可溶性环氧化物水解酶抑制剂对脑出血后继发性损伤的影响及机制研究

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目的:可溶性环氧化物水解酶(soluble epoxide hydrolase,sEH)是CYP-EETs信号通路的关键酶,本文以sEH为调控靶点,探索可溶性环氧化物水解酶抑制剂TPPU对脑出血后继发性损伤的作用及可能机制,为探索治疗脑出血干预的新靶点提供实验依据。方法:本研究以24-28 g的成年雄性C57BL/6J小鼠作为实验动物,注射胶原酶建立脑出血(Intracerebral Hemorrhage,ICH)模型。实验小鼠每日腹腔注射sEH抑制剂TPPU,观察其对ICH损伤后继发性损伤的影响及相关机制。应用蛋白免疫印迹(Western blot,WB)、免疫荧光染色、TUNEL和Neu N双标法、逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)等多种方法检测sEH的表达及在ICH损伤后的动态变化、血脑屏障(Blood brain barrier,BBB)结构及功能损伤、神经元凋亡、小胶质细胞活化及表型转化、星形胶质细胞的活化及表型转化、外周中性粒细胞、相关炎性蛋白及炎性因子的表达以及相关信号通路蛋白表达的变化。运用干湿重方法检测脑含水量的变化,尾静脉注射伊文思蓝(Evans Blue,EB)的方法检测BBB渗透性,苏木素伊红染色(HE)染色检测血肿体积。改良的神经功能缺损评分(modified Neurological Severity Scores,m NSS)和前肢放置实验(Forelimb placing test,FP)评估小鼠神经功能损伤及恢复情况。结果:成功建立小鼠基底节ICH模型。ICH损伤后sEH的总蛋白的表达水平明显增加,伴有BBB破坏,脑水肿,小胶质细胞及星形胶质细胞的活化,外周中性粒细胞的浸润及炎性因子的分泌,以及神经元凋亡。实验小鼠给与sEH抑制剂TPPU后,可减轻脑水肿,减小血肿体积,改善BBB的破坏,抑制胶质疤痕形成,减少小胶质细胞活化,并促进它向M2表型转化,抑制星形胶质细胞活化,并促进它向A2反应性转化,减少神经元凋亡,同时抑制相关炎性蛋白及炎性因子的表达,减少外周中性粒细胞的浸润,促进神经功能的恢复。PI3K/Akt/NF-κB信号通路介导了TPPU对小鼠ICH继发性损伤的保护作用。结论:sEH抑制剂TPPU对ICH继发性损伤发挥了整体神经保护作用,促进ICH损伤后的神经功能恢复。sEH抑制剂TPPU通过PI3K/Akt/NF-κB信号通路调控小胶质细胞以及星形胶质细胞的表型转化。sEH有望成为ICH的潜在治疗靶点。第一部分可溶性环氧化物水解酶抑制剂TPPU对脑出血继发性损伤的保护作用的初步研究目的:构建小鼠基底节脑出血(intracerebral hemorrhage,ICH)模型,研究环氧化物水解酶sEH在脑组织内不同细胞组分中表达分布及其在出血损伤后不同时间点血肿周围的动态表达变化。观察外源性sEH抑制剂TPPU对小鼠ICH后的血脑屏障(blood brain barrier,BBB)的渗透性及完整性、脑组织含水量、血肿体积、神经元凋亡、胶质疤痕形成以及神经功能损伤的影响。方法:采用体重为24-28 g的成年雄性的C57BL/6J小鼠,采用立体定位仪向小鼠基底节注射胶原酶构建小鼠ICH模型。