KATP通道在缺氧缺血性脑病新生鼠不同脑区的特性研究

来源 :汕头大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenglian_chen
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背景与目的:  新生儿围产期窒息可致缺氧缺血性脑损伤(Hypoxic-ischemic brain damage,HIBD),临床上出现一系列脑病表现,部分病例可留有不同程度神经系统后遗症,在围产期神经系统疾病中占重要地位,是引起儿童期脑瘫的主要原因。由于不同脑区血流量不同、耗氧量不同,对缺氧缺血损伤的敏感性及耐受性亦不同,这种不同脑区对缺氧缺血损伤的高危性不同称为选择性易损区。近年研究发现,ATP敏感性钾离子通道(ATP-sensitive K+channels, KATP通道)开放对多种组织细胞缺氧缺血损伤有保护作用。由于KATP通道不属于同质的一族,不同的KATP通道亚单位结合可以组成不同生物物理学、药理学及代谢特性的KATP通道,对不同种类KATP通道开放剂敏感性也不同。本研究以宫内窒息致缺氧缺血性脑损害新生健康大白鼠(Sprague Dawley, SD)为研究对象,观察不同脑区(皮质、海马、小脑、丘脑及脑干)的损伤严重程度,探讨不同种类 KATP通道开放剂(KCOs)对不同脑区神经保护作用的差别及不同脑区的KATP通道基因表达情况。  材料与方法:  按Tanaka方法制备宫内窒息模型,取新生SD大鼠随机分为七组:正常对照组(Normal control group)、窒息组(Hypoxic-ischemic group,HI组)、二氮嗪组(Diazoxide group, Dia组)、克罗卡林组(Cromakalim group,Cro组)、二氮嗪+格列苯脲组(Diazoxide+Glibenclamide group,Dia+Gli组)、克罗卡林+格列苯脲组(Cromakalim+Glibenclamide group, Cro+Gli组)及溶剂对照组(NaOH组)。除正常对照组外,其余各组均制作宫内窒息模型,除窒息组和正常对照组外,其余各组分别在宫内窒息后0h、12h、24h注射相应的干预药物,共给药三次,二氮嗪组给予二氮嗪每次3mg/kg腹腔内注射,克罗卡林组给予腹腔内注射克罗卡林每次100ug/kg,二氮嗪+格列苯脲组在注射二氮嗪后立即给予腹腔内注射格列苯脲300ug/kg,克罗卡林+格列苯脲组在注射克罗卡林后立即给予腹腔内注射格列苯脲300ug/kg,溶剂对照组给予腹腔内注射0.1mM NaOH0.5ml。  宫内窒息后72h观察新生大鼠神经行为学变化、TTC染色并用AutoCAD软件测量脑梗死面积百分比、HE染色观察组织病理学变化及显微损伤评分,宫内窒息后72h行半定量RT-PCR检测KATP通道亚单位(Kir6.1、Kir6.2、SUR1、SUR2A及SUR2B)基因表达情况。实验结果采用SPSS13.0统计软件进行分析处理,结果以均数±标准差( sx±)表示, F单因素方差分析进行组间均数比较,P<0.05被认为差异有显著性。  结果:  1.神经行为学观察及评分  正常对照组未见明显的神经功能缺失,窒息组及NaOH组缺氧缺血后神经功能缺失明显,出现抽搐、瘫痪,甚至昏迷等,宫内窒息后注射二氮嗪及克罗卡林,部分出现震颤、运动减少,严重者出现抽搐等情况,神经功能缺失较窒息组明显好转,加用格列苯脲后,神经功能缺失加重。神经行为学评分:窒息组评分较正常对照组明显升高,差异性有统计学意义(P<0.01),二氮嗪组及克罗卡林组评分显著低于窒息组,差异性有统计学意义(P<0.01),二氮嗪+格列苯脲组神经行为学评分显著高于二氮嗪组,差异性统计学意义(P<0.05),克罗卡林+格列苯脲组评分显著高于克罗卡林组,差异性有统计学意义(P<0.05)。