[Gly14]—Humanin对局灶性脑缺血再灌注损伤大鼠自由基代谢的影响及机制研究

来源 :中国现代医生 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuyu9603
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  [摘要] 目的 探討[Gly14]-Humanin(HNG)预处理对局灶性脑缺血再灌注损伤后大鼠自由基代谢的影响,分析相关的神经功能保护机制。 方法 将64只健康雄性SD大鼠随机分为HNG组、生理盐水组、模型组及假手术组,每组16只。采用改良的Zea-longa线栓法建立大脑中动脉缺血再灌注损伤模型,生理盐水组与假手术组大鼠术前3 d给予3 μL生理盐水连续3 d尾静脉注射,每日1次;HNG组给予100 nmol/L HNG 5 μL,而模型组除正常饲养外术前不接受任何处理。各组大鼠在缺血2 h再灌注24 h后检测脑组织谷胱甘肽(GSH)及丙二醛(MDA)的含量水平、超氧化物歧化酶(SOD)的活性,原位末端标记染色观察凋亡细胞数并进行统计学分析。 结果 与假手术组相比,其余三组大鼠的GSH含量水平及SOD的活性均降低,而MDA含量水平及细胞凋亡率升高,差异均有显著性(P<0.01~0.05);与生理盐水组及模型组比较,MDA含量水平及细胞凋亡率均降低,而HNG组大鼠的GSH含量水平及SOD的活性均升高,差异均有显著性(P<0.01~0.05)。 结论 HNG预处理减轻脑缺血再灌注损伤过程中的增加脑组织抗氧化物质SOD的活性及GSH含量水平,减少神经细胞的凋亡。
  [关键词] 脑缺血再灌注;[Gly14]-Humanin;自由基;细胞凋亡
  [中图分类号] R743 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701(2018)19-0031-04
  Effect and mechanism of [Gly14]-Humanin on free radical metabolism in rats with focal cerebral ischemia-reperfusion injury
  WANG Sa1 YU Zhi2 YU Hao3 HE Long1 YOU Wenting1 JIANG Tian1
  1.Department of Neurology, the First People’s Hospital of Wenling City in Zhejiang Province, Wenling 317500, China;2.Department of Neurology, the First People’s Hospital of Chun’an County in Zhejiang Province, Chun’an 311700, China; 3.Department of Neurology, the Second Affiliated Hospital of Zhejiang University School of Medcine, Hangzhou 310000, China
  [Abstract] Objective To investigate the effect of [Gly14]-Humanin (HNG) preconditioning on free radical metabolism in rats with focal cerebral ischemia-reperfusion injury and to analyze the related mechanisms of neuroprotection. Methods 64 healthy male SD rats were randomly divided into HNG group,saline group, model group and sham operation group, with 16 rats in each group.The model of middle cerebral artery ischemia-reperfusion injury was established by the modified Zea-longa suture method. The rats in the normal saline group and the sham operation group were injected with saline 3 μL/day through tail vein for 3 days.HNG group was given 100 nmol/L HNG with 5 μL. The