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目的:弥漫性轴索损伤(diffuse axonal injury,DAI)是指在头部遭受直线加速性或(和)旋转性暴力打击时,脑组织由于加速运动而产生剪切、伸展和压缩应力,导致脑组织广泛发生以神经轴索损伤为特征的一系列病理生理变化。其典型的表现为意识障碍,预后较差[1,2]。颅脑损伤对脑组织造成的损伤分为原发性脑损伤和继发性脑损伤,继发性脑损伤是影响颅脑外伤临床疗效的重要因素之一。越来越多的研究显示脑炎性反应在颅脑外伤后的继发性脑损伤中发挥着重要作用[3]。近年的研究发现核转录因子-κB(nuclear factor-kappa B,NF-κB)是众多细胞因子和炎性介质表达的主要转录因子,在许多炎性基因的表达调节中起着关键作用。C-jun信号通路是MAPK家族的重要成员之一,当神经组织受到病理性刺激时,如出血、缺血、缺氧或创伤等,均能导致原癌基因c-jun的快速表达。
本课题前期研究已经发现,在大鼠弥漫性轴索损伤后大量小胶质细胞被激活,并表达前炎性因子IL-1β、TNF-α和氧化应激因子iNOS等,这些炎性与氧化因子均能激活NF-κB和c-jun。弥漫性轴索损伤中炎性与氧化因子是否通过NF-κB和c-jun信号通路,对神经元凋亡发挥作用,值得深入研究。
本实验采用Marmarou A[4]等人于1994年报道的自由落体撞击方法复制大鼠DAI模型,采用免疫组织化学方法系统观察了c-jun、NF-κB在弥漫性轴索损伤后不同时间点表达的动态变化,结合前期研究成果,探讨炎性及氧化因子、c-jun、NF-κB与凋亡之间的相关关系,明确c-jun和NF-κB在弥漫性轴索损伤中的表达作用,为临床治疗提供新的靶点。同时,c-jun、NF-κB在弥漫性轴索损伤中时间及空间上表达的变化规律,可为法医病理学实践中推测损伤类型以及伤后存活时间提供新思路。
方法:健康雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠55只,体重260±21g,随机分为正常对照组、假手术组和损伤组(包括:30min、1h、3h、6h、12h、24h、48h、72h和7d)。正常对照组大鼠不作处理;假手术组大鼠给予手术及打击前处理,但不予真正的打击;损伤组大鼠经过手术后,给予打击,打击后按不同时间处死。观察打击后大鼠的行为学表现,麻醉灌注后取全脑,制作石蜡切片,采用HE染色和硝酸银银染色的方法观察大鼠脑组织的病理改变。将经以上方法验证符合标准的大鼠列入损伤组,用免疫组织化学的方法测定脑组织中NF-κB和c-jun表达的动态变化。
计量资料数据用均数土标准差(Mean±SD)表示,用SPSS统计分析软件进行统计学分析,各组均数的比较行单因素方差分析(ANOVA),用最小显著差法(LSD)作两两比较,P<0.05为有显著性差异。
结果:
1组织病理学观察:
HE染色形态学变化:正常对照组与假手术对照组的大鼠脑组织结构清晰,无充血水肿及其它病理形态学改变;损伤组大鼠脑干及大脑皮层组织充血水肿,变性坏死;24h水肿明显,48h以后水肿有所减轻。
Bielschowskys镀银染色轴索的形态学变化:正常对照组与假手术对照组的大鼠脑组织结构清晰,轴索排列整齐,表面光滑;损伤组大鼠打击后12h可见脑干部位神经轴索扭曲、肿胀,呈串珠状、波浪样改变,收缩球形成,上述病理形态学改变于48h及72h更加明显,7d明显好转。
2弥漫性轴索损伤后NF-κB的表达:正常对照组与假手术对照组大鼠脑干、大脑皮层小胶质细胞中有少量表达,损伤组30min.后表达稍有增强,脑干于3h、大脑皮层于6h较对照组有统计学意义,随时间延续表达逐渐增高,72h达到高峰之后下降;阳性细胞主要为小胶质细胞,分布于损伤轴索及小血管的周围,多量突起变短、变粗,胞体增大、变圆,染色加深,活化的小胶质细胞。
3弥漫性轴索损伤后c-jun的表达:正常对照组与假手术对照组大鼠脑干、大脑皮层可见少量淡染的c-jun阳性表达,损伤后皮层30min、脑干1h较对照组有统计学意义,伤后6h c-jun的表达达到高峰,后逐渐下降,7d再次有所升高;阳性细胞主要为神经元,胞核着色,主要分布于大脑皮层及脑干。
结论:
1、观察到DAI后信号转录分子NF-κB和c-jun在脑干和皮层中表达,NF-κB主要表达于小胶质细胞,可能与炎性及氧化因子的表达密切相关,c-jun主要表达与神经元,可能对神经元的凋亡发挥关键作用。
2、NF-κB和c-jun在损伤后的时序性表达可为损伤时间推断提供一定依据;可为法医病理学推断损伤类型以及推测伤后存活时间提供新的研究方向。