实验小鼠造模后随机分为Sham组,Vehicle组及TPPU治疗组,造模前半小时直至处死前Vehicle组每日腹腔注射1%的DMSO作为对照组,TPPU治疗组每日腹腔注射sEH抑制剂TPPU(0.3 mg/kg)。采用蛋白免疫印迹(Western blot,WB)及免疫荧光双标等技术观察ICH后不同时间点sEH的表达变化,同时检测sEH抑制剂TPPU对出血损伤后BBB的完整性、胶质疤痕的形成及神经元凋亡水平的影响。尾静脉注射伊文思蓝(Evans Blue,EB)的方法检测TPPU对BBB渗透性的影响。干湿重法检测TPPU对脑组织含水量的影响。苏木素伊红染色(HE)染色观察TPPU对血肿体积的影响。同时采用前肢放置实验(Forelimb placing test,FP)和改良的神经功能缺损评分(modified Neurological Severity Scores,m NSS)评估小鼠ICH后神经系统损伤情况。结果:小鼠ICH模型成功构建:TTC染色显示ICH组基底节有明显血肿形成。m NSS行为学评分显示ICH组较Sham组得分高,FP行为学评分显示ICH组较Sham组得分低,说明小鼠造模后出现神经功能缺失。免疫荧光双标发现,sEH在小鼠基底节区域主要表达于星形胶质细胞和血管内皮细胞中,与神经元和小胶质细胞共定位表达较少。出血损伤后,sEH在各细胞的表达明显增加。WB结果显示,ICH损伤后sEH总蛋白的表达水平显著增加。给与外源性sEH抑制剂TPPU后,与Vehicle组相比,TPPU可改善血脑屏障完整性和渗透性,可降低脑组织含水量。HE染色显示TPPU可减小血肿体积。同时TUNEL和Neu N免疫荧光共标显示TPPU可减少神经元凋亡。GFAP与CSPG免疫荧光显示TPPU可减少胶质疤痕的形成。m NSS和FP行为学显示TPPU治疗可促进神经功能恢复。结论:ICH损伤后血肿周围sEH总蛋白表达量的显著升高。外源性sEH抑制剂可减轻血脑屏障破坏、脑水肿,减小血肿体积,抑制胶质疤痕形成,减少神经元凋亡,最终改善神经功能损伤,对ICH后损伤发挥了整体保护作用。第二部分可溶性环氧化物水解酶抑制剂TPPU对脑出血后血肿周围组织炎症反应的调节作用目的:研究sEH抑制剂TPPU对小鼠脑出血(ICH)损伤后炎性反应的影响。方法:采用体重为24-28 g,雄性C57BL/6J小鼠,应用立体定位仪向小鼠基底节注射胶原酶构建小鼠ICH模型。实验小鼠造模后随机分为Sham组,Vehicle组及TPPU治疗组,造模前半小时直至处死前Vehicle组每日腹腔注射1%DMSO作为对照组,TPPU治疗组每日腹腔注射sEH抑制剂TPPU(0.3 mg/kg)。采用免疫荧光技术检测sEH抑制剂TPPU对ICH损伤后血肿周围各时间点(1天,3天)星形胶质细胞和小胶质细胞活化的影响。采用蛋白免疫印迹(Western blot,WB)检测ICH损伤后血肿周围各时间点(1天,3天)相关炎症因子蛋白的表达变化。WB和免疫荧光观察TPPU对ICH损伤后血肿周围各时间点(1天,3天)外周中性粒细胞(MPO)的浸润以及基质金属蛋白酶-9(MMP-9)蛋白表达的影响。结果:成功建立小鼠ICH模型。免疫荧光结果显示,与Sham组相比,小鼠ICH造模后第1天血肿周围的小胶质细胞的数量明显增加。小胶质细胞的形态改变,由分支状改变为阿米巴状。ICH后第3天,小胶质细胞活化更加明显,胞体变大变圆,突起变短,数量显著增加。给与外源性sEH抑制剂TPPU干预后,与Vehicle组相比,各时间点(1天,3天)小胶质细胞活化数目明显减少,形态也得到一定改善。