木犀草对实验性脑缺血大鼠的脑保护作用及机制研究

来源 :河北医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:LILLER1010
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脑血管病是我国居民死亡的第一原因和成人残疾的第一原因,以缺血性脑血管病最为常见,具有发病率高、病死率高、致残率高、复发率高、恢复缓慢的特点。缺血后继发性脑损伤是患者的病情加重和影响预后的重要原因。近年来,脑缺血后脑损伤的病理生理机制研究已取得了重大进步,然而,临床治疗效果却非常有限。  脑梗死后的继发性脑损伤常导致病情加重,主要包括氧化应激、炎症反应、凋亡、细胞内钙超载、细胞毒性作用、活性氧及自由基等,这几种因素之间相互作用、相互影响,构成复杂的调控网络,形成恶性循环,造成一系列病理级联反应,其中过度炎症反应、氧化应激和凋亡存在于脑梗死后坏死和缺血区域,成为导致继发损伤的主要原因。因此,抗氧化应激、减轻炎症损伤、抑制凋亡成为治疗脑梗死的主要途径之一。  木犀草素(Luteolin)是一种天然黄酮类化合物,分子式为:C15H10O6,存在于多种植物中,因最初是从木犀草科(Resedaceae)木犀草属草本植物木犀草(ResedaodorataL)的叶、茎、枝中分离出而得名,具有多种药理活性,如抗炎、抗氧化、抑制凋亡、抗过敏、抗肿瘤、抗菌、抗病毒、增强免疫功能等多种生物学作用,其毒副作用低,具有良好的临床应用潜力。  本研究选用雄性Sprague-Dawley大鼠,应用改良Longa线栓法建立大鼠右侧大脑中动脉阻塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)模型。在大鼠永久性大脑中动脉阻塞所致的脑缺血模型上观察脑缺血后TLR4,TLR5,P38MAPK,ERK1/2,claudin-5,Bcl-2和Bax的表达,大脑皮层梗塞灶超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)与过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性及丙二醛(Malondiadehyde,MDA)的含量。确定缺血后与炎症反应、氧化损伤及凋亡的关系,并选用黄酮类化合物木犀草素进行干预,评价干预前后梗死体积、脑含水量、神经功能缺损评分,以及木犀草素对TLR4,TLR5,P38MAPK,ERK1/2,claudin-5,Bcl-2和Bax的表达信号通路的影响,研究木犀草素对缺血损伤后的脑保护作用机制进行初步探讨,并检测木犀草素对氧化应激标志物SOD,CAT活性和MDA含量的影响。本研究分三部分,现将各部分内容概述如下。  第一部分木犀草素对实验性脑缺血大鼠的抗氧化作用及机制研究  目的:观察实验性大鼠脑缺血损伤后不同时间点梗死体积、脑含水量、神经功能缺损评分,claudin-5的表达变化以及SOD,CAT的活性和MDA的含量。研究木犀草素对脑缺血大鼠的脑保护作用。探讨木犀草素抗氧化作用的相关机制。  方法:选用成年健康雄性Sprague-Dawley大鼠为研究对象,应用改良Longa线栓法制备大鼠右侧大脑中动脉梗塞模型(MCAO)。实验1:观察木犀草素的神经保护作用,梗塞后24 h和72 h分别观察神经功能缺损评分,脑含水量,梗塞体积。实验动物随机分为6组,假手术组(Sham),假手术后腹腔注射等量生理盐水+1%DMSO;手术组(MCAO),缺血术后腹腔注射等量生理盐水;溶剂对照组(MC+DM),缺血术后腹腔注射等量生理盐水+1%DMSO;木犀草素小剂量组(Luteolin-L),缺血术后腹腔注射木犀草素5 mg/kg;木犀草素中剂量组(Luteolin-M),缺血术后腹腔注射木犀草素10 mg/kg;木犀草素大剂量组(Luteolin-H),缺血术后腹腔注射木犀草素25 mg/kg。实验2:观察木犀草素的抗氧化功能。检测脑组织中超氧化物歧化酶(SOD),过氧化氢酶(CAT)的活性,丙二醛(MDA)含量的变化情况。实验动物随机分为5组,假手术组(Sham),手术组(MCAO),溶剂对照组(MC+DM),木犀草素中剂量组(Luteolin-M),木犀草素大剂量组(Luteolin-H)。实验3:观察脑缺血后木犀草素对血脑屏障的影响。实验动物随机分为5组,假手术组(Sham),手术组(MCAO),溶剂对照组(MC+DM),木犀草素中剂量组(Luteolin-M),木犀草素大剂量组(Luteolin-H)。