model group did not receive any preoperative treatment except for normal feeding.The activity of superoxide dismutase(SOD), glutathione(GSH) and malondialdehyde(MDA) level in brain tissue of rats were measured after ischemia for 2h and reperfusion for 24 h, and the number of apoptotic cells was observed by in situ end labeling staining in each group. Results Compared with the sham operation group, SOD activity and GSH level in the other three groups decreased significantly, while MDA level and apoptosis rate increased significantly(P<0.01-0.05). Compared with the saline group and model group, SOD activity and GSH level in HNG group increased significantly, while the level of MDA and the apoptosis rate in HNG group were significantly lower(P<0.01-0.05). Conclusion HNG pretreatment can reduce the upward SOD activity and GSH level in brain tissue during process of ischemia-reperfusion injury and reduce the apoptosis of nerve cells.   [Key words] Cerebral ischemia-reperfusion; [Gly14]-Humanin; Free radicals; Apoptosis
  既往研究已表明[1-3],脑组织缺血、缺氧后造成组织内氧自由基产生增加,清除能力下降,从而造成胶质细胞的增生和神经细胞不可逆的凋亡,故认为自由基引发的过氧化反应是导致中枢神经细胞缺血损伤后继发损害的主要病理机制之一。同时,相关国内外研究[4-7]进一步提示给予自由基清除剂治疗后,在减轻氧自由基水平的同时可减轻继发性脑损伤,并改善临床预后。
  最近文献报道,[Gly-14]-Humanin(HNG)对减少损伤侧大脑半球的梗死体积并改善小鼠大脑中动脉闭塞所致的脑缺血的运动障碍具有重要意义[9];此外,有研究人员揭示了HNG对Aβ(25-35)诱导PC12细胞凋亡具有保护作用,并且发现其与抑制细胞凋亡相关GSK-3β/PI3K-Akt信号途径有关[10],但神经保护具体机制仍不十分明确。本研究应用Humanin衍生物HNG对脑缺血再灌注损伤的大鼠进行预处理,观察其对大脑中动脉缺血再灌注大鼠脑组织氧自由基含量水平及细胞凋亡影响,继续探讨HNG对脑缺血再灌注氧化应激损伤的保护作用及其相关机制,为脑梗死的临床防治研究提供重要的药理依据。
  1 对象与方法
  1.1 研究对象
  1.1.1 实验动物与分组 健康SD大鼠64只,雄性,体重(275±20)g,SPF级,购自浙江大学医学院实验动物中心,许可证号:SYXK(浙)2010-0178。采用随机数字表法分为生理盐水组(16只)、HNG组(16只)、模型组(16只)及假手术组(16只)。
  1.1.2 主要试剂、药物与仪器 SOD活性,MDA及GSH含量测定试剂盒(南京建成生物工程有限公司,批号2870702);[Gly14]-Humanin(Sigma公司,美国,批号90161220);原位末端标记(TUNEL)试剂盒(Sigma公司,美国,批号20973559);Labo fuge 400R高速低温离心机(Heraeus公司,德国),FSH-2型高速电动匀浆器(江苏金坛医疗仪器厂)等。
  1.2 研究方法
