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目的:探讨急性癫痫脑损伤对大鼠海马CA3区神经元形态学改变的影响。bcl-2、Caspase-3蛋白在不同时间点的表达变化、超微结构的改变,了解bcl-2、Caspase-3蛋白、线粒体、细胞核的改变与癫痫脑损伤的关系。
方法:成年雄性SD大鼠44只随机分为对照组、模型组,模型组又分为3h、6h、24h组,每组11只。模型组作马桑内酯侧脑室微量注射(50μg/kg体重);对照组大鼠给予侧脑室注射同等剂量的生理盐水,于注射后6h取材。凡癫痫持续时间未达到预定要求或中途死亡的大鼠从本实验中排除。癫痫发作程度参照Racine(0~V级)评级标准,达到Ⅲ级改变以上定为癫痫发作,痫性发作持续超过30 min为致痫成功。模型组各组均观察到癫痫发作Ⅳ级及其以上,致痫成功,对照组未见发作。所有动物在相应时间点经常规灌注固定、取材和制片(石蜡切片、超薄切片),进行HE染色、免疫组化染色和电镜观察,结果经SPSS13.0软件系统统计分析。
结果:
1.对照组大鼠海马CA3区神经元呈带状分布,数量较多,排列整齐,锥体细胞体积较大,核大而圆,位于细胞中央,染为淡蓝色;核仁、核膜清晰,胞质均匀,形态接近正常;模型3h组海马CA3区神经元形态与对照组相似;模型6h组锥体细胞大部分呈圆形或椭圆形,其间夹杂有少量三角形或不规则形的细胞;模型24h组细胞排列紊乱,胞体收缩呈三角形或极不规则,胞浆红染以及胞核固缩,结构不清,细胞丢失明显。
2.bcl-2蛋白着色于细胞质,在对照组大鼠海马CA3区的锥体细胞层中,bcl-2蛋白有一定量的基础表达,呈弧形条带分布,细胞多为圆形或类圆形,大小较一致,呈棕黄色;与对照组相比,模型3h组大鼠bcl-2蛋白免疫反应产物的染色强度(IOD值)升高、阳性细胞数增多(P<0.05);与对照组和模型3h组相比,模型6h组大鼠bcl-2蛋白在CA3区锥体神经元的IOD值显著增加、阳性细胞数亦明显升高(P<0.05);模型24组小时bcl-2蛋白的免疫反应产物的IOD值及阳性神经元数均较模型6h组降低(P<0.05),但此时亦高于对照组(P<0.05)。
3.Caspase-3的免疫组化染色多在胞浆或胞核,对照组组中Caspase-3的阳性神经元数很少,IOD值较小,多为胞浆着色;模型3h组的Caspase-3的阳性免疫反应产物与对照组相比,IOD值、阳性细胞数变化不是很明显(P>0.05);随着时间的延长,多转为胞核着色,模型6h组免疫反应产物的染色较深、阳性细胞数较多,与模型3h、对照组相比,差异具有统计学意义(P<0.05);模型组24h中的IOD值及阳性神经元细胞数均高于其他各组,此时亦为明显的胞核着色,差异显著(P<0.05)。
4.电镜下对照组大鼠海马内神经元形态正常,核及核膜、线粒体结构清晰、完整;模型3h组在致痫后有不同程度的损伤,表现为间隙肿胀(特别是嵴部分),严重者伴线粒体膜崩解,模型6h组及24h组线粒体的损伤与模型3h组相似;细胞核的改变不是很明显,仅在模型24h组观察到核膜的溶解。
结论:
1.癫痫发作6h时,bc1-2蛋白在海马CA3区表达增强,说明癫痫发作时,bc1-2的表达增加是机体的一种内源性的抗凋亡机制被活化;24h时表达强度降低,但高于对照组,提示这种保护机制是有限的;
2.Caspase-3在癫痫后神经元损伤过程中发挥重要作用;
3.线粒体的损伤可能是癫痫发作后神经元损伤的关键性环节;
4.模型24h组神经元的细胞核核膜出现了溶解,提示此时细胞核出现了损伤,这与HE染色结果相符;而Caspase-3的高表达早于细胞核改变的时间,可见Caspase-3活性检测比较凋亡的其它形态学检测更能较早地监测出凋亡,为治疗性的凋亡干预提供更为准确的时间窗;也为判断SE后凋亡干预措施是否有效提供了可靠的观察指标。