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研究背景:手术及创伤会导致机体产生免疫应激,而免疫应激会导致炎症反应,尤其是中枢神经系统(central nervous system,CNS)的炎症反应常常导致术后CNS并发症。CNS炎症是引起术后认知功能障碍(post operative cognitive dysfunction,POCD)的主要原因之一。白介素-1β(Interleukin-1beta,IL-1β)是引起CNS炎症的重要炎症因子之一,IL-1β会导致神经元细胞功能障碍和凋亡。小胶质细胞(microglia,MI)作为CNS的免疫细胞,其激活在CNS炎症的发生和发展中起着重要作用,手术创伤可诱导CNS中特别是海马体(Hippocampal)中的MI分泌IL-1β,从而导致炎症反应。近年来,人们发现,Nod样受体蛋白3(NOD-like receptor 3,NLRP3)的激活后,募集凋亡相斑点样蛋白(apoptosis-associated speck-like protein,ASC)以及激活半胱天冬酶-1(cysteinyl aspartate specific proteinase-1,Caspase-1)加工白介素-1β前体(Interleukin-1beta Precursors,pro-IL-1β)成为IL-1β,这一炎症通路是合成和分泌IL-1β的关键途径。许多研究发现,使用右美托咪定(Dexmedetomidine,Dex)具有抑制多种炎症因子的作用,但其分子机制尚不清楚。因此,本文拟通过建立剖腹探查术模拟大鼠CNS炎症作为动物模型,验证Dex是否能通过抑制海马区NLRP3的活化,从而减少炎症介质IL-1β的合成和分泌,降低CNS的炎症反应,从而进一步为Dex抑制CNS炎症反应提供参考依据。目的:本实验通过建立大鼠剖腹探查模型模拟大鼠CNS炎症,用Dex进行处理,采用免疫组化(Immunohistochemistry,IHC)、免疫印迹(Western blot,WB)、免疫荧光(Immunofluorescence,IF)等方法进行实验研究,探讨Dex是否通过抑制大脑海马区MI中NLRP3炎症小体的激活而降低炎症因子IL-1β的产生,从而减轻手术创伤引起的CNS炎症反应。研究内容包括:1.Dex对大鼠剖腹探查模型大脑海马区MI活化的影响;2.Dex对大鼠剖腹探查模型中海马区IL-1β蛋白表达的影响;3.Dex对剖腹探查术后大鼠海马区NLRP3,ASC及Caspase-1蛋白表达的影响,以及对海马区MI胞浆内NLRP3表达的影响。方法:采用剖腹探查术建立大鼠剖腹探查模型。雄性大鼠SD共84只:IHC实验用24只(n=6),WB实验用48只(n=12),IF实验用12只(n=3),每种实验类型将实验用大鼠随机平均分为4组,分为假手术组A,手术组B,D1组(剖腹探查模型建立术前腹腔内注射5μg/kg Dex),D2组(剖腹探查模型建立术前腹腔内注射10μg/kg Dex),D1组及D2组每6小时追加一次各自剂量的Dex。术后12小时将大鼠麻醉后,采用PBS溶液(WB实验仅用生理盐水)左心室内灌洗,之后腹主动脉放血处死大鼠,取出海马组织。海马组织采用免疫组化实验观察大鼠海马CA1区Iba-1标记的活化的MI的数量变化情况,免疫印迹法检测IL-1β,NLRP3,ASC及Caspase-1蛋白表达的变化,免疫荧光实验观察细胞胞浆内NLRP3的变化情况。主要研究结果:1.Dex能减少大鼠剖腹探查模型海马区中MI的活化IHC实验检测海马区活化的MI,并对CA1区域行计数统计,结果显示:与A组比较,B组活化的MI数量显著增加(P<0.01),D1组与B组比较,活化的MI数量显著减少(P<0.01),D2组与D1组比较,活化的MI数量显著减少(P<0.01)。D2组与A组比较,活化的MI数量增加(P<0.05)。2.Dex能减少大鼠剖腹探查模型海马区中IL-1β的生成。WB检测结果显示IL-1β蛋白表达量:A组明显少于B组(P<0.01),经Dex处理后,D1(5μg/kg Dex)组明显少于B组,增加Dex剂量后,D2(10μg/kg Dex)组<D1(5μg/kg Dex)组(P<0.05)。3.Dex能减少大鼠剖腹探查模型海马区中NLRP3,ASC及Caspase-1的生成。WB检测结果显示NLRP3,ASC及Caspase-1的蛋白表达量:NLRP3:A组明显少于B组(P<0.01),经Dex处理后,D1(5μg/kg Dex)组明显少于B组(P<0.01),增加Dex剂量后,D2(10μg/kg Dex)组<D1(5μg/kg Dex)组(P<0.05)。ASC:A组明显少于B组(P<0.01),经Dex处理后,D1(5μg/kg Dex)组明显少于B组(P<0.01),增加Dex剂量后,D2(10μg/kg Dex)组<D1(5μg/kg Dex)组(P<0.05)。Caspase-1:A组明显少于B组(P<0.01),经Dex处理后,D1(5μg/kg Dex)组少于B组(P<0.05),增加Dex剂量后,D2(10μg/kg Dex)组<D1(5μg/kg Dex)组(P<0.05)。IF实验结果提示Dex可能减少大鼠剖腹探查模型海马区中MI胞浆中NLRP3的活化。结论:右美托咪定通过抑制小胶质细胞活化减轻大鼠剖腹探查术后中枢神经系统的炎症反应,可能与其抑制小胶质细胞胞浆中的NLRP3活化继而减少IL-1β的生成有关。