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目的:
脑卒中是当今世界上最重要的致死性疾病之一,中国人群脑卒中发病率、死亡率在总死亡中所占比例,城市为20%,农村为19%。而在脑卒中中,缺血性中风占80%以上。临床上处理脑缺血性损伤的原则是尽早恢复血液再灌注,然而近年来发现,恢复缺血区的血供后,在一定程度上反而更加重了缺血性脑损伤,使脑细胞死亡数量进一步增加,加重病情,这种血流再通后引起的继发性损伤称为脑缺血再灌注损伤(cerebral ischemia reperfusion injury CIRI),脑缺血再灌注损伤的存在使脑组织的功能障碍和结构损伤更严重,死亡率更高,大大降低了治疗效果,引起世人的广泛关注,成为近年来脑缺血研究的一个热点。
脑缺血再灌注损伤是一复杂的病理生理过程,其具体机制目前尚不完全清楚。近年来的研究发现,脑血流中断和再灌注使脑的细胞产生损伤是一个快速的级联反应,这个级联反应包括许多环节,如能量障碍、氧自由基的大量释放、细胞酸中毒、兴奋性氨基酸释放增加、细胞内钙失稳态、自由基生成、凋亡基因激活等。这些环节互为因果,彼此重叠,并相互联系,形成恶性循环,最终导致细胞凋亡或坏死。本文旨在通过理论、实验、临床诸方面研究,以探讨盐酸戊乙奎醚对大鼠局灶性脑缺血模型神经细胞的保护效应与机制,为防治缺血性脑病更为深入的医药研究提供理论依据。
实验方法:
采用实验手段,探讨盐酸戊乙奎醚对大鼠局灶性脑缺血模型神经细胞保护效应及其机制。在复制大鼠局灶性脑缺血病理模型的基础上,将实验动物SD大鼠(250g~300g),分为假手术组、模型组、盐酸戊乙奎醚高剂量组、盐酸戊乙奎醚中剂量组、盐酸戊乙奎醚低剂量组、东莨菪碱组。假手术组:仅分离右侧大脑中动脉不夹闭;模型组:脑缺血再灌注前后不行任何治疗措施;盐酸戊乙奎醚低剂量组:在缺血前20min ip盐酸戊乙奎醚0.026mg/kg;盐酸戊乙奎醚中剂量组:在缺血前20min ip盐酸戊乙奎醚0.08mg/kg;盐酸戊乙奎醚高剂量组:在缺血前20minip盐酸戊乙奎醚0.24mg/kg;东莨菪碱(Sco)组:在缺血前20min ip东莨菪碱0.1mg/kg,大鼠缺血再灌注24h后作相应处理,取样本,进行各项检测实验。运用光镜与电镜观察各组脑组织神经细胞损害情况,通过比较各组脑梗塞体积,探讨盐酸戊乙奎醚对局灶性脑缺血神经元损伤的保护效应;通过免疫组化实验,计算各组神经元TUNEL染色及Bcl-2、Caspase-3免疫组化染色阳性细胞数,探讨盐酸戊乙奎醚对大鼠局灶性脑缺血神经元凋亡及其相关基因表达的影响;对各组氧自由基相关物进行检测,其中SOD检测用黄嘌呤氧化酶法,MDA检测用TBA显色法,探讨盐酸戊乙奎醚对大鼠局灶性脑缺血脑组织中氧自由基的影响;用氨基酸分析仪测定各组兴奋性氨基酸的含量,探讨盐酸戊乙奎醚对大鼠局灶性脑缺血脑组织中兴奋性氨基酸的影响。
选取1日龄Wistar新生大鼠,雌雄不限,75%乙醇消毒后,剥离头皮及颅骨,取出完整脑组织,钝性分离海马,原代培养大鼠海马神经元。根据再灌注不同时间(1h,6h,12h,24h)及药物不同浓度(1.6μmol· L-1,0.4μmol·L-1,0.1μmol·L-1)将神经元随机分4大组:①正常对照组:正常换液培养。②低糖低氧再灌注损伤组:换以无糖Hank’s液后置于缺氧盒中,并向内通入100%N2作用2h后,换以完全培养基模拟体内缺血再灌注的过程。③药物处理组:换以无糖Hank’s液以后分别加入低、中、高三个浓度的盐酸戊乙奎醚,其他处理同②组。④MK-801对照组:换以无糖Hanks液以后加入MK-801,其他处理同②组。每组细胞均在倒置相差显微镜下动态观察低糖低氧再灌注不同时间一般形态学变化,RT-PCR半定量检测NMDA受体NR1亚基mRNA的表达,本实验选用大鼠的海马神经元作为研究对象,建立缺糖缺氧再灌注模型,RT-PCR法测定缺糖缺氧再灌注海马神经元NMDA受体NR1亚基mRNA表达,探讨盐酸戊乙奎醚对缺糖缺氧大鼠海马神经元NMDA受体的作用。
实验结果:
光镜下可见模型组空泡形成明显,部分神经元周围间隙扩大,神经细胞死亡多,残存细胞少,盐酸戊乙奎醚组神经细胞较为致密,胞浆浓缩较轻,神经细胞死亡减少;对细胞的超微结构的电镜观察发现,模型组细胞结构严重破坏,坏死与凋亡两种细胞死亡形态均出现,盐酸戊乙奎醚组细胞结构较完整;与模型组比较,盐酸戊乙奎醚组脑梗塞体积显著减小(P<0.05);与假手术组对比,模型组脑组织TUNEL染色、Caspase-3免疫组化染色阳性细胞数升高(P<0.001),Bcl-2免疫反应阳性细胞数下降(P<0.001);与模型组对比,盐酸戊乙奎醚组降低脑组织TUNEL染色阳性细胞数与Caspase-3免疫反应阳性细胞数,增加Bcl-2免疫反应阳性细胞数(P<0.001);盐酸戊乙奎醚能提高缺血后脑组织中SOD活性并降低MDA含量;与假手术组对比,模型组脑组织Glu、Asp、Gly、 GABA含量升高(Pglu=0.012,Pasp<0.001,Pgly<0.001,PGABA=0.003),与模型组对比,盐酸戊乙奎醚三个剂量组均可降低脑组织Glu、Asp、Gly含量(P<0.05),盐酸戊乙奎醚三剂量组能降低脑组织GABA含量,但差异无显著性。RT-PCR结果显示除缺糖缺氧再灌注1h组各药物作用不明显,盐酸戊乙奎醚低、中、高浓度及MK-801在其他再灌注时间点均降低NR1亚基mRNA表达。
结论:
1、盐酸戊乙奎醚减轻大鼠局灶性脑缺血模型神经细胞的损害,对脑缺血神经细胞有保护效应。
2、盐酸戊乙奎醚能通过影响凋亡相关基因的表达,对抗大鼠局灶性脑缺血后神经细胞的凋亡变化,从而产生对脑缺血后神经细胞的保护作用。
3、盐酸戊乙奎醚能调控缺血后脑组织中SOD活性与MDA含量,从而减弱自由基的毒性反应。
4、盐酸戊乙奎醚可调控缺血后脑组织中兴奋性氨基酸含量,拮抗兴奋性氨基酸的毒性反应,从而起到对神经细胞的保护作用。
5、盐酸戊乙奎醚减少NMDA受体NR1亚基mRNA的表达,盐酸戊乙奎醚可能通过作用于NMDA受体减轻海马神经元缺血缺氧再灌注损伤发挥脑保护作用。