胞系为研究对象,过氧化氢(H2O2)干预建立细胞氧化应激损伤模型,结合Nrf2抑制剂ML385和P62过表达干预,进行以下实验,评价DEX对PC12细胞氧化应激损伤模型的保护作用及可能的调控靶点:(3.1)CCK8检测,确定H2O2和DEX对PC12细胞最佳干预剂量和治疗时间。(3.2)流式细胞学检测细胞凋亡水平和细胞内ROS水平,确定H2O2和DEX对PC12细胞最佳干预剂量和治疗时间,评估DEX对PC12细胞损伤模型的保护效应。(3.3)细胞氧耗量(OCR)检测,评价DEX对PC12细胞氧化应激损伤细胞呼吸功能的影响。(3.4)qRT-PCR检测Nrf2和P62 mRNA表达水平,评价不同处理条件下,细胞内Nrf2和P62 mRNA变化情况。(3.5)Western Blot检测Nrf2通路相关和自噬相关标记物蛋白水平,比较不同处理条件下,Nrf2通路相关因子和自噬相关标记物蛋白表达情况。(3.6)免疫荧光染色进一步证实不同处理条件下,Nrf2通路相关因子和自噬相关标记物蛋白的表达情况。[结果](1)转录组测序和生物信息学分析。(1.1)与Control组相比,TBI组有174个上调的mRNAs和335个下调的mRNAs。上调mRNAs的功能主要富集在PI3K信号通路、钙离子信号通路和MAPK通路等;下调mRNAs中,核心基因Dusp1可能通过促进MAPK的磷酸化,参与了对TBI继发性脑损伤病理生理过程的调控。(1.2)与TBI组相比,DEX组共有244个上调的mRNAs和105个下调的mRNAs。上调mRNAs的功能主要富集在细胞分裂、半胱氨酸转硫途径以及与内源性抗氧化应激相关的Nrf2信号通路;下调mRNAs的功能主要集中在与细胞存活和细胞命运调控相关的MAPK信号通路,以及调控细胞增殖、凋亡的Hippo信号通路。(1.3)三个实验组间共有112个差异表达基因,功能主要富集在MAPK信号通路和Nrf2信号通路。(2)动物实验。(2.1)与Control组相比,TBI组大鼠mNSS评分升高,空间学习记忆能力受损(表现为逃避潜伏期延长,目标象限所在时间缩短),DEX治疗降低了 TBI大鼠mNSS评分,改善了空间学习记忆能力。(2.2)从损伤后3 h起,TBI组大鼠外周血中氧化应激损伤标记物MDA和LDH水平较Control组升高,3d时最高,此后缓慢下降,DEX治疗降低各时间点大鼠外周血中氧化应激损伤标记物水平。(2.3)与Control组相比,TBI组大鼠脑组织神经营养因子BDNF表达下调,IGF-1表达轻度上调,DEX治疗显著增强BDNF和IGF-1的表达。(2.4)透射电镜显示,与Control组相比,TBI组大鼠脑组织自噬溶酶体数量增多,DEX治疗进一步增加了脑组织中自噬溶酶体数量。(2.5)Nrf2被抑制后,TBI大鼠脑组织神经营养因子BDNF和IGF-1表达被显著抑制,DEX对TBI大鼠脑组织神经营养因子表达的增强效应也被抑制。(2.6)Nrf2被抑制后,TBI大鼠脑组织自噬水平下降,表现为自噬相关标记物LC3Ⅱ和P62表达被下调;同时,DEX促进自噬的效果也被削弱。(2.7)P62过表达对TBI大鼠具有神经保护作用,表现为神经营养因子BDNF和IGF-1的表达显著上调;(2.8)P62过表达促进了 TBI大鼠脑组织Nrf2及其下游HO-1蛋白的表达。(3)细胞实验。(3.1)H2O2能够浓度依赖地降低PC12细胞存活率和增加细胞凋亡,其中以200 μM的浓度降低细胞活力和促进细胞凋亡效果最为显著。(3.2)不同浓度的 DEX(0.1 μM、10 μM、50 μM、100 μM、150 μM 和 200 μM)对PC12细胞活力无明显影响,较高浓度的DEX(100 μM、150 μM和200 μM)能够显著降低H2O2引起的细胞凋亡。(3.3)H2O2组细胞内ROS含量和细胞凋亡比例显著高于Control组,DEX治疗能够有效降低细胞内ROS含量和细胞凋亡水平。(3.4)与Control组相比,H2O2组OCR显著下降,DEX治疗增加了细胞OCR。(3.5)H2O2处理后,PC12细胞内Nrf2通路相关蛋白(Nrf2和HO-1)和自噬相关蛋白(P62和LC3Ⅱ)表达上调,DEX治疗进一步促进了上述蛋白的表达;其中,与H2O2组相比,DEX胞浆Nrf2蛋白表达水平显著增强,胞核Nrf2蛋白表达水平也高于H2O2组,但两组间差异无统计学意义。(3.6)与Control组相比,H2O2组中Nrf2 mRNA表达水平无明显变化,P62 mRNA表达水平轻度上调,DEX治疗组中,Nrf2和P62 mRNA表达水平都显著高于H2O2组。(3.7)免疫荧光结果显示,H2O2处理后,细胞内Nrf2蛋白表达量增加,出现向细胞核转位现象,DEX治疗进一步促进了 Nrf2的表达和向胞核转位情况;(3.8)H2O2处理组中,LC3Ⅱ 阳性细胞比例增加,DEX治疗进一步促进了 LC3Ⅱ的表达,使LC3Ⅱ 阳性细胞比例显著多于H2O2组。(3.9)Nrf2被抑制后,H2O2诱导的PC12细胞损伤进一步加重,表现为细胞活力下降,细胞内ROS累积和细胞凋亡比例增加,DEX对PC12细胞氧化应激损伤的保护作用也被Nrf2抑制削弱;(3.10)Western Blot和免疫荧光结果显示,Nrf2抑制后,遭受氧化应激损伤的PC12细胞自噬水平下降,表现为自噬相关标记物LC3Ⅱ和P62表达下降,同时,DEX促进自噬的效应也被削弱。(3.11)P62过表达能够促进PC12细胞氧化应激模型的修复,表现为细胞活力增加,细胞内ROS累积和细胞凋亡比例下降,同时,Nrf2抑制对PC12细胞氧化应激损伤的加重能够被P62过表达部分纠正;(3.12)Western Blot和免疫荧光结果显示,P62过表达促进Nrf2及其下游HO-1蛋白的表达。[结论](1)TBI损伤和DEX治疗后,大鼠脑组织mRNA表达谱发生变化,MAPK信号通路与Nrf2信号通路可能与DEX在TBI中的神经保护作用密切相关。(2)DEX对大鼠TBI损伤和PC12细胞氧化应激损伤具有神经保护作用。(3)DEX可能是通过促进氧化应激产物的清除和增强自噬水平发挥神经保护作用。(4)DEX神经保护作用的机制可能与Nrf2介导的抗氧化应激及其对P62蛋白的影响密切相关。