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研究背景与目的: 新生儿缺氧缺血性脑病是指由各种原因引起的缺氧和脑血流量减少而导致的新生儿脑损伤。该病不仅严重威胁着新生儿的生命,而且是新生儿存活后遗留永久性神经系统缺陷的主要原因。目前临床上对此疾病仍缺乏极其有效的治疗措施。因此,探究新生儿缺氧缺血性脑损伤的发病机制可以更好地了解该疾病的发病机理并为临床提供新的治疗思路及方法。本文将探究酸性成纤维细胞生长因子(aFGF)经鼻给药是否对新生大鼠缺氧缺血性脑损伤起保护作用(7d)并研究其与内质网应激信号通路的关系(24h)。 方法: 1.动物模型 (1)分组:选择生后7天(P7)的SD大鼠(P0=出生当天)共31只,随机分为假手术组(Sham组,n=9只)、缺氧缺血组(HI组,n=11只)和缺血缺氧+给药组(HI+aFGF组,n=11只)。另根据造模时间点24h和7d,将各组随机分为两小组,Sham组分为造模后24h(n=4)和造模后7d(n=5),HI组分为造模后24h(n=5)和造模后7d(n=6),HI+aFGF组分为造模后24h(n=5)和造模后7d(n=6)。 (2)左颈总动脉结扎并缺氧:生后7天的SD大鼠乙醚麻醉并固定,颈部正中皮肤消毒并切开,分离暴露、结扎并剪断其左颈总动脉后缝合颈部切口。大鼠放回母鼠身边休息两小时后,将其放入通有2L/min的8%氧气/92%氮气的密闭透明缺氧箱中,并将缺氧箱置于37℃恒温水浴箱中恒温缺氧2.5小时。假手术组分离暴露左颈总动脉后不结扎剪断也不缺氧。 (3)给药途径和方法:在造模结束后立即给予各组大鼠透明质酸酶溶液(100U,滴鼻)增加鼻粘膜通透性,30分钟后分别给予Sham组、HI组和HI+aFGF组大鼠生理盐水、生理盐水和aFGF(100 ng/g,滴鼻)。24h组给药一次即可,7d组相同剂量一天给药两次,共给药7天。 (4)模型评估:造模结束后记录新生大鼠的死亡率及神经行为学改变。 2.细胞模型 (1)分组:选择PC12细胞系,传代至60mm细胞培养皿后随机分成对照组(Con组),氧糖剥夺组(OGD组)和氧糖剥夺+给药组(OGD+aFGF组)。 (2)氧糖剥夺(OGD)模型:PC12细胞用DMEM高糖(4.5g/L)培养基常氧培养,待细胞贴壁生长至50%-60%时,更换DMEM低糖(1g/L)及无胎牛血清的培养基,常氧培养2h后将细胞转移至低氧培养箱中(氧气浓度<0.2%)培养24h, Con组细胞不换低糖培养基也不进行低氧培养。 (3)细胞给药:更换低糖培养基后立即给予OGD+aFGF组细胞aFGF(50 ng/ml),Con组和OGD组给等量PBS溶液。 3.指标检测 (1)TTC染色法检测大鼠脑组织的缺血梗死情况; (2)HE和Nissl染色法观察脑组织细胞结构及尼氏体变化情况; (3)Tunel染色观察脑组织神经元凋亡情况; (4)免疫荧光染色和蛋白质印迹法检测脑组织内质网应激相关蛋白的表达情况; (5)免疫组化染色检测脑组织MAP-2和MBP蛋白的表达情况; (6)流式细胞术检测PC12细胞凋亡情况; (7)蛋白质印迹法检测PC12细胞的内质网应激相关蛋白的表达情况。 结果: 1.TTC染色法检测新生大鼠脑组织的缺血梗死情况 造模后24h的TTC结果显示,HI组大鼠的平均脑梗死面积是(33±9)%,而HI+aFGF组为(17±2)%,两组比较有显著性差异(t=14.99,P<0.05)。 