各组取材前进行神经功能评分,干湿重法测定脑组织含水量,TTC染色评价脑梗死体积,分别用RT-qPCR的方法和Westernblot的方法检测缺血脑组织claudin-5 mRNA和蛋白水平的变化。  结果:  1 Sham组无神经功能缺损,神经功能缺损评分为0分;MCAO组和MC+DM组在24 h和72 h神经功能缺损评分均较严重,Luteolin-L组在24 h和72 h与MCAO组和MC+DM组相比没有明显降低神经功能缺损,差异无统计学意义(P>0.05),Luteolin-M组和Luteolin-H组在24 h和72 h与MCAO组和MC+DM组相比均可明显降低神经功能缺损,差异有统计学意义(P<0.05)。  2 Luteolin-L组在24 h和72 h与MCAO组和MC+DM组相比均没有明显降低脑含水量,差异无统计学意义(P>0.05),Luteolin-M组和Luteolin-H组在24 h和72 h与MCAO组和MC+DM组相比均可明显降低脑含水量,差异有统计学意义(P<0.05)。  3 Luteolin-L组在24 h和72 h与MCAO组和MC+DM组相比均没有明显降低脑梗死体积,差异无统计学意义(P>0.05),Luteolin-M组和Luteolin-H组在24 h和72 h与MCAO组和MC+DM组相比均可明显降低脑梗死体积,差异有统计学意义(P<0.05)。我们可以看到木犀草素在每天10 mg/kg(Luteolin-M)和25 mg/kg(Luteolin-H)时发挥更好的治疗作用,因此,下面的研究集中在10 mg/kg和25 mg/kg。  4 Western blot中,与MCAO组和MC+DM组比较,Luteolin-H组在24 h和72 h均可明显增加claudin-5的蛋白表达,差异有统计学意义(P<0.05)。Luteolin-M组只在72 h可明显增加claudin-5的蛋白表达,差异有统计学意义(P<0.05)。  与Western blot的结果一致,Luteolin-H组在24 h和72 h与MCAO组和MC+DM组相比均可明显增加claudin-5的mRNA表达,差异有统计学意义(P<0.05)。Luteolin-M组只在72 h可明显增加claudin-5的mRNA表达,差异有统计学意义(P<0.05)。  5与MCAO组和MC+DM组比较,Luteolin-M组和Luteolin-H组在24 h和72 h均可明显增加SOD,CAT的活性,差异有统计学意义(P<0.05)。与MCAO组和MC+DM组比较,Luteolin-M组和Luteolin-H组在24 h和72 h均可明显减低MDA的含量,差异有统计学意义(P<0.05)。  结论:木犀草素对局灶性脑缺血大鼠有较好的神经保护作用,可改善脑缺血损伤后的神经功能缺失,减轻脑含水量,减小脑梗死体积,诱导claudin-5的表达,增加SOD,CAT的活性,减少MDA的含量,因此我们推测木犀草素的神经保护作用可能是通过增加claudin-5的表达,提高SOD,CAT的活性,减少MDA含量实现的;这些是木犀草素发挥其抗氧化作用之一,从而实现其神经保护作用。  第二部分木犀草素对实验性脑缺血大鼠的抗炎作用及机制研究  目的:观察脑缺血后不同时间点TLRs/MAPKs/NF-κB的表达变化,研究木犀草素对脑缺血大鼠的抗炎作用,探讨木犀草素抗炎作用的相关信号机制。  方法:选用成年健康雄性Sprague-Dawley大鼠为研究对象,应用改良Longa线栓法制备大鼠右侧大脑中动脉梗塞模型(MCAO)。实验动物随机分为5组,假手术组(Sham),假手术后腹腔注射等量生理盐水+1%DMSO;手术组(MCAO),缺血术后腹腔注射等量生理盐水;溶剂对照组(MC+DM),缺血术后腹腔注射等量生理盐水+1%DMSO;木犀草素中剂量组(Luteolin-M),缺血术后腹腔注射木犀草素10 mg/kg;木犀草素大剂量组(Luteolin-H),缺血术后腹腔注射木犀草素25 mg/kg。各组取材前进行神经功能评分,分别用免疫组化,Western-blot和RT-qPCR的方法检测缺血脑组织中TLR4、TLR5、p-p38,p-ERK,NF-κB蛋白和mRNA水平的变化。  结果:  1缺血后24 h和72 h,TLR4、TLR5、p-p38、NF-κB的表达均有升高,而p-ERK的表达在24 h时呈逐渐升高趋势,72 h后逐渐降低。两种剂量木犀草素干预后均可以降低脑缺血大鼠的炎症表达。