同时小鼠ICH造模后,血肿周围星形胶质细胞数量增多,形态表现为胞体肥厚,突起增多,外源性sEH抑制剂TPPU干预后,星形胶质细胞活化被明显抑制。WB结果显示,与Sham组相比,小鼠ICH损伤后不同时间点(1天,3天)血肿周围的促炎因子IL-1β蛋白表达及TNF-α蛋白表达总量显著增加,外源性sEH抑制剂TPPU干预后,与Vehicle组相比,IL-1β和TNF-α蛋白的表达量明显减少。IF结果显示小鼠ICH损伤后不同时间点(1天,3天)血肿周围MPO浸润明显增多,予以外源性sEH抑制剂TPPU后,与Vehicle组相比,血肿周围组织MPO数目显著减少。WB结果显示,与Sham组相比,小鼠ICH损伤后不同时间点(1天,3天)血肿周围MMP-9蛋白表达显著增多,给与外源性sEH抑制剂TPPU后,MMP-9表达明显减少。结论:外源性sEH抑制剂TPPU可抑制ICH损伤后的炎症反应,减少小胶质细胞的活化,抑制星形胶质细胞的活化、减少炎性相关因子的表达、减少外周MPO浸润及MMP-9的表达。第三部分可溶性环氧化物水解酶抑制剂TPPU对脑出血后小胶质细胞及星形胶质细胞表型转化的影响及相关机制的初步探索目的:探索sEH抑制剂TPPU对小鼠脑出血(ICH)后小胶质细胞及星形胶质细胞表型转化的影响,以及对继发性损伤保护作用的相关分子信号机制。方法:采用体重为24-28 g,雄性C57BL/6J小鼠,采用立体定位仪向小鼠基底节注射胶原酶构建小鼠ICH模型。实验小鼠造模后随机分为Sham组,Vehicle组,TPPU治疗组及TPPU+LY294002(TPPU+LY)组。造模前半小时直至处死前Vehicle组每日腹腔注射1%DMSO作为对照组,TPPU治疗组每日腹腔注射sEH抑制剂TPPU(0.3 mg/kg)。TPPU+LY组在脑出血造模前半小时侧脑室注射LY294002(50mmol/l),同时每日腹腔注射TPPU。采用IF和WB技术观察sEH抑制剂TPPU对ICH损伤后第1天、第3天血肿周围的小胶质细胞、星形胶质细胞表型转化的影响。侧脑室注射PI3K特异性抑制剂LY294002后,通过免疫荧光、WB和RT-PCR等方法观察抑制PI3K通路在ICH模型中对小胶质细胞表型转化、星形胶质细胞表型转化及神经元凋亡的影响。结果:成功建立小鼠ICH模型。免疫荧光和WB结果显示,与Sham相比,小鼠ICH损伤后不同时间点(1天,3天)血肿周围组织的M1型小胶质细胞、M2型小胶质细胞的数量均增多,但M1型增多更加明显;A1反应性星形胶质细胞、A2反应性星形胶质细胞的数量均增多。同时WB结果显示,小鼠ICH损伤后血肿周围磷酸化的PI3K和AKT蛋白表达降低,总的NF-κB蛋白表达增高。给与外源性sEH抑制剂TPPU后,血肿周围的M1型明显降低,M2型明显增多;血肿周围A1反应性减少,A2反应性增加;血肿周围磷酸化的PI3K和AKT蛋白表达升高,总的NF-κB蛋白表达降低;血肿周围神经元凋亡水平降低。给与PI3K特异性抑制剂LY294002后,血肿周围M1型小胶质细胞增多,M2型小胶质细胞减少,A1反应性星形胶质细胞增多,A2反应性星形胶质细胞减少,血肿周围神经元凋亡水平升高。结论:sEH抑制剂TPPU调控小胶质细胞的M1、M2表型的转化,以及星形胶质细胞的A1、A2反应性细胞的转化。PI3K/Akt/NF-κB通路介导了TPPU对继发性损伤的保护作用。
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