壳寡糖对新生大鼠酒精性神经损伤的缓解作用研究

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大脑发育期的酒精暴露可以引起一系列中枢神经发育损伤,可能会导致胎儿酒精谱系综合症(Fetal alcohol spectrum disorder,FASD)。酒精暴露对发育中的中枢神经系统造成多种影响包括影响脑容量,损害海马,皮层和小脑等大脑区域的发育,引起脑部氧化应激损伤和炎症反应,引起脑部神经细胞广泛的非正常死亡,并对认知和学习记忆能力产生重要影响。壳寡糖(Chitooligosaccharide,COS)为天然碱性氨基寡糖,由于其良好的水溶性、易降解和极其微小的细胞毒性受到广泛关注。COS具有多种生理活性,如抗氧化、抗炎、免疫调节以及神经保护活性等。COS具有良好的血脑屏障穿透能力,能够直接到达大脑发挥其神经保护作用。本论文探究COS对酒精诱导的新生大鼠神经损伤的缓解作用,为进一步开发利用壳寡糖的神经保护活性提供理论依据。本论文的主要研究内容与结果如下:(1)通过对新生SD大鼠在出生后第5-9天连续进行酒精灌胃处理,建立胎儿酒精谱系综合症模型,酒精造模前分别进行COS干预和二十二碳六烯酸干预,在出生后第21-26天进行行为学实验。通过测定饲养过程中新生大鼠体重、脑重、行为学实验数据,并对新生大鼠脑组织进行病理组织学检查,分析新生大鼠体重增长情况,大脑发育和形态变化以及学习记忆能力状况。结果表明:COS可以缓解酒精暴露导致的新生大鼠体重增长滞缓、减轻酒精对新生大鼠大脑发育造成的损伤;改善酒精暴露导致的新生大鼠大海马区和皮质区神经细胞凋亡与变形;显著降低新生大鼠在Morris水迷宫中逃避潜伏期,提高目标象限停留时间,增加穿越目标平台的次数,改善酒精暴露导致的新生大鼠学习记忆和认知障碍。(2)在新生大鼠胎儿酒精谱系综合症模型中研究了COS对酒精暴露导致的大脑中脑神经营养因子(Brain derived neurotrophic factor,BDNF)和神经递质异常的干预作用。通过测定大鼠脑组织中BDNF、乙酰胆碱(Acetycholine,A-Ch)、乙酰胆碱酯酶(Acetylcholin esterase,A-ch E)水平的变化,分析新生大鼠的中枢神经系统发育环境和神经递质代谢情况。结果表明:COS可以缓解酒精暴露导致的BDNF含量降低,抑制酒精暴露所导致的新生大鼠脑组织中神经递质A-Ch的降低以及A-ch E提高,维持神经信号的正常传递。(3)在新生大鼠胎儿酒精谱系综合症模型中研究了COS对酒精暴露诱导大脑氧化应激损伤的干预作用。通过测定脑组织中谷胱甘肽(Glutathione,GSH)、丙二醛(Malondialdehyde,MDA)水平和超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活力、过氧化氢酶(Catalase,CAT)活力以及总抗氧化能力(Total antioxidant capacity,T-AOC)活力、核因子E2相关因子(NF-E2-related factor 2,Nrf2)蛋白表达和P53、氨基末端激酶(Jun N-terminal kinases,JNK)m RNA表达来观察新生大鼠的脑组织氧化损伤情况。结果表明:COS干预可以提高新生大鼠脑组织中GSH水平,降低MDA含量,提高的SOD、CAT、T-AOC活力,抑制P53,JNK在m RNA水平上的表达,显著提高Nrf2的蛋白表达,缓解酒精暴露导致的新生大鼠脑组织中的氧化损伤。以上研究说明COS可能通过抑制P53和JNK的表达和提高Nrf2的表达来抑制酒精暴露所导致的氧化应激,进而缓解发育中新生大鼠脑组织的神经细胞凋亡。(4)在新生大鼠胎儿酒精谱系综合症模型中研究了COS对酒精暴露诱导的炎症损伤的干预作用及机制。通过测定COS干预后新生大鼠脑组织中炎症因子水平的变化,测定炎症介质的表达,探究壳寡糖对酒精诱导造成新生大鼠脑组织炎症损伤的调节作用。结果表明:COS可以降低脑组织中白介素6(Interleukin-6,IL-6)、肿瘤坏死因子(Tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)水平,提高IL-10水平;此外,COS可以通过下调IL-1β、IL-4、IL-5、环氧合酶(Cyclooxygenase,COX-2)和诱导型一氧化氮合酶(Inducible nitric oxide synthase,i NOS)m RNA表达,从而缓解酒精暴露诱导的新生大鼠脑组织炎症损伤。(5)在新生大鼠胎儿酒精谱系综合症模型中研究了COS通过影响固有的酒精诱导神经细胞凋亡通路的激活来抑制神经细胞凋亡。结果表明,COS可有效抑制酒精暴露引起的γ-氨基丁酸受体(Gamma-aminobutyric acid receptor,GABAR)激活表达,提高N-甲基-D-天门冬氨酸受体(N-Methyl-D-Aspartate receptor,NMDAR)的表达。此外,COS干预显著抑制了Cleaved Caspase-3和Caspase-3的表达,抑制了Bax表达的激活和Bcl/2的下调。因此,本研究结果表明COS能够通过调节GABAR、NMDAR和Bcl/2-Bax-Caspase-3信号通路来缓解酒精暴露所导致的新生大鼠脑神经细胞凋亡,缓解新生大鼠的学习记忆与认知障碍。
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