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神经营养因子是具有神经营养活性,与神经细胞生长、存活相关的细胞因子的统称,是一种重要的细胞因子。在中枢神经系统(CNS)发育过程中,神经因子对神经元的存活和分化,生长发育起着重要的作用,而且也是成熟的中枢及周围神经系统的神经元维持生存和正常生理功能所必须的。神经因子在成年大鼠神经系统的发展和突触可塑性形成中起着重要作用,它们保护损伤的神经再生并且通过活化酪氨酸激酶受体(trk)以及闸门信号通路来促进神经元干细胞的分化。因此,神经因子被认为是中枢神经系统(CNS)和周围神经系统(PNS)疾病可能的治疗药物。 脑源的神经营养因子(BDNF)是1982年发现的直至1989年才确定其分子构成从猪脑提取液中获得的一种分子量为12.3KD的碱性蛋白。它的氨基酸序列与NT-3有55%的同源性,在程序性细胞死亡中可以挽救敏感神经元的死亡。尽管骨骼肌表达BDNFmRNA,但是它最早被报道在离体培养的鸡运动神经元中报道BDNF不能支持运动神经元的存活。从此,关于BDNF对于敏感神经元的作用开始得到越来越多的研究,并且人们开始研究BDNF对于交感神经元和脑神经元的作用。但是,最近大鼠中BDNF对于运动神经元的作用已经被研究所证实。BDNF的作用一般是通过其高亲和力收提trkB和trkC。BDNF和这些受体结合以后导致自身磷酸化使得它们能够与磷酸化的蛋白相结合,直接激活这些蛋白从而诱导细胞生长和分化。 神经生长因子3(NT-3)是神经因子家族第三个发现的成员,是有119个氨基酸单位合成的分子量为28kDa的一种碱性蛋白,等电点pI=9.3,与NGF有55%的同源性,但是它与NGF以及BDNF的不同之处在于它在交感神经元的弱活性,NT-3的受体是trkC,它广泛存在于中枢神经系统(包括脑嗅球、小脑、海马、隔膜)以及周围神经系统(胸腺、肌肉、肝脏、横膈膜)。NT-3功能上诱导敏感神经元和副交感神经元的存活和分化,同时在离体培养中能够支持运动神经元的存活。调节神经肌肉突触的功能,并且阻止细胞发生程序性凋亡。 米诺环素是第二代半合成四环素类药物,有高脂溶性并能穿透血脑屏障,具有抗炎、免疫调节作用以及神经保护活性,近年来,已经证实在脊髓损伤大鼠体内,米诺环素能够通过抑制小胶质细胞活化、减少细胞凋亡、抑制氧自由基产物以及金属蛋白酶(MMPs)、影响白细胞活化而减少白介素1(IL-1)的释放等途径来缓解脊髓损伤的症状。尽管作为治疗神经系统疾病的潜在药物,米诺环素的治疗作用毋庸置疑是综合性的,而且已经有很多研究显示神经因子在神经系统疾病中是不可或缺的,然而,几乎没有研究评估米诺环素在脊髓损伤中对BDNF以及NT-3表达的影响。 本实验的目的是在制备不完全脊髓损伤(iSCI)大鼠模型的基础上,观察米诺环素对大鼠运动功能的恢复以及其对大鼠体内BDNF和NT-3表达的影响,并通过所得的实验结果推测米诺环素神经保护作用的可能机制。 实验大鼠被随机分成三组:空白对照组(CG)、损伤+生理盐水组(NS)、损伤+米诺环素组(TG),观察并记录大鼠的行为学改变,并采用RT-PCR以及免疫组织化学法(SABC法),分别检测了三组大鼠在不同时间点体内BDNF和NT-3的mRNA以及蛋白的表达情况。RT-PCR结果显示:与CG组相比较,NS以及TG组大鼠体内BDNF和NT-3的mRNA相对含量均升高,但TG组升高较NS组多,差异具有显著性意义(P<0.05)。免疫组化结果显示:在各组大鼠脊髓前角区内,均有BDNF和NT-3蛋白阳性表达,但TG组以及NS组阳性反应增强,而TG组表达比NS组强,差异具有显著意义(P<0.05)。RT-PCR与免疫组化所示的BDNF和NT-3的变化趋势相一致。 以上结果提示,米诺环素能促进iSCI大鼠的行为学恢复,上调大鼠脊髓内BDNF和NT-3的表达,因此,可以推测米诺环素的神经保护机制也可能与增强了神经因子表达有关,通过神经因子作用从而发挥神经保护作用。