2.TTC染色测量脑梗死面积  窒息组和溶剂对照组脑梗死面积百分比显著高于正常对照组,差异性有统计学意义(P<0.01);二氮嗪组及克罗卡林组脑梗死面积百分比显著低于窒息组和溶剂对照组,差异性有统计学意义(P<0.01),但二氮嗪组与克罗卡林组脑梗死面积百分比相比差异性无统计学意义(P>0.05),二氮嗪+格列苯脲组脑梗死面积百分比显著高于二氮嗪组,差异性有统计学意义(P<0.05),克罗卡林+格列苯脲组脑梗死面积百分比显著高于克罗卡林组,差异性有统计学意义(P<0.01)。  3.HE染色病理变化及显微神经损伤评分  光学显微镜下观察皮质、海马、小脑、丘脑及脑干的组织病理学变化。在皮质、海马、小脑、丘脑及脑干组织中,正常对照组除部分神经细胞周围有轻度水肿外,脑组织结构基本正常,细胞数目较多,排列规则,细胞轮廓及核仁清晰可见;窒息组及溶剂对照组可见神经元正常排列结构消失,间质水肿,神经细胞肿胀,核结构不清、固缩,继而变性、坏死、和崩解,可见空泡变及神经细胞凋亡,神经细胞数目明显减少。二氮嗪组及克罗卡林组则水肿、变性及坏死程度较窒息组和溶剂对照组明显减轻,神经元数目减少,大多数细胞形态基本保持完整,细胞排列相对整齐;二氮嗪+格列苯脲组的神经细胞较二氮嗪组损伤更严重,克罗卡林+格列苯脲组的神经细胞较克罗卡林组损伤更严重。  在皮质、海马、小脑、丘脑及脑干组织中,窒息组和溶剂对照组神经细胞损伤评分显著高于正常对照组,差异性有统计学意义(P<0.01),二氮嗪组及克罗卡林组损伤评分明显低于窒息组,差异性有统计学意义(P<0.01),二氮嗪+格列苯脲组神经细胞损伤评分高于二氮嗪组,差异性有统计学意义(P<0.05),克罗卡林+格列苯脲组神经细胞损伤评分显著高于克罗卡林组,差异性有统计学意义(P<0.01);正常对照组中各个部位神经细胞损伤评分差异性无统计学意义(P>0.05),窒息组中各个部位神经细胞损伤评分有差异性,差异性统计学意义(P<0.05),在海马及皮质组织的神经细胞损伤评分显著高于丘脑及脑干,差异性有统计学意义(P<0.05),所以海马和皮质在宫内窒息后造成的缺氧缺血中损伤最严重,其次是小脑,最后是丘脑和脑干。  4.RT-PCR方法检测KATP通道亚单位基因在不同脑区表达情况  SUR2AmRNA在五个脑区均未表达,其他特异性基因均出现预期的单一条带。正常情况下,在皮质组织中,主要存在Kir6.2/SUR2B通道和Kir6.2/SUR1通道;在海马组织中,以 Kir6.2/SUR1通道为主,Kir6.2/SUR2B通道含量少;在小脑、丘脑和脑干组织中, Kir6.2/SUR2B通道和Kir6.2/SUR1通道含量相近。宫内窒息后,Kir6.1mRNA、SUR1mRNA与SUR2B mRNA在五个脑区的基因表达量与正常对照组相比均升高,但是Kir6.2mRNA表达量下降;在二氮嗪组及克罗卡林组,Kir6.1mRNA、Kir6.2 mRNA、SUR1mRNA和SUR2B mRNA在五个脑区的基因表达量较窒息组相比均升高,但是Kir6.2mRNA在五个脑区升高最显著,可知二氮嗪及克罗卡林对Kir6.2/SUR1和Kir6.2/SUR2B通道有较强的激活作用,对Kir6.1/SUR1和Kir6.1/SUR2B有弱激活作用。在二氮嗪组及克罗卡林组,Kir6.2mRNA在海马和皮质组织中的基因表达量与对照组相比差异性无统计学意义(P>0.05)。综上可知,二氮嗪及克罗卡林对含Kir6.2/SUR1和Kir6.2/SUR2B通道丰富的五个脑区均有神经保护作用,但对宫内窒息后损伤最严重脑区海马及皮质的神经保护作用最强。  结论:  (1)新生SD大鼠宫内窒息后能显著造成不同脑区不同程度的损伤。  (2)宫内窒息后海马与皮质损伤最严重,其次是小脑,最后是丘脑和脑干。  (3)二氮嗪及克罗卡林对宫内窒息后五个脑区均有神经保护作用,二者之间的神经保护作用无显著差异性,其保护作用均可被格列苯脲所抑制。  (4)二氮嗪及克罗卡林对宫内窒息后损伤最严重脑区海马及皮质的神经保护作用较强。
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