  1.2.1 大脑中动脉缺血-再灌注损伤模型的复制及预处理 参考改良的Zea-longa[11]法,采用线栓復制大鼠左侧大脑中动脉阻塞(MCAO)再灌注损伤,缺血2 h后直接外拉尼龙线栓使其球端回至颈外动脉内即可完成再灌注,假手术组在术中只暴露和分离出左侧颈外动脉(ECA)、颈总动脉(CCA)及颈内动脉(ICA),不插入尼龙线栓。剔除标准:镜下观察无缺血病理改变者;并发蛛网膜下腔出血者;未到观察时间点死亡者。模型成功判断标准:大鼠苏醒后提尾悬拉后出现右前肢蜷缩屈曲;左侧Horner征,爬行时向右侧跌倒或转圈。建立模型过程中共有3只被剔除,均由备养的SD大鼠补充。模型组除正常饲养外术前不接受任何处理,而HNG组大鼠术前5 d给予100 nmol/L HNG 5 μL[12]连续尾静脉注射,每日1次;假手术组与生理盐水组给予生理盐水5 μL。
  1.2.2 检测脑组织匀浆液GSH及MDA含量、SOD活性 4组大鼠随机各抽取8只,距额叶前端4.0 mm和8.0 mm处切片,取中间6.0 mm厚的脑组织块,然后沿此脑块矢状缝两侧旁开约1.5 mm处,从上至下切除两侧大脑半球的正中部分,将左半部制备成10%的匀浆液待测。采用二硫代二硝基苯甲酸法检测GSH含量;硫代巴比妥酸法测定MDA含量;黄嘌呤氧化酶法测定SOD活力。具体操作步骤严格按照试剂盒说明书进行。
  1.2.3 观察缺血区神经细胞凋亡 分别取4组其余8只大鼠麻醉成功后即行生理盐水200 mL快速心脏灌洗,续用4℃,4%多聚甲醛溶液300 mL灌注;迅速取出脑组织后浸泡于10%的甲醛溶液中,按常规脱水,透明,石蜡包埋,于视交叉处从前至后连续冠状切片进行TUNEL染色,操作步骤按试剂盒说明书进行。在高倍镜视野(×400)下,细胞核中显示棕黄染色颗粒者即为凋亡细胞,每只大鼠观察5张切片,在图像分析系统上随机计数5个不重复视野中的凋亡细胞数及细胞总数,细胞凋亡率=凋亡细胞数/细胞总数×100%。
  1.3 统计学处理
  采用SPSS19.0统计软件对实验所得的具体数据进行分析,各项数据用均数±标准差(x±s)表示,两组间差异采用LSD-t检验,多组间差异采用单因素方差分析(ANOVA);以P<0.05为差异有统计学意义。
  2 结果
  2.1 各组大鼠脑组织GSH及MDA含量,SOD活性的比较
  与假手术组大鼠相比,HNG组、生理盐水组及模型组脑组织MDA含量水平升高,而SOD的活性及GSH含量水平均降低,差异有显著性(P<0.01~0.05);而HNG组MDA含量水平低于模型组及生理盐水组,而GSH含量及SOD的活性水平高于生理盐水组及模型组,差异亦具有显著性(均P<0.05);生理盐水组及模型组GSH含量水平、SOD的活性及MDA含量水平相仿,差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。
  2.2 各组大鼠脑组织凋亡细胞表达的比较
  光镜下显示假手术组大鼠脑组织未见明显的凋亡细胞表达(封三图1A),生理盐水组及模型组凋亡细胞较多表达(封三图1B、C),而HNG组大鼠脑组织凋亡细胞较生理盐水组及模型组有所减少(封三图1D)。与假手术组相比,HNG组、生理盐水组及模型组凋亡细胞数增多,差异具有统计学意义(均P<0.05);而HNG组大鼠凋亡细胞数低于生理盐水组及模型组,差异亦具有统计学意义(均P<0.05);模型组与生理盐水组细胞凋亡率的差异比较无显著性(P>0.05)。见表1。
  3 讨论   临床实践中发现,在急性脑缺血性脑卒中发生后早期静脉应用尿激酶或重组人组织型纤溶酶原激活物(rt-PA)静脉溶栓恢复血液灌流时,部分患者神经功能缺损症状反而加重,其中氧化应激导致神经细胞凋亡是脑缺血再灌注损伤的重要机制[13-16]。脑缺血再灌注时,神经细胞重新获取血液供应,但在改善脑血流及皮脂功能的同时却产生大量的氧自由基,进而对细胞膜造成继发性损害。脑组织氧自由基反复攻击多不饱和脂肪酸,不断生成MDA导致脂质过氧化程度增高,引起细胞膜结构的破坏,其含量的高低反映神经细胞脂质过氧化反应的水平[17]。
  但正常情况下,机体内还存在天然的氧自由基清除系统,如超氧化物歧化酶(SOD)及谷胱甘肽系统等。其中后者是脑内重要的防御系统之一,包括谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、氧化型谷胱甘肽(GSSH)、还原型谷胱甘肽(GSH)及谷胱甘肽还原酶(GR),而自由基及过氧化物与GSH结合能对抗氧自由基对巯基的破坏,从而保护细胞膜中含巯基的蛋白质和含巯基的酶。此外,作为活性氧专一的特效底物诱导酶,SOD能专一地将超氧阴离子自由基歧化为H2O2和O2,对生物体内的氧化与抗氧化平衡发挥至关重要的作用,故其活力的高低也可部分反映机体清除自由基的能力[18],代表人体内自由基代谢状态的重要指标之一。
