δ-阿片受体激动剂后处理对大鼠全脑缺血神经保护及神经发生的影响及其机制研究

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脑缺血是以脑局部或整体循环血流量减少为特征的中枢神经系统疾病,其中围术期脑缺血致残率高,严重影响病人的生活质量。目前能够有效治疗或预防缺血后脑损伤和神经功能障碍的方法还十分有限。以往缺血预处理可以通过诱导机体的内源性保护机制减轻脑缺血/再灌注损伤,但由于脑缺血的不可预见性,其临床应用则十分有限。近年来人们发现缺血后处理同样可以诱导相似的保护作用,同时一些药物,例如预处理的生理性刺激物(阿片类物质,缓激肽等)也可以模拟缺血后处理而发挥保护作用,称之为药物后处理。   DADLE,一种人工合成的非选择性δ-阿片受体激动剂,可以有效地诱导夏季活跃的冬眠动物进入冬眠状态。而δ-阿片受体作为冬眠与神经保护机制的纽带,引起人们对缺血/再灌注中δ-阿片受体作用机制的研究。我们研究组先前研究发现δ-阿片受体激动剂DADLE预处理对于全脑缺血和原代皮层神经元的缺氧复氧损伤具有明确的保护作用。而DADLE对于全脑缺血是否也能发挥药物后处理的保护作用还不清楚。因此本课题首先从δ-阿片受体激动剂DADLE后处理对缺血性脑损伤是否具有保护效应出发进行一系列研究,并对其机制进行初步探讨。第一部分实验通过建立大鼠短暂全脑缺血动物模型,观察DADLE后处理是否对缺血性脑损伤具有脑保护作用,并推测其机制可能和PI3K/Akt通路有关。第二部分研究星形胶质细胞反应在DADLE后处理脑保护作用过程中的表现。通过免疫组化技术观察p-Akt及其主要下游蛋白active caspase-3的表达和分布研究,我们发现星形胶质细胞活化可能发挥着重要的作用。通过研究全脑缺血以及DADLE后处理海马星形胶质细胞的形态学变化,以及不同蛋白表达的空间分布及细胞定位,结果提示DADLE后处理保护作用可能与促进星形胶质细胞活化、Akt磷酸化活化以及抑制胶质增生或诱导凋亡有关。基于以上研究,第三、网部分我们分别从神经行为学角度,以及缺血诱导的神经干细胞增殖、分化等角度探讨DADLE后处理对缺血后神经发生的影响。这些研究将对于临床上寻找新的有效方法以减轻脑缺血损伤提供必要的基础理论,具有重要的现实意义。   第一部分δ-阿片受体激动剂DADLE诱导后处理脑保护作用   目的:δ-阿片受体激动剂DADLE预处理可以保护大鼠耐受短暂全脑缺血性脑损伤,但是DADLE后处理是否同样具有相似的神经保护作用及其相应机制还不清楚。我们拟对DADLE后处理在大鼠短暂全脑缺血损伤中可能的保护作用及其相关机制进行研究。   方法:采用右侧侧脑室埋管的方法建立给药途径。大鼠恢复6天后进行四血管阻塞全脑缺血模型的建立。给予10分钟缺血,在再灌注开始时通过侧脑室给药处理。给予P13K抑制剂时在缺血前30分钟进行,其余过程同前。缺血后3天灌流取脑。冰冻切片染色观察海马CA1区神经元存活及死亡情况。   结果:DADLE低剂量(0.25,2.5nmol)可以显著保护海马CA1区神经元减轻缺血/再灌注损伤。高剂量(25nmol)则加重损伤。同时给予δ-阿片受体拮抗剂或预先给予PI3K抑制剂可以取消DADLE后处理的保护作用。   结论:DADLE缺血后给予可以产生后处理脑保护作用,其机制与PI3K/Akt通路有关。   第二部分δ-阿片受体激动剂抗全脑缺血过程中星形胶质细胞反应的研究   目的:δ-阿片受体对低氧/缺血损伤后的神经元存活非常重要。但是,目前关于缺血后δ-阿片受体活化对星形胶质细胞的影响还不清楚。本部分实验研究全脑缺血及δ-阿片受体活化后星形胶质细胞的反应以及相关蛋白的表达定位。   