成对关联刺激对缺血性脑卒中大鼠神经元自噬水平的影响及其机制研究

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本文从以下几个方面进行论述:  第一部分 成对关联刺激对缺血性脑卒中大鼠缺血半暗带神经元自噬水平的影响  目的:  观察成对关联刺激(paired associative stimulation,PAS)对缺血性脑卒中大鼠神经功能损伤恢复和脑梗死体积的影响,并从神经元自噬的角度探讨其作用机制。  方法:  将90只健康雄性SD大鼠随机分为假手术组、对照组、PAS治疗组。对照组和PAS治疗组采用经典的线栓法制作大脑中动脉栓塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)模型。假手术组线栓仅插入颈总动脉1-2mm,未进入颈内动脉。造模成功后,PAS治疗组自术后第一天起进行为期14天的PAS干预,对照组和假手术组不给予任何的干预。于术后1天、7天、14天,对各组大鼠进行改良神经功能评分(modified neurological severity scale,mNSS)和提尾实验(elevated body swing test,EBST)。于术后7天、14天的治疗结束后进行脑组织的取材,采用TTC染色观察PAS治疗对MCAO大鼠脑梗死体积的影响;透射电镜观察缺血半暗带区神经元的自噬体形成情况;Western blot法检测缺血半暗带区LC3I、LC3II、Beclin1、CathepsinB的蛋白含量;免疫荧光双重染色法观察缺血半暗带区神经元的自噬水平。  结果:  1.PAS对神经功能损伤恢复及脑梗死体积的影响:术后7天、14天,对照组和PAS治疗组mNSS和EBST评分均高于假手术组(P<0.05),PAS治疗组mNSS和EBST评分均低于同时间点对照组(P<0.05),且PAS治疗组术后14天时的mNSS评分低于7天时评分(P<0.05);术后14天时,PAS治疗组大鼠的脑梗死体积明显小于对照组(P<0.05)。  2.PAS对缺血半暗带自噬水平的影响:(1)透射电镜观察结果:与假手术组比较,对照组线粒体数量减少(P<0.01)、溶酶体数量增多(P<0.05)、自噬体数量增多(P<0.05)、自噬溶酶体数量增多(P<0.05)。与对照组比较,PAS组线粒体数量高于对照组(P<0.05),溶酶体、自噬体、自噬溶酶体数量较对照组减少,但差异无统计学意义(P值分别为P=0.18,P=0.18,P=0.492)。(2)Western blot检测结果:术后7天和14天,PAS组和对照组LC3II/LC3I比值均较假手术组增高(P<0.01),且PAS组LC3II/LC3I比值较同时间点对照组降低(P<0.05);对照组和PAS治疗组Beclin1蛋白含量较假手术组增高(P<0.01),且术后7天时PAS组较同时间点对照组降低,差异无统计学意义(P=0.229),术后14时PAS组较同时间点对照组降低(P<0.05);对照组Cathepsin B含量较假手术组增高(P<0.05),PAS治疗组亦较假手术组增高(7天时,P<0.05;14天时,P=0.059),PAS组于术后14时较同时间点对照组降低(P<0.05)。(3)组织化学染色结果:对照组和PAS组梗死灶周边皮质的LC3阳性细胞数均较同时间点假手术组显著增加(P<0.01),且PAS治疗组较同时间点对照组减少(P<0.05);对照组和PAS组LC3阳性表达的神经元数量与神经元总量的比值均较同时间点假手术组显著增加(P<0.01),且PAS治疗组较同时间点对照组减少(P<0.05)。  结论:  PAS治疗可能是通过抑制缺血性损伤后神经元的自噬活性,减少神经元内线粒体的损失,从而促进了脑卒中后的神经功能恢复,并减小了脑梗死的体积。  目的:  从自噬相关调节通路的角度探讨PAS调节缺血性脑卒中大鼠缺血半暗带自噬水平的作用机制。  方法:  将15只健康雄性SD大鼠随机分为假手术组、对照组、PAS治疗组。对照组和PAS治疗组采用经典的线栓法制作大脑中动脉栓塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)模型。假手术组线栓仅插入颈总动脉1-2mm,未进入颈内动脉。造模成功后,PAS治疗组自术后第一天起进行为期7天的PAS干预,对照组和假手术组不给予任何的干预。第7天治疗结束后取材,采用实时荧光定量PCR检测(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)检测各组大鼠缺血半暗带区PI3K mRNA、AKT mRNA的含量。然后,将30只大鼠随机分为模型对照组、对照组、PAS治疗+10%DMSO(PD)组、PAS治疗+LY294002(PL)组,LY294002为PI3K特异性抑制剂,可对PI3K-AKT-mTOR信号通路进行阻断。PD组、PL组自术后第一天起进行为期7天的PAS干预,对照组不给予任何的干预。于术后1天、7天对各组大鼠进行mNSS评分和提尾实验,并于7天的治疗结束后进行脑组织的取材,Western blot法检测缺血半暗带区AKT、p-AKT、mTOR、LC3I、LC3II的蛋白含量;免疫荧光双重染色法观察缺血半暗带区的自噬水平和细胞凋亡情况。  结果:  1.PAS治疗对PI3K mRNA、AKT mRNA表达的影响:对照组和PAS组PI3K mRNA、AKT mRNA的含量均较假手术组降低(P<0.05);PAS组PI3K mRNA、AKT mRNA的含量较高对照组增高(PI3K mRNA含量的比较,P<0.05;AKT mRNA含量的比较,P<0.01)。  2.LY294002阻滞剂对PAS疗效的影响:术后第7天,PD组大鼠的mNSS评分和EBST实验评分显著低于对照组(P<0.01),亦低于PL组(P<0.05);对照组和PL组mNSS评分和EBST实验评分无统计学差异(P=0.575;P=0.272)。  3.PAS治疗对PI3K/AKT/mTOR通路相关蛋白表达的影响:PD组与对照比较,p-AKT/AKT比值增加(P<0.05)、mTOR的含量增加(P<0.05);PL组与PD组比较,p-AKT/AKT比值减小(P<0.05)、mTOR含量的减少(P<0.01)。  4.LY294002阻滞剂对PAS调节自噬活性及细胞凋亡的影响:western blot检测结果显示PD组LC3II/LC3I比值较对照组明显降低(P<0.001),PL组较PD组增高(P<0.01);免疫荧光染色结果显示:PD组梗死灶周边LC3阳性细胞数较对照组显著减少(P<0.01),PL组梗死灶周边LC3阳性细胞数均较PD组显著增加(P<0.01)。PD组细胞凋亡数较对照组显著减少(P<0.01),PL组凋亡细胞数较PD组增加(P<0.01)。细胞凋亡数量与LC3阳性细胞数量二者的变化具有显著的正相关性(r=0.780,P<0.01)  结论:  PAS治疗可能通过激活PI3K/AKT/mTOR信号通路抑制缺血性脑卒中大鼠缺血半暗带区的细胞自噬水平,减少细胞的凋亡,从而发挥其神经保护作用。
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