  近期大量的体外实验表明,HNG不仅能保护各类应激对细胞造成不可逆的损伤,包括脂多糖诱导的原代星形胶质细胞炎症反应及缺氧/再灌注(hypoxia/reperfusion,I/R)诱导的小鼠原代皮质神经细胞凋亡等[19],还能有效地抑制多种阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)相关致病因子(如胸膜肺炎放线杆菌抗体及黄素腺嘌呤二核苷酸基因突变等)诱发的非神经细胞和神经细胞的凋亡。有关学者进一步证实HNG还能减少小鼠缺血性脑卒中大脑半球的梗死体积并改善诱导的神经功能缺损[3]。此外,体内实验也证明HNG不仅能改善AD转基因小鼠的学习记忆能力[20],还能改善β-淀粉样肽相关因子诱导的神经记忆功能的损害[10]。
  实验结果表明,经HNG预处理的大鼠脑组织MDA含量水平低于模型组及生理盐水组,而SOD的活性及GSH含量水平高于模型组及生理盐水组,差异亦具有显著性(均P<0.05),生理盐水组与模型组GSH及MDA含量水平、SOD的活性基本持平,差异无显著性(P>0.05),提示HNG可通过负性调节脑组织氧化应激反应,降低氧自由基含量水平并增强氧自由基的清除能力。
  細胞凋亡(apoptosis)是一个机体维持自身稳定的复杂生理调节机制,是细胞内外因素激活细胞本身自杀性程序而引起的一种细胞死亡形式,涉及到一系列基因的激活、表达及调控等作用。本实验TUNEL染色结果比较表明,经HNG预处理的大鼠缺血半暗带中细胞凋亡率显著下降(P<0.01~0.05),而模型组及生理盐水组大鼠脑组织凋亡细胞较多表达,表明脑组织缺血再灌注后造成组织内氧自由基产生增加,清除能力下降,导致氧自由基聚集,从而诱导神经细胞凋亡,故氧自由基的产生和释放所致应激是造成中枢神经细胞损伤后继发性病理损害的主要机制及关键步骤之一,而HNG具有明显的延缓或阻止缺血再灌注损伤后大鼠脑组织缺血区域细胞凋亡的启动和表达,这对脑缺血再灌注损伤的临床防治提供了重要的药理学基础。
  综上所述,HNG预处理不仅可增加脑组织抗氧化物质SOD的活性及GSH含量水平,且抵制神经细胞的凋亡,从而改善神经功能缺损程度,为其防治缺血性脑血管疾病的临床应用提供一定的理论参考。
  [参考文献]
  [1] Guo MF,Yu JZ,Ma CG. Mechanisms related to neuron injury and death in cerebral hypoxic ischaemia[J].Folia Neuropathol,2015,49(2):78-87.
  [2] 刘德凯,魏妮德,徐飞爱,等.局灶性脑缺血再灌注损伤大鼠氧自由基水平的表达及意义[J].重庆医学,2011, 33(23):3541-3544.
  [3] 于强德,华斯诶,姚文第,等.急性脑梗塞患者血浆SOD活性和MDA含量变化与预后相关性研究[J].临床神经病学,2012,26(4):56-58.
  [4] Wong CH,Crack PJ.Modulation of neuro-inflammation and vascular response by oxidative stress following cerebral ischemia-reperfusion injury[J].Curr Med Chem,2014, 15(1):12-14.
  [5] Grienberger HJ,Pillai DR,Schlachetzki F,et al. Detection of free radicals by isolated perfusion of the rat brain following hemorrhagic stroke:A novel approach to cerebrovascular biomarker research[J].Exp Brain Res,2010, 206(3):311-317.
  [6] 宋祖军,余厚友,刘健,等.大鼠颅脑损伤后一氧化氮合酶和内皮素的变化及依达拉奉对其的影响[J].中华神经医学杂志,2008,7(1):33-35.
  [7] Wang GH,Jiang ZL,Li YC,et al.Free-radical scavenger edaravone treatment confers neuroprotection against traumatic brain injury in rats[J].J Neurotrauma,2011,28(10):2123-2134.   [8] Matsuoka M.Humanin signal for Alzheimer’s disease[J].J Alzheimers Dis,2011,24(2):27-32.
  [9] Chai GS,Duan DX,Ma RH,et al. Humanin attenuates Alzheimer-like cognitive deficits and pathological changes induced by amyloid beta-peptide in rats[J]. Neurosci Bull,2014,30(6):923-935.
