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目的:探讨侧脑室注射Noggin蛋白对小鼠脑缺血再灌注损伤(Cerebral ischemia reperfusion injury,CIRI)后不同时期行为能力、齿状回(Dentate gyrus,DG)结构与海马骨形态发生蛋白4(Bone morphogenetic protein 4,BMP4)、骨形态发生蛋白6(Bone morphogenetic protein 6,BMP6),以及CIRI后炎症反应、氧化应激、细胞凋亡等发病机制的影响,以期为临床缺血性脑血管疾病的预防与治疗提供新的策略。方法:(1)324只昆明雄性小鼠按数字表法随机分为:假手术组(sham,n=108)、缺血再灌注损伤组(Ischemia/Reperfusion,I/R,n=108)、缺血再灌注损伤+Noggin治疗组(Noggin,n=108),每组再分为1d、3d、7d、14d共4个亚组。Noggin组和I/R组采用改良线栓塞法制备右侧CIRI模型,建模成功后30min,侧脑室分别给予2μl的Noggin蛋白液及等体积的0.9%氯化钠注射液1次;而Sham组按模型构建法分离血管,不栓塞大脑中动脉(Middle cerebral artery occlusion,MCAO),经侧脑室注射2μl的0.9%氯化钠注射液。(2)各组小鼠取材前1d分别采用Y型电迷宫刺激器和平衡木实验检测小鼠学习记忆能力和平衡能力;然后取材进行缺血侧脑组织超氧化物歧化酶(Superoxide desmu-tase,SOD)和丙二醛(Maleic dialdehyde,MDA)含量的检测;ELISA法检测肿瘤坏死因子(Tumornecrosis factor-α,TNF-α)和白介素-6(Interleukin-6,IL-6)的含量;Western blot对Noggin相关拮抗蛋白BMP4、BMP6的表达变化进行检测并定量分析;最后采用2,3,5-氯化三苯基四氮唑(2,3,5-triphenyl tetrazolium chloride,TTC)染色法检测脑梗死面积;尼氏染色(Nissl staining)与免疫荧光法对DG神经元与GFAP阳性细胞变化进行观察并计数分析;TUNEL染色法对DG神经元凋亡情况进行观察并计数分析;透射电子显微镜观察DG神经元微细结构变化。结果:(1)成功构建小鼠脑缺血再灌注损伤动物模型;(2)神经功能评分、平衡木测试和Y型迷宫检测结果:与Sham组相对比,I/R组和Noggin组小鼠神经功能评分、平衡能力和学习记忆能力均下降(P<0.05);与I/R组相对比,Noggin组小鼠神经功能评分、平衡能力和学习记忆能力均提高(P<0.01)。(3)SOD、MDA检测结果:与Sham组相对比,I/R组和Noggin组小鼠SOD活性均下降、MDA含量增加(P<0.001);而Noggin组与I/R组相对比,SOD含量增加、MDA含量减少(P<0.001)。(4)IL-6、TNF-α检测结果:与Sham组相对比,I/R组与Noggin组IL-6、TNF-α含量均增加(P<0.001);而Noggin组各时间点较I/R组IL-6、TNF-α含量均下降(P<0.001)。(5)Western blot检测结果:与Sham组相对比,I/R组和Noggin组中BMP4蛋白表达增加,而BMP6蛋白表达减少(P<0.001);Noggin各时间点较I/R组BMP4蛋白表达下降,BMP6蛋白表达增加(P<0.001)。(6)TTC染色结果:与Sham组相对比,I/R组和Noggin组小鼠脑梗死面积比值增加(P<0.001);与I/R组相对比,Noggin组小鼠脑梗死面积比值减少(P<0.001)。(7)Nissl染色结果:光镜下,Sham组小鼠DG神经元结构未见异常;I/R组DG神经元损伤明显,细胞明显水肿,排列较疏松,尼氏体染色深;其中,以7d亚组DG神经元损伤最严重,细胞出现间隙增宽,核固缩明显;Noggin组DG神经元损伤得到明显改善,尼氏体着色变浅,细胞数量增加(P<0.01)。(8)透射电镜观察结果:Sham组电镜下观察到DG神经元的超微结构无明显异常,有丰富的细胞器;而I/R各亚组的神经元均有不同程度损伤,核膜不完整,染色质边集,部分细胞器溶解消失,其中7d亚组损伤最严重;Noggin治疗后,神经元损伤较I/R组减轻。(9)GFAP免疫荧光检测结果:与Sham组相比,I/R组与Noggin组GFAP阳性细胞数目明显增多(P<0.001);I/R四个亚组中,GFAP阳性细胞数从1d到7d逐渐升高达峰值,呈星形,突起增多变粗,14d有所下降;而Noggin各时间点较I/R组GFAP阳性细胞数均减少(P<0.01),胞体变小,突起变细。(10)TUNEL法检测结果:Sham组未观察到明显的凋亡细胞;I/R组和Noggin组中凋亡细胞数量明显增多,且7d亚组时达高峰,与Sham组相对比(P<0.01),而Noggin各亚组DG凋亡细胞数较I/R组显著减少(P<0.001)。结论:Noggin蛋白提高了脑缺血再灌注损伤后小鼠的平衡与学习记忆能力;增强了抗炎、抗氧化、抗细胞凋亡能力;下调BMP4及上调BMP6蛋白的表达,以上结果表明,其有可能成为防治CIRI的一种重要药物。