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目的:探讨右美托咪定预处理对7日龄SD幼鼠吸入异氟烷后海马区神经细胞凋亡的影响及其相关机制。 方法: 1、实验动物分组及模型的制备 7日龄SD大鼠90只(中国医科大学附属盛京医院实验动物中心提供),15.2±3.2 g,随机分为3组,每组30只,即对照组(Con group)腹腔注射生理盐水150μl;异氟烷组(Iso group)腹腔注射生理盐水150μl;右美托咪定组(Dex group)腹腔注射右美托咪定(50μg/kg)150μl。15分钟之后对照组吸入40%的氮氧混合气体4小时,异氟烷组和右美托咪定组吸入2%异氟烷与40%氮氧混合气体4小时。 (1)麻醉结束后2小时各组随机选取10只鼠用戊巴比妥钠(100mg/kg)麻醉,4%多聚甲醛心脏灌注断头取脑,用TUNEL法(原位末端标记法)检测海马神经细胞凋亡率,免疫组化法检测海马神经细胞中proBDNF、phospho-JNK、BDNF、phospho-ERK和Caspase3的蛋白表达情况。 (2)麻醉结束后2小时各组随机选取8只SD幼鼠断头取脑,冰上剥离海马,应用Western-blot法(免疫印迹法)检测海马组织中proBDNF、phospho-JNK/JNK、BDNF、phospho-ERK/ERK和Caspase3的蛋白表达情况。 (3)剩余大鼠分别养至4周龄,各组随机选取6只SD幼鼠断头取脑,冰上剥离出海马,用Western-blot法(免疫印迹法)检测海马组织中proBDNF、phospho-JNK/JNK、BDNF、phospho-ERK/ERK和Caspase3的蛋白表达情况。另外,各组剩余的6只SD大鼠,用4%多聚甲醛经心脏灌注之后断头取脑,用TUNEL法检测海马神经细胞凋亡率,免疫组化法检测海马神经细胞中proBDNF、phospho-JNK、BDNF、phospho-ERK和Caspase3的蛋白表达情况。 2标本的采集处理及检测方法 2.1 TUNEL法检测海马神经细胞凋亡率 对照组、异氟烷组及右美托咪定组麻醉结束2h后各组选取10只腹腔注射戊巴比妥钠麻醉,固定在动物解剖台上,剪开胸腔,从心尖处插入圆头针,同时从右心耳处剪开心脏放血,幼鼠在同时间点先后灌注0.9%生理盐水5ml冲洗和4%多聚甲醛磷酸缓冲液5ml固定。注射完毕后立即断头,把幼鼠大脑从头颅中取出浸泡在福尔马林溶液中,用4%的多聚甲醛后固定,常规梯度乙醇脱水,二甲苯透明,浸腊,包埋,蜡块行连续冠状切片,片厚2.5μm,CA1、CA2、CA3以及齿状回区连续切片备用,用TUNEL法检测海马神经细胞凋亡率。 2.2免疫组化法检测蛋白的表达 对照组、异氟烷组及右美托咪定组麻醉结束2h后各组选取10只腹腔注射戊巴比妥钠麻醉,固定在动物解剖台上,剪开胸腔,从心尖处插入圆头针,同时从右心耳处剪开心脏放血,幼鼠在同时间点先后灌注0.9%生理盐水5ml冲洗和4%多聚甲醛磷酸缓冲液5ml固定。注射完毕后立即断头,把幼鼠大脑从头颅中取出浸泡在福尔马林溶液中,用4%的多聚甲醛后固定,常规梯度乙醇脱水,二甲苯透明,浸腊,包埋,蜡块行连续冠状切片,片厚4μm,CA1,CA2,CA3以及齿状回区连续切片备用。用免疫检测法检测海马神经细胞中proBDNF、phospho-JNK、BDNF、phospho-ERK和Caspase3的蛋白表达情况。 2.3 Western-blot实验检测海马细胞蛋白表达情况 对照组、异氟烷组及右美托咪定组麻醉结束2h后各组选取8只SD幼鼠断头取脑,把大脑放置在冰上分离海马组织,然后把海马放在裂解液里放置在冰上超声匀浆,离心机上4℃12000r/min离心30min,取上清。Western-blot实验检测在发育中SD大鼠海马神经细胞中proBDNF、phospho-JNK/JNK、BDNF、phospho-ERK/ERK和Caspase3的表达情况。 计量资料用均数±标准差((x0±s)表示,采用SPSS21.0进行统计学处理,作图采用GraphPad Prism5.0软件。正态性检验后做方差齐性检验,方差齐的组间比较采用单因素方差分析(one-way ANOVA),方差不齐的组间比较采用多个独立样本的秩和检验,两两比较采用LSD法,P<0.05为差异有统计学意义。 结果: 一、7日龄大鼠各项指标的变化 1、异氟烷引起的海马区的神经损伤 实验中所有的大鼠均为存活状态,Tunel染色结果显示,与对照组相比(0.0117±0.0043),异氟烷组(0.0348±0.0086)的大鼠海马区的神经元凋亡指数显著增多(P<0.001,图1);western blot结果中,异氟烷组的凋亡标记蛋白Caspase3表达明显高于对照组(P<0.001,图2);另外,应用免疫组化法检测的结果与western blot结果一致,异氟烷组的Caspase3明显比对照组表达水平高(P<0.01,图3)。 2、右美托咪定提供神经保护作用 Tunel染色结果显示,右美托咪定能够明显降低异氟烷引起的新生鼠海马区神经元的凋亡(P<0.001,图1)。Western blot和免疫组化两种方法检测结果均显示,与异氟烷组相比,右美托咪定组大鼠海马内Caspase3的表达显著减少(P<0.001,图2;P<0.01,图3)。 3、各组中BDNF和proBDNF表达水平的变化 Western blot结果表明,异氟烷能够明显降低BDNF的表达(P<0.001,图2),而右美托咪定能够逆转这种变化(P<0.001,图2)。另外,与对照组相比,异氟烷组proBDNF的表达显著增多(P<0.001,图2),而右美托咪定组与异氟烷组相比,proBDNF表达水平明显降低(P<0.001,图2)。与上述结果一致,免疫组化方法检测显示,右美托咪定能够逆转异氟烷引起的SD幼鼠海马区BDNF和proBDNF的变化(P<0.01,图3)。 4、phospho-ERK和phospho-JNK的表达 western blot结果显示,与对照组相比,异氟烷组phospho-JNK46/JNK46(P<0.01,图4)、phospho-JNK54/JNK54(P<0.01,图4)表达增多,phospho-ERK42/ERK42(P<0.01,图4)、phospho-ERK44/ERK44(P<0.01,图4)表达减少。而右美托咪定组比异氟烷组phospho-JNK46/JNK46(P<0.001,图4)、phospho-JNK54/JNK54(P<0.001,图4)表达减少,phospho-ERK42/ERK42(P<0.001,图4)、phospho-ERK44/ERK44(P<0.001,图4)表达增加。 二、28日龄大鼠各项指标的变化 Tunel结果、免疫组化结果以及western blot结果均显示,28日龄大鼠各项指标的表达在各组中均无显著差异。 结论: 1、本实验首次发现,右美托咪定能够降低proBDNF的表达,可能通过抑制JNK的激活,减弱异氟烷毒性; 2、右美托咪定能够增加BDNF的表达,可能通过促进ERK的激活,起到神经保护作用; 3、本实验证实,右美托咪定能够降低异氟烷引起的海马区神经元的凋亡; 4、异氟烷引起的海马区神经损伤,在机体自身成长中可以得到修复;