  [10] Miao J,Zhang W,Yin R,et al.S14G-Humanin ameliorates Abeta25-35-induced behavioral deficits by reducing neuroinflammatory responses and apoptosis in mice[J].Neuropeptides,2016,42:557-567.
  [11] Longa EZ,Weinstein PR,Carlson S,et al. Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats[J].Stroke,1989,20:84.
  [12] Hashimoto Y,Niikura T,Tajima H,et al.A rescue factor abolishing neuronal cell death by a wide spectrum of familial Alzheimer’s disease genes and Abeta[J]. Proc Natl Acad Sci USA,2001,98(11):6336-6341.
  [13] Wade Smith,Gene Sung,Sidney Starkman,et al.Safety and efficacv of mechanical embolectomy in acute ischemic stroke:Results of the MERCI trial[J].Stroke,2005, 36(7):1432-1438.
  [14] Linfert D,Chowdhry T,Rabb H. Lymphocytes and ischemia reperfusion injury[J]. Transplant Rev(Orlando),2009, 23(1):1-10.
  [15] Charriaut MC,Margaill I,Represa A,et al. Apoptosis and necrosis after reversible focal ischemia:An in situ DNA fragmentation analysis[J]. Cereb Blood Flow Metab,1996, 16(2):186-195.
  [16] Enokido Y,Hatanaka H.Apoptotic cell death occurs in hippocampal neurons cultured in a high oxygen atmosphere[J]. Neuroscience,1993,57:965-972.
  [17] Soane L,Li Dai W,Fiskum G,et al.Sulforaphane protects immature hippocampal neurons against death caused by exposure to hemin or to oxygen and glucose deprivation[J].J Neurosci Res,2012,88(6):1355-1363.
  [18] Danilov CA,Chandrasekaran K,Racz J,et al.Sulforaphane protects astrocytes against oxidative stress and delayed death caused by oxygen and glucose deprivation[J].Glia,2016,57(6):645-656.
  [19] Kaur N,Dhiman M,Perez-Polo JR,et al.Ginkgolide B revamps neuroprotective role of apurinic/apyrimidinic endonuclease 1 and mitochondrial oxidative phosphorylation against Abeta-induced neurotoxicity in human neuroblastoma cells[J].J Neurosci Res,2015,93(14):938-947.
  [20] Liu F,McCullough LD.Middle cerebral artery occlusion model in rodents:Methods and potential pitfalls[J]. J Biomed Biotechnol,2013,20(11):464-466.
  (收稿日期:2017-12-26)
