跑台训练通过抑制自噬及HMGB1/Beclin1结合改善MCAO幼年大鼠神经功能

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目的:运动训练是治疗儿童中风的有效方法之一。运动训练治疗儿童中风的神经保护机制亟需研究。本实验中,我们评估了跑台训练对幼年大鼠脑缺血后自噬的影响。
  方法:对大鼠(23-25日龄)进行脑缺血再灌注手术。将实验动物分为5组,假手术组(Sham,n=16);模型组(MCAO,n=35);跑台训练模型组(EX+MCAO,n=35);RAPA模型组(RAPA+MCAO,n=35);跑台训练联合RAPA模型组(EX+RAPA+MCAO,n=35)。除Sham组外,其它四组随机均等分为3天和7天两个时间段。我们进行了一系列实验检测,包括脑血流监测、神经行为学评分、苏木精-伊红染色、NISSL染色、三苯基四唑氯化物染色、蛋白质印迹分析、免疫共沉淀、免疫荧光、酶联免疫吸附测定、透射电镜和原位末端凋亡法。
  结果:1.模型评价
  1.1神经行为学评分:MCAO后第3天和第7天,EX+MCAO组的神经行为学评分低于MCAO组的评分(两者分别为p<0.05和p<0.01)。但是,RAPA+MCAO组的神经行为学评分比MCAO组高(两者均为p<0.05)。在MCAO后第3天和第7天,与EX+RAPA+MCAO组相比,EX+MCAO组的评分降低(两者均为p<0.05),而RAPA+MCAO组的评分较高(两者分别为p<0.05和p<0.01)。
  1.2脑梗死体积:MCAO后第3天和第7天,与MCAO组相比,EX+MCAO组的脑梗死体积显著减少(两者均为p<0.05),而RAPA+MCAO组的脑梗死体积显著增加(两者分别为p<0.05和p<0.01)。与MCAO后第3天和第7天的EX+RAPA+MCAO组相比,RAPA+MCAO组的脑梗死体积显著增加(两者均为p<0.05)。仅在第7天,EX+MCAO组的脑梗死体积比EX+RAPA+MCAO组低(p<0.01)。
  2.跑台训练和RAPA注射对缺血半暗带中自噬的影响
  2.1LC3变化:MCAO后第3天和第7天,与MCAO组相比,EX+MCAO组中LC3表达显著减少(两者均为p<0.05),而RAPA+MCAO组则显著增加(两者分别为p<0.001和p<0.01)。MCAO后第3天和第7天,与EX+RAPA+MCAO组相比,EX+MCAO组LC3表达降低(两者均为p<0.01),而RAPA+MCAO组显著增加(两者分别为p<0.01和p<0.05)。通过IF检测LC3阳性细胞数总体趋势与WB结果一致。
  2.2P62变化:MCAO后第3天和第7天,与MCAO组相比,EX+MCAO组P62表达显著增加(均p<0.05),但RAPA+MCAO组的表达显著降低(两者均为p<0.01)。与MCAO后第3天和第7天的EX+RAPA+MCAO组相比,EX+MCAO组P62表达显著增加(两者均为p<0.01),但RAPA+MCAO组的表达显著降低(两者均为p<0.05)。P62的IF结果与WB结果基本一致。
  2.3神经元超微结构:除Sham组外,其它组中线粒体显示不同程度的肿胀,细胞核不同程度的变形,并且观察到不同数量的溶酶体和自噬体。在MCAO后第3天,RAPA+MCAO组中观察到了最大数量的溶酶体和自噬体。在EX+MCAO组中,溶酶体和自噬体的数量最低。
  3.跑台训练和RAPA注射对缺血半暗带中HMGB1的影响
  3.1HMGB1易位:在MCAO后3天和7天,与MCAO组相比,EX+MCAO组显示较少HMGB1转移(两者均为p<0.05),而RAPA+MCAO组显示较多转移(两者均为p<0.001)。此外,与两个时间点的EX+RAPA+MCAO组相比,EX+MCAO组表现出较少的转移(两者分别为p<0.05和p<0.01),而RAPA+MCAO组表现出较多的转移(p<0.05和p<0.001)。血清中HMGB1结果显示,在MCAO后第3天和第7天,与MCAO组相比,EX+MCAO组的HMGB1表达明显降低(两者分别为p<0.01和p<0.05)。
  3.2HMGB1和Beclin1表达:MCAO后第7天,与MCAO组相比,EX+MCAO组的HMGB1/Beclin1阳性细胞数量显著减少(p<0.01),而RAPA+MCAO组的HMGB1/Beclin1阳性细胞数量显著增加(p<0.001)。与EX+RAPA+MCAO组相比,EX+MCAO和RAPA+MCAO组中HMGB1/Beclin1阳性细胞数量显著变化(两者均为p<0.05)。
  同时检查HMGB1和Beclin1蛋白的表达水平。MCAO后3天和7天,与MCAO组相比,EX+MCAO组细胞质中HMGB1表达显著下降(两者均为p<0.05)。而HMGB1表达在RAPA+MCAO组显著增加(两者分别为p<0.05和p<0.01)。在3天和7天两个时间点,与EX+RAPA+MCAO组相比,EX+MCAO组表达的HMGB1显著减少(两者分别为p<0.05和p<0.01),而RAPA+MCAO组HMGB1表达显著增加(两者均为p<0.05)。Beclin1总体趋势与HMGB1基本一致。
  3.3HMGB1/Beclin1结合:在MCAO后第7天,与MCAO组相比,EX+MCAO组HMGB1/Beclin1结合显著降低(p<0.05),而RAPA+MCAO组则显著升高(p<0.001)。与EX+RAPA+MCAO组相比,EX+MCAO组结合的HMGB1/Beclin1明显减少(p<0.01),而RAPA+MCAO组结合增多(p<0.01)。
  4.跑台训练和RAPA注射对缺血半暗带中细胞凋亡的影响
  实验检测MCAO后第3天和第7天TUNEL阳性细胞数量。与MCAO组相比,EX+MCAO组的TUNEL阳性细胞数量在两个时间点显著减少(两者分别为p<0.05和p<0.001),但RAPA+MCAO组的TUNEL阳性细胞数量显著增加(两者均为p<0.05)。与EX+RAPA+MCAO组相比,在MCAO之后的两个时间点,RAPA+MCAO组中TUNEL阳性细胞的数量均显著增加(两者均为p<0.01)。
  结论:跑台训练可通过抑制自噬及HMGB1/Beclin1的结合来改善CI/R引起的神经功能缺损。
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