免疫组化中,与MCAO组和MC+DM组相比,Luteolin-H组在24 h和72 h均可明显降低TLR4、TLR5、p-p38、NF-κB的细胞数,增加p-ERK的细胞数。差异有统计学意义(P<0.05)。Luteolin-M组只在72 h与MCAO组和MC+DM组相比可明显降低TLR4、TLR5、p-p38、NF-κB的细胞数,增加p-ERK的细胞数,差异有统计学意义(P<0.05)。  2 Western blot中,Luteolin-H组在24 h和72 h与MCAO组和MC+DM组相比均可明显降低TLR4、TLR5、p-p38、NF-κB的蛋白表达,增加p-ERK的蛋白表达。差异有统计学意义(P<0.05)。Luteolin-M组只在72 h与MCAO组和MC+DM组相比可明显降低TLR4、TLR5、p-p38、NF-κB的蛋白表达,增加p-ERK的蛋白表达,差异有统计学意义(P<0.05)。  3与免疫组化和Western blot的结果一致,Luteolin-H组在24 h和72h与MCAO组和MC+DM组相比均可明显降低TLR4、TLR5、p-p38、NF-κB的mRNA表达,增加p-ERK的mRNA表达,差异有统计学意义(P<0.05)。Luteolin-M组只在72 h与MCAO组和MC+DM组相比可明显降低TLR4、TLR5、p-p38、NF-κB的mRNA表达,增加p-ERK的mRNA表达,差异有统计学意义(P<0.05)。  结论:局灶性脑缺血后,缺血脑组织的TLR4、TLR5、p-p38、p-ERK、NF-κB表达的变化过程与脑组织损伤程度一致,提示TLR4/NF-κB通路的炎症损伤参与了脑缺血损伤;木犀草素可下调TLR4、TLR5、p-p38、抑制NF-κB的核转位,上调p-ERK,从而减轻缺血脑组织的过度炎症反应,实现缺血后的神经保护作用。  第三部分木犀草素对实验性脑缺血大鼠的抗凋亡作用及机制研究  目的:观察脑缺血损伤后不同时间点Bcl-2/Bax的表达变化,研究木犀草素对脑缺血大鼠的抗凋亡作用,探讨木犀草素抗凋亡作用的相关信号转导机制。  方法:选用成年健康雄性Sprague-Dawley大鼠为研究对象,应用改良Longa线栓法制备大鼠右侧大脑中动脉梗塞模型(MCAO)。实验动物随机分为5组,假手术组(Sham),假手术后腹腔注射等量生理盐水+1%DMSO;手术组(MCAO),缺血术后腹腔注射等量生理盐水;溶剂对照组(MC+DM),缺血术后腹腔注射等量生理盐水+1%DMSO;木犀草素中剂量组(Luteolin-M),缺血术后腹腔注射木犀草素10 mg/kg;木犀草素大剂量组(Luteolin-H),缺血术后腹腔注射木犀草素25 mg/kg。各组取材前进行神经功能评分,分别用免疫组化,Western-blot和RT-qPCR的方法检测缺血脑组织中Bcl-2和Bax蛋白和mRNA水平的变化。  结果:  1缺血后24 h和72 h,Bcl-2的表达降低,Bax表达升高,免疫组化中,Luteolin-H组在24 h和72 h与MCAO组和MC+DM组相比均可明显增高Bcl-2的细胞数,降低Bax的细胞数。差异有统计学意义(P<0.05)。Luteolin-M组只在72 h与MCAO组和MC+DM组相比可明显增高Bcl-2的细胞数,降低Bax的细胞数。差异有统计学意义(P<0.05)。  2 Western blot中,Luteolin-H组在24 h和72 h与MCAO组和MC+DM组相比均可明显增加Bcl-2的蛋白表达,降低Bax的蛋白表达。差异有统计学意义(P<0.05)。Luteolin-M组只在72 h与MCAO组和MC+DM组相比可明显增加Bcl-2的蛋白表达,降低Bax的蛋白表达。差异有统计学意义(P<0.05)。  3与免疫组化和Western blot的结果一致,Luteolin-H组在24 h和72h与MCAO组和MC+DM组相比均可明显增加Bcl-2的mRNA表达水平,降低Bax的mRNA表达水平。差异有统计学意义(P<0.05)。Luteolin-M组只在72 h与MCAO组和MC+DM组相比可明显增加Bcl-2的mRNA表达水平,降低Bax的mRNA表达水平。差异有统计学意义(P<0.05)。  结论:局灶性脑缺血后,缺血脑组织的Bcl-2与Bax表达的变化过程与脑组织损伤程度一致,提示Bcl-2与Bax通路参与了脑缺血损伤;木犀草素可上调Bcl-2的表达并下调Bax的表达,从而减轻缺血脑组织的过度凋亡过程,实现缺血后的神经保护作用。
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