方法:采用侧脑室埋管和四血管阻塞的方法建立动物模型,大鼠分为四组:正常组、假手术组、缺血组以及DADLE后处理组。运用组织学染色和免疫组化技术观察缺血后72小时海马神经元存活和星形胶质细胞形态学变化,运用免疫组化双标的方法分析p-Akt和active caspasc-3表达的变化及其细胞定位特点。   结果:假手术组和正常组各指标没有显著差异。与假手术组相比,缺血组海马CA1区神经元显著丢失,星形胶质细胞数量增多,形态受损。DADLE后处理组较缺血组存活神经元明显增加,同时星形胶质细胞呈明显活化表现,但数量增加较缺血组少,同时active caspase-3阳性细胞数量增加,并且细胞定位主要在星形胶质细胞上。   结论:δ-阿片受体激动剂DADLE后处理促进了星形胶质细胞的活化,可能与促进神经元存活有关;同时又抑制了星形胶质细胞的过度增殖,可能与减轻其有害作用有关。   第三部分δ-阿片受体激动剂对大鼠全脑缺血后神经行为学功能的影响   目的:许多行为学实验对全脑缺血动物模型的运动及认知功能做过研究。行为学变化不仅取决于海马CA1区神经元丢失的程度,可能还有其它机制影响结果。我们先前的研究显示DADLE后处理可以增强再灌注3天后海马CA1区神经元耐受缺血的能力。但是,在更长的时间段内其神经行为及认知功能有什么样的改变目前还不清楚。因此我们进一步研究了DADLE后处理对大鼠全脑缺血后神经行为及认知功能的影响。   方法:采用侧脑室埋管和四血管阻塞的方法建立动物模型,大鼠分为四组:假手术组、DADLE对照组、缺血组以及DADLE后处理组。手术后1-7天通过平衡木实验检测运动平衡功能;6-7天时进行穿梭箱被动回避实验检测记忆功能;术后17天通过开场实验检测动物进入开阔场地后的神经精神变化即动物自发活动;术后23-27天进行水迷宫实验检测其对空间的学习记忆能力。   结果:结果显示平衡木实验中缺血后大鼠平衡能力下降,DADLE后处理组大鼠在缺血后3-5天平衡能力较缺血组更好。开场实验和穿梭箱实验对缺血后和DADLE处理后的行为成绩差异不显著。水迷宫实验中,定位航行试验时DADLE后处理组大鼠的逃避潜伏期较缺血组短,而撤去平台后在目标象限停留寻找的时间比率更高,显示出比缺血组更好的空间学习记忆能力。   结论:DADLE后处理可以改善大鼠的神经行为学表现。但是不同的行为学检测方法对相同的模型动物行为缺陷敏感性不同,结果也不完全一致。因此,我们在评价DADLE后处理对全脑缺血大鼠神经行为功能改变时,选择相对敏感的实验方法也是非常必要的。   第四部分δ-阿片受体激动剂对大鼠全脑缺血后神经发生的影响   目的:脑缺血后可诱发神经发生,作为一种代偿方式,有助于缺血后功能恢复。δ-阿片受体参与了神经发生的调控,因此我们拟研究DADLE后处理是否影响缺血后神经发生,从而参与了神经功能的恢复进程。   方法:采用四血管阻塞方法建立全脑缺血模型,分假手术组,DADLE对照组,缺血组以及DADLE后处理组。预先侧脑室埋管作为给药途径。缺血后连续7天腹腔注射BrdU(100mg/kg),缺血后7天观察大鼠海马新生细胞增殖情况,缺血后28天观察新生细胞存活的情况。   结果:结果显示DADLE后处理进一步促进缺血后海马CA1区和DG区细胞增殖,同时此时间点新生细胞并不伴随凋亡发生。缺血后28天,新生细胞可以部分分化为成熟神经元,DG区可见新生细胞由颗粒细胞下层迁移到颗粒细胞层。但是本实验中存活的新生细胞分化情况的观察效果不佳,特别是很少观察到分化为星形胶质细胞的现象,这可能与选择的时间点或观察技术有关,有待将来进一步研究。   结论:DADLE后处理影响了缺血后神经发生,促进缺血后细胞增殖,而对分化的影响不显著。
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