其他文献
[摘要] 目的 探讨瑞芬太尼全身麻醉中应用小剂量右美托咪定与氯胺酮对麻醉后痛觉过敏的影响。 方法 选取本院2014年1月~2015年6月择期手术全身麻醉患者96例,所有患者术中均采用瑞芬太尼复合异丙酚麻醉方式,随机将其分为A组、B组与C组各32例,A组患者麻醉前给予生理盐水10 mL,B组患者采用右美托咪定0.5 μg/kg,C组患者应用氯胺酮0.5 mg/kg,依次比较三组患者麻醉后痛觉过敏情况
[摘要] 目的 观察孟鲁司特钠联合沙美特罗替卡松粉吸入剂(50μg /500μg)(商品名:舒利迭)对老年慢性阻塞性肺疾病急性加重期(AECOPD)的治疗效果。 方法 112例老年AECOPD 患者,随机分为孟鲁司特钠联合舒利迭治疗组56例,对照组56例。治疗14 d后,评价所有患者的运动耐力、6 min步行距离、痰量、血气分析与肺功能指标第1秒用力呼气容积(FEV1.)、第1秒用力呼气容积占用力
胡伟俊坐在客厅的沙发上低着头一言不发,胡妈妈躲在卧室里小声抽泣,胡爸爸则站在窗户旁唉声叹气。原本平静的生活被谭豪一个电话打破了,谭豪邀请胡伟俊到千里之外的大城市共同创业。胡伟俊心动了,但是却被父母坚决反对。  父母的反对并非出于对儿子的不舍之情,而是因为两年前胡伟俊就被谭豪欺骗过。  谭豪与胡伟俊是大学同学彼此关系亲如兄弟。两年前两人大学毕业之后,谭豪给胡伟俊打电话说有个创业的好机会,胡伟俊毫不犹
[摘要] 目的 探讨外伤致死急救处理中容易漏诊的原因。方法 回顾性分析2006~2008年间与医疗有关的15例外伤致死已做尸解的病例资料。结果 最常见漏诊的疾病是颅脑损伤,其次是心血管损伤,再者为复合伤中的内脏出血,少见的情况是臀部刀伤导致髂内静脉的断裂。结论 在急救中应仔细判断病情,认真观察病情变化,及时结合各种检查,并及时准确诊断是急救成功的关键。  [关键词] 漏诊; 外伤致死; 尸解  [
[摘要] 目的 探讨微信公众平台对鼻咽癌放疗患者的治疗及护理依从性的影响。 方法 选取2015年12月~2016年9月在浙江省肿瘤医院接受根治性调强放疗的鼻咽癌患者80例,按入院时间顺序信封抽签法,随机分为治疗组和对照组,每组40例,对照组给予常规放疗护理干预,治疗组在常规干预的基础上通过微信平台发送相关干预知识,用自设依从性问卷对所有患者进行调查,比较两组的治疗依从情况和功能锻炼的效果。 结果
[摘要] 目的 探讨神经内分泌以及免疫学部分指标在EV71感染所致手足口病患儿病情评估中的价值。 方法 将我院收治的210例EV71感染所致小儿手足口病分为普通患儿112例(A组)、重症患儿57例(B组)和危重型患儿41例(C组);另选择同期在我院检查的健康患儿80例作为对照组;分别检测各组患儿皮质醇(COR)、β-内啡肽(β-EP)、免疫球蛋白、淋巴细胞亚群、B淋巴细胞、自然杀伤细胞(NK细胞)
[摘要] 目的 探讨多层螺旋CT(MSCT)联合后处理重建技术在创伤性胸骨骨折中的应用价值。 方法 对36例胸骨骨折患者行常规胸部容积扫描后,利用工作站对胸骨进行多平面重建(MPR)和容积再现法(VR)重组,由两位有经验的放射科医师对后处理图像进行观察,并与胸部X线片进行比较。 结果 36例中,胸骨体骨折28例,胸骨柄骨折7例,剑突骨折1例。X线片诊断胸骨骨折24例,漏诊12例,检出率为66.7%
【摘要】小组互动教学实现了“学生为中心”的理念,是一个动态发展的教与学相统一的过程,初中英语教学中应用施小组互动模式具有积极的教学效果。为探究小组互动模式在初中英语课堂教学中的应用,本文以教学实验的方法,通过教学实验设计与实施,分析教学效果,然后提出针对性的教学建议。  【关键词】初中英语;小组互动;教学实验  【作者简介】王敏,山东冠县教育和体育局。  一、引言  传统课堂教学中我们发现,学生多
[摘要] 目的 探讨脐血间充质干细胞(mesnchymal stem cells,MSCs)移植对脑梗死大鼠的影响及作用机制。 方法 体外培养脐血间充质干细胞并采用流式细胞仪检测细胞免疫表型,利用线栓法制作大鼠脑梗死模型;将120只大鼠随机分成MSCs移植组、对照组;对大鼠进行神经功能评价;Western-blot检测GFAP蛋白的表达。荧光显微镜观察大鼠海马结构变化及MSCs在大鼠脑内的分布。
[摘要] 目的 观察右美托咪定对七氟醚麻醉下小儿无肌松气管插管时瑞芬太尼半数有效血浆靶浓度(CP50)的影响。方法 择期全麻手术患儿51例,年龄3~6岁,ASAⅠ~Ⅱ级,随机分为右美托咪定组(D组,n=25)和对照组(C组,n=26)。D组和C组分别静脉输注右美托咪定0.5 μg/kg和生理盐水,吸入七氟醚维持呼气末浓度为2.7%,靶控输注瑞芬太尼,初始血浆靶浓度分别为3.5 ng/mL和4.0