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目的:观察氢饱和盐水对Abeta脑室注射诱导的阿尔茨海默病模型大鼠学习记忆能力的影响,及对脑组织氧化应激变化及炎症反应的影响,并对其作用机制做初步的研究。
方法:大鼠双侧脑室注射β淀粉样蛋白建立阿尔茨海默病模型,84只雄性SD大鼠随机分为假手术组,模型组及氢饱和盐水用药组。Morris水迷宫定位航行实验、空间探索实验及电生理长时程增强电位EPSP幅值变化,从整体水平及细胞水平检测氢饱和盐水对大鼠学习记忆能力损伤的影响;旷场试验通过检测方格穿行次数及站立次数判断其对大鼠行为运动能力的影响;生物化学方法检测氢饱和盐水对大鼠脑组织脂质过氧化物丙二醛水平的影响;免疫组化方法检测其氢饱和盐水对大鼠脑组织脂质氧化应激标志物HNE,核酸氧化应激标志物8-OH-d G的表达的影响研究其对氧化应激损伤的调节作用;通过酶联免疫吸附法检测其对脑组织中炎性因子IL-6,IL-1β及TNF-α含量的影响及免疫组织化学方法检测其对脑组织胶质细胞GFAP的表达,观察其对星形胶质细胞活化的影响,以此来考察氢饱和盐水对Abeta蛋白诱导的阿尔茨海默病大鼠脑组织炎症反应损伤的影响;免疫组织化学方法检测大鼠脑组织JNK,NF-κB的表达量及表达的部位,并采用Westernblotting进一步检测氢饱和盐水对细胞信号通路,NK,NF-κB变化的影响。
结果:模型组大鼠脑室注射Abeta蛋白后,与假手术组大鼠比较出现明显的学习、记忆障碍,表现为Morris水迷宫定位航行实验潜伏期明显延长(p<0.001),空间探索实验目标象限停留时间百分比明显降低(p<0.001);同时Morris水迷宫训练游泳速度及旷场实验方格穿行次数、站立次数与假手术组比较均无明显差异(p>0.05),表明其运动能力并未受到损伤和破坏。经氢饱和盐水治疗后,认知功能损伤的大鼠潜伏期明显缩短(p<0.01),目标象限停留时间百分比明显升高(p<0.05)学习记忆障碍明显改善。模型组大鼠海马神经元高频刺激后兴奋性突触后电位幅值与基线百分比为126.83±5.98,与假手术组相比177.17±5.97明显降低(p<0.001),氢饱和盐水治疗组的百分比值148.00±5.18与模型组相比则显著升高(p<0.001)。模型组大鼠脑组织MDA含量为6.65±1.07 nmol/mgprotein,与假手术组相比显著升高(p<0.001),而氢饱和盐水治疗组大鼠脑组织的MDA含量则较模型组大鼠显著降低(p<0.05)。给予氢饱和盐水治疗后14天,各组大鼠取脑进行HNE免疫组化染色,观察海马、皮层、脑干及小脑等部位,结果显示海马齿状回细胞被染成棕黄色,呈现HNE阳性细胞。经图像分析及统计,模型组大鼠海马齿状回显现较多的HNE阳性细胞,假手术组大鼠鲜见HNE阳性细胞,而氢饱和盐水治疗组大鼠海马齿状回较模型组大鼠HNE阳性细胞显著减少(p<0.05)。氢饱和盐水治疗后10天,各组动物分别取脑,免疫组化染色观察脑组织各个部位8-OH-d G表达,结果显示海马齿状回及顶叶皮层呈现棕黄色8-OH-d G染色阳性细胞。与假手术组大鼠相比,模型组大鼠海马齿状回及皮层出现明显增多的8-OH-d G染色阳性细胞(p<0.001),而经氢饱和盐水治疗后的模型大鼠海马齿状回及皮层8-OH-d G染色阳性细胞明显减少(p<0.001)。脑室注射Abeta蛋白后30小时,各组动物断头取脑,制成10%脑组织匀浆,取上清,ELISA检测IL-6,IL-1β及TNF-α含量。实验结果显示:与假手术组相比,模型组大鼠脑组织匀浆上清液中IL-6,IL-1β及TNF-α含量明显升高,经氢饱和盐水治疗后的模型大鼠脑组织匀浆上清液中IL-6,IL-1β及TNF-α含量显著降低。氢饱和盐水治疗后14天,各组动物取脑行GFAP免疫组织化学染色,观察脑组织各部位星形胶质细胞活化情况。结果显示各组大鼠脑组织均可见GFAP染色阳性的星形胶质细胞,且模型组大鼠脑组织GFAP染色阳性细胞与假手术组相比细胞胞体增大,突起变粗变长,细胞染色加深,呈现明显的活化状态,而经氢饱和盐水治疗后的模型大鼠,这种星形胶质细胞活化的状态得到明显的抑制,尤以海马CA1区及齿状回为著。免疫组织化学染色结果显示,模型组海马齿状回JNK及NF-κB染色阳性细胞较多,氢饱和盐水治疗组则显著减少。免疫印迹分析结果显示模型组的JNK及NF-κB相对灰度值较假手术组明显增高,而氢饱和盐水治疗组则显著降低。
结论:氢饱和盐水能显著改善Abeta蛋白诱导的阿尔茨海默病模型大鼠的学习记忆功能障碍;可减少Abeta蛋白诱导的阿尔茨海默病模型大鼠海马及皮层脑组织神经细胞脂质及核酸的氧化应激损伤;并能降低Abeta蛋白诱导的阿尔茨海默病模型大鼠炎症因子含量及星形胶质细胞的活化而对其炎症反应损伤产生保护作用。其机制可能通过抑制海马脑组织NF-κB,JNK等细胞信号通路的活化而发挥作用。