右美托咪定对异氟烷引起的幼年大鼠海马区神经毒性的影响及其机制研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nhk1970
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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;
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