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目的:JNK信号转导通路在细胞应激反应中起着重要的作用,并且能被多种细胞外应激信号激活,所以JNK也被称为应激活化蛋白激酶(stress activated protein kinase,SAPK)。当机体受到刺激后,JNK能迅速地聚集在细胞核中,导致相应基因表达的改变,引起机体发生一系列改变。越来越多的研究发现,蛋白激酶介导细胞信号转导在脑缺血预处理中起到重要的调控作用。
脑缺血预处理的效应分为早期效应和延迟效应,早期效应发生于预处理后数小时,其机制与心肌缺血预处理机制相似,主要与腺苷受体激活和KATP通道开放有关;延迟效应在预处理后2-4天达高峰,与诸多基因表达的增强或受抑制有关。但是,脑缺血预处理诱发缺血耐受的机制十分复杂,目前仍不十分清楚,因此大量的国内外学者在致力于此方面的研究。
本实验旨在探讨JNK在全脑缺血大鼠海马中的表达,观察三分钟全脑缺血对JNK蛋白的表达的影响,探讨JNK在短暂脑缺血后表达的变化。
方法:
将40只预先凝闭双侧椎动脉的雄性Wistar大鼠(270-320g)随机分为8组:①全脑缺血组(n=5):夹闭双侧颈总动脉3 min造成全脑缺血后即刻取材;②再灌注15min组(n=5):夹闭双侧颈总动脉3 min后,恢复血流再灌注15min;③再灌注30min组(n=5):夹闭双侧颈总动脉3 min后,恢复血流再灌注30min;④再灌注3h组(n=5):夹闭双侧颈总动脉3 min后,恢复血流再灌注3h;⑤再灌注1d组(n=5):夹闭双侧颈总动脉3 min后,恢复血流再灌注1d;⑥再灌注2d组(n=5):夹闭双侧颈总动脉3 min后,恢复血流再灌注2d;⑦再灌注4d组(n=5):夹闭双侧颈总动脉3 min后,恢复血流再灌注4d:⑧再灌注7d组(n=5):夹闭双侧颈总动脉3 min后,恢复血流再灌注7d。各组动物于规定的时间点断头取海马组织,制成5μm厚的石蜡切片,用于以下实验:1硫堇染色进行神经病理学评价;2免疫组化检测JNK蛋白的表达;3免疫组化检测p-JNK蛋白的表达。
参照Kato分级方法,于光学显微镜下对海马CA1区组织学改变进行分级(Histological grade,HG),标准如下:0级,无神经元死亡;1级,散在神经元死亡;2级,成片神经元死亡;3级,几乎全部的神经元死亡。取双侧平均等级作为统计值。高倍镜下计数海马CA1区每1 mm区段内细胞膜完整、胞核饱满、核仁清晰的锥体细胞数目,每张切片双侧海马各计数3个区段,取平均数为神经元密度(Neuronal density,ND)。
结果:
1、神经病理学评价
全脑缺血组中,海马CA1区无椎体神经元的死亡。锥体细胞排列整齐,无细胞缺失,细胞形态完整,胞核大而圆,位于细胞中央,核仁清晰,尼氏体丰富。再灌注15min、30min、3h、1d、2d、4d、7d组与全脑缺血组基本一致,未见明显的神经元损伤,亦无细胞缺失。
全脑缺血组中,海马CA3区锥体细胞排列比较整齐,细胞形态完整,胞核大而圆,位于细胞中央,核仁清晰,有个别的死亡的锥体细胞体积缩小,呈三角形或不规则形,深染。再灌注15min、30min、3h、1d、2d、4d、7d组与全脑缺血组基本一致,未见明显差异。
2、JNK蛋白的表达
低倍镜下,海马的轮廓清晰,可见大量深染的棕黄色的神经细胞。
高倍镜下,可见海马的各区即CA1区、CA3区、CA4及齿状回的细胞均表达大量棕黄色阳性物,细胞呈圆形或椭圆形,大小较均一。与全脑缺血组相比,再灌注各组的积分光密度在大鼠海马各区均无统计学差异(数据未显示)。
3、p-JNK蛋白的表达
全脑缺血组中,海马CA1区几乎无免疫阳性物质表达。与全脑缺血组比较,再灌注15min、30min、3h组海马CA1区有很少量的阳性物,但无明显的统计学差异;再灌注1d组明显高于全脑缺血组;随后的再灌注2d、4d、7d组与全脑缺血组比较无统计学差异。
全脑缺血组中,海马CA3区有很少量的椎体神经元表达p-JNK蛋白。再灌注15min、30min、3h、1d和2d组,部分细胞胞浆呈p-JNK蛋白阳性,个别细胞胞核为p-JNK蛋白阳性。再灌注15min、30min、3h、1d和2d的积分光密度有所升高,但与全脑缺血组相比无统计学差异。再灌注4d和7d组,海马CA3区椎体神经元中p-JNK蛋白表达量较少。
结论:
1、3min全脑缺血再灌注后,海马CA1、CA3区未见明显神经细胞死亡。
2、3min全脑缺血再灌注后,海马CA1区椎体神经元胞浆中表达p-JNK蛋白。
3、3min全脑缺血再灌注后,海马CA3区椎体神经元胞浆及胞核中表达p-JNK蛋白。