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研究目的:追踪观察低浓度异氟醚暴露下新生SD幼鼠神经元凋亡,海马齿状回神经前体细胞增殖、存活、分化迁移及定位等的变化,从而探讨低浓度异氟醚暴露对脑发育高峰期海马齿状回神经发生的影响。研究低浓度异氟醚暴露对海马脑源性神经生长因子表达的影响,初步探讨异氟醚影响海马神经发生的机制。
实验方法:
1.异氟醚暴露方法
采用在麻醉机回路中放置适当大小的麻醉箱,调节箱内异氟醚浓度的方法建立幼鼠吸入麻醉模型。将120只出生5天的SD幼鼠按完全随机设计分为对照组(Con组,n=60)和实验组(Iso组,n=60)。异氟醚的暴露方式为:实验组(lso组)幼鼠分别在出生后第5、6、7三日(PND5,6,7),每日吸入氮氧混合空气与0.5%异氟醚的混合气1次,每次持续3h,而对照组(Con组)幼鼠在相同时间内只吸入空气。
2.具体研究内容为:①用免疫组化法检测激活型—caspase3的表达观察异氟醚暴露完毕后24h幼鼠神经元凋亡的变化;②用腹腔注射5-溴—2-脱氧尿苷(BrdU)结合免疫组化标记增殖神经元的方法研究异氟醚暴露完毕后不同时间点(Oday,3day,7day,10day,14day)齿状回神经元增殖数目的变化;③用腹腔注射5-溴—2-脱氧尿苷(BrdU)结合免疫组化方法在异氟醚暴露完毕后海马齿状回神经增殖高峰期(Oday,3day)行BrdU标记,观察BrdU标记2周后幼鼠齿状冋新生细胞的存活、分化迁移及定位的演变情况;④用Western blot免疫印记法检测异氟醚暴露完毕后不同时间点(0day,3day,7day)海马脑源性神经生长因子(BDNF)的表达。所有实验组幼鼠各时间点均配有相同数量的同窝幼鼠做对照研究。
实验结果:
①异氟醚暴露完毕后24h,海马CA1、CA3、DG区,大脑皮质及丘脑等脑区组织结构完整清晰,可见少量Caspase—3阳性细胞,与对照组相比,阳性细胞数均无统计学差异(P>0.05)。
②BrdU标记后24h,海马齿状回的BrdU免疫阳性细胞主要分布于颗粒细胞层下区。异氟醚暴露完毕后0day,3day,7day三个时间点,实验组BrdU免疫阳性细胞数目均较相应对照组增加,差异有统计学意义(P<0.05),Oday组约增加25.4%(Con1375±390 vs Iso1724±334,P=0.028),3day组达到峰值,约增加45.3%(Con727±358 vs Iso1056±392,P=0.001),7day组逐渐减少,约增加14.6%(Con403±116 vs Iso462±132,P=0.012)。而在10day,14day两个时间点,实验组与相应对照组BrdU免疫阳性细胞数目相比无显著性差异(P>0.05)。
③BrdU标记2周后,Oday组和3day组实验组幼鼠齿状回BrdU阳性细胞数目仍高于相应对照组(P<0.05)。但两个时间点,实验组和对照组BrdU阳性细胞2周后的存活率均无差别(P>0.05)。2周内大部分存活的BrdU阳性细胞已迁移植入颗粒细胞层的中下部,颗粒细胞全层均可见BrdU阳性细胞,其形态、分布位置等在两个时间点,实验组和对照组间均未见明显差别。
④异氟醚暴露完毕后0day、3day时实验组成熟型BDNF的表达量明显高于对照组(P<0.05),而7day时实验组和对照组成熟型BDNF的表达量未见差异(P>0.05)。
结论:
①低浓度异氟醚(0.5%)反复暴露不会增加新生SD幼鼠脑神经元的凋亡,但可促进海马齿状回神经前体细胞的增殖,并且新生成的神经元可正常存活、迁移、分化并植入颗粒细胞层。
②低浓度异氟醚(0.5%)反复暴露可增加新生SD幼鼠海马区成熟型BDNF的表达,可能是低浓度异氟醚促进发育期海马神经发生的一条途径。