2.HE和Nissl染色法观察脑组织细胞结构及尼氏体变化情况 (1)造模后7d的HE染色结果显示,sham组的脑组织具有正常的细胞结构、细胞排列以及完整的细胞轮廓及细胞核。相反,HI组的脑组织细胞排列紊乱、细胞皱缩、核致密且细胞部分或完全变性。而HI+aFGF组异常细胞较HI组明显减少。 (2)造模后7d的Nissl染色结果显示,新生大鼠缺氧缺血损伤导致大脑皮层、海马及纹状体区域细胞皱缩、细胞核固缩及尼氏体缺如等变性,甚至死亡的神经元明显增加。然而,HI+aFGF组的变性神经元明显减少,两组比较有显著性差异(P<0.05)。 3. Tunel染色观察脑组织神经元凋亡情况 造模后7d的Tunel染色结果显示,sham组动物大脑海马组织中几乎观察不到凋亡细胞,但是在HI组的海马组织中可观察到大量凋亡细胞。对比HI组和HI+aFGF组,我们发现aFGF给药后凋亡细胞明显减少,两组比较有显著性差异(t=3.11, P<0.05)。 4.免疫荧光染色法和蛋白质印迹法检测内质网应激相关蛋白的表达情况 (1)造模后24h的免疫荧光染色显示,HI组大鼠脑组织海马区GRP78和 CHOP蛋白绿色荧光强度较sham组明显增强,而aFGF给药后这两个蛋白的荧光强度明显减弱且与sham组表达相似,两组比较有显著性差异(P<0.05)。 (2)造模后24h,HI组脑组织中内质网应激相关蛋白ATF-6、ATF-4、GRP78、PDI、XBP-1、CHOP和caspase12表达明显增加,而aFGF给药后这些蛋白的表达有明显减少,两组比较有显著性差异(P<0.05)。 5.免疫组化染色检测脑组织MAP-2和MBP蛋白的表达情况 MAP-2作为脑灰质的标志物,MBP作为脑白质的标志物。造模后7d的免疫组化染色结果显示,HI组MAP-2和MBP缺失面积分别为(33±4)%和(37±7)%,而HI+aFGF组MAP-2和MBP缺失面积明显减少,分别为(22±6)%和(16±6)%,给药后脑白质和脑灰质的损伤面积明显减少,两组比较有显著性差异(tMAP-2=5.85,tMBP=4.67, P<0.05)。 6.流式细胞术检测PC12细胞凋亡情况 OGD损伤24小时后,PC12细胞凋亡率明显上升且给予aFGF(50 ng/ml)治疗后能明显抑制细胞凋亡,而正常细胞单独给予aFGF对细胞凋亡没有影响,两组比较有显著性差异(t=12.03, P<0.05)。 7.蛋白质印迹法检测PC12细胞的内质网应激相关蛋白的表达情况 OGD损伤24小时后,OGD组的内质网应激相关蛋白GRP78、CHOP、ATF4、ATF6和 PDI表达明显升高,说明氧糖剥夺损伤导致内质网应激的明显激活,而OGD+aFGF组这些蛋白的表达明显减少,说明aFGF给药后内质网应激受到抑制,两组比较有显著性差异(P<0.05)。 结论: 1.生后7天的SD大鼠予左颈总动脉结扎并缺氧后能成功制造缺氧缺血性脑损伤模型,经鼻给予新生大鼠酸性成纤维细胞生长因子(aFGF)能减少脑梗死面积并促进脑组织形态学恢复; 2.酸性成纤维细胞生长因子(aFGF)能减少缺氧缺血导致的大脑海马组织神经元凋亡、脑白质和脑灰质损伤; 3.酸性成纤维细胞生长因子(aFGF)可抑制PC12细胞氧糖剥夺(OGD)模型的细胞凋亡及内质网应激; 4.酸性成纤维细胞生长因子(aFGF)经鼻给药对新生大鼠缺氧缺血性脑损伤的保护作用主要通过抑制细胞凋亡及内质网应激。