黄体酮对脑梗死大鼠相关凋亡途径的影响

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背景和目的:脑血管疾病(cerebrovascular diseases,CVD)以高发病率、高死亡率及高致残率而严重危害人类的健康,已成为引起人类死亡的三大原因之一。脑梗死(cerebralinfarction),占到全部脑卒中的70%-80%。脑缺血后的病理机制异常复杂,涉及兴奋性氨基酸的神经毒性、细胞内Ca2+超载、氧化应激、炎症反应、细胞凋亡等许多方面,其中细胞凋亡是脑缺血病理作用的重要环节,是造成缺血后继发性脑损害的重要机制,细胞凋亡则是神经元继发性或迟发性死亡的主要形式,其可能决定了最终梗死体积的大小。因此,寻找与发现阻断缺血区周围神经元的凋亡的方法,对于恢复缺血后半暗带区神经元的活力,降低缺血性脑血管病患者的死亡率或致残率有重要意义。   细胞凋亡主要涉及两条途径:caspase依赖的凋亡途径和非caspase依赖的凋亡途径。在caspase依赖的凋亡途径,caspase是执行凋亡的关键因子,X-连锁凋亡抑制蛋白(X-linked inhibitor of apoptosis protein,XIAP)是凋亡抑制蛋白家族中最重要的caspase抑制物之一,XIAP通过抑制启动因子caspase-9和效应因子caspase-3和-7,抑制凋亡的发生。凋亡诱导因子(apoptosis inducing factor,AIF)是调控非caspase依赖的凋亡途径的重要蛋白之一,具有强大的促凋亡活性。   目前对于脑梗死的治疗除了超早期溶栓治疗外尚缺乏有效的治疗方法,许多理论上有效的药物因其副作用大或临床效果有限而在临床上失败。因此,临床上急需寻找一种安全、有效的,能够降低脑缺血所引起的兴奋性氨基酸毒性、氧化应激、炎症、凋亡、钙超载的药物。临床和流行病学证据显示中风的发生与预后有一定的性别差异,且脑缺血后细胞死亡的机制在不同性别之间亦存在差异,这种差异引起人们对雌激素和黄体酮的脑保护作用的注意。越来越多的证据显示:黄体酮在脑卒中和脑外伤试验中有明显的神经保护作用,能明显减轻脑损伤程度,但其作用机制尚不完全清楚。   为了进一步探讨黄体酮的神经保护作用,本研究在实验性脑梗死动物模型上,应用免疫组化染色、western blot技术检测各组大鼠缺血半暗带内XIAP及AIF的表达情况;应用原位末端标记(TUNEL)法检测脑组织细胞的凋亡情况;观察黄体酮对脑梗死大鼠缺血半暗带内XIAP、AIF的表达及细胞凋亡的影响;应用TTC染色观察脑梗死体积的变化;探讨黄体酮对脑梗死大鼠发挥神经保护作用的可能机制,为脑梗死的临床治疗提供理论依据。   材料与方法:   1、试验动物与分组:成年雄性Sprague-Dawley(S-D)大鼠120只,体质量260~310g,随机分为4组:假手术组(Sham)、模型组(model)、溶剂治疗组(Vehicle)和黄体酮治疗组(PROG)。每组均设3个时间点:12h、24h、48h(每个时间点9只大鼠,其中3只用于免疫组化染色,另外6只用于western blot检测,另外在各组48h时间点上,取6只大鼠行凋亡染色,6只大鼠行TTC染色)。   2、模型、给药方法、标本制备及指标检测:采用线栓法制备大鼠脑梗死动物模型,分别于脑梗死12h、24h、48h3个时间点处死大鼠,取出脑组织,应用免疫组化染色、western blot技术检测各组大鼠缺血半暗带内XIAP、AIF的表达情况;应用TUNEL法检测脑组织细胞的凋亡情况;应用TTC染色检测脑梗死体积。   3、统计学方法:所有数据均以均数±标准差(x±s)表示,采用SPSS13.0软件进行统计,用单因素方差分析进行统计分析,组间比较采用LSD法,以α=0.05作为显著性检验标准。   结果:   1、黄体酮治疗前后缺血半暗带内XIAP的表达情况 XIAP阳性染色主要集中于细胞核周和胞浆内,显示出粗细不等的棕黄色颗粒,阳性细胞主要位于缺血半暗带及其较远的缺血较轻区域,假手术组可见极少量的XIAP阳性细胞,模型组以及溶剂治疗组XIAP表达水平明显升高,随着缺血时间的延长,XIAP表达水平缓慢下降,在缺血后48h时基本恢复到损伤前水平,黄体酮可明显提高各个时间点XIAP的表达,与模型组以及溶剂治疗组比较,差异有统计学意义(P<0.05)。   2、黄体酮治疗前后缺血半暗带内AIF的表达情况 AIF阳性染色呈棕黄色,位于细胞浆或胞核内,阳性细胞主要位于缺血半暗带及其以远的缺血较轻区域,假手术组大鼠脑组织中未见明显的AIF阳性细胞;模型组以及溶剂治疗组AIF表达水平开始升高,随着缺血时间的延长,AIF的表达水平逐渐升高,在缺血后48h时蛋白表达至高峰,黄体酮可明显抑制各个时间点AIF的表达,与模型组以及溶剂治疗组比较,差异有统计学意义(P<0.05)。   3、凋亡细胞检测TUNEL检测凋亡细胞,DAB显色后,出现棕黄色颗粒者为凋亡细胞,假手术组未见明显阳性细胞,模型组、溶剂治疗组大脑半球皮质可见凋亡细胞缺血半暗带区散在,黄体酮治疗组在缺血暗带区亦可监测到凋亡细胞,与模型组以及溶剂治疗组比较,凋亡细胞数量显著较少,差异有统计学意义(P<0.05)。   4、梗死后鼠脑大体形态及TTC染色于缺血手术后48h处死大鼠,缺血侧鼠脑肿胀,有明确的梗死灶形成,TTC染色正常脑组织呈红色,缺血灶呈苍白色,TTC染色结果表明:黄体酮能显著减小脑梗死体积,经治疗后,脑梗死体积明显缩小,与模型组、溶剂治疗组比较,结果有统计学意义(P<0.05)。   结论:   1、黄体酮可以明显抑制脑梗死大鼠脑组织内AIF的表达,提高脑组织中XIAP蛋白表达。   2、黄体酮可明显降低脑梗死大鼠缺血半暗带内脑细胞的凋亡,减小脑梗死体积,具有明显的神经保护作用。  
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