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目的神经元退行性变疾病(neurodegenerative diseases, NDD)是一类临床表现各异,以相关神经系统结构和功能进行性减退为特征的疾病。随着人口老龄化,此类疾病对人类健康威胁日益增加。脑组织对缺血缺氧十分敏感,缺血/再灌注是导致NDD的重要因素之一。研究缺血/再灌注致NDD,探讨其发病机制,对于开发新药、拓展治疗新途径具有重要意义。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)是脑内清除自由基的主要酶,SOD1(Cu-ZnSOD)和SOD2(Mn-SOD)是参与SOD抗氧化应激的主要亚型。以往研究主要集中在SOD1和SOD2在急性脑缺血/再灌注损伤中的作用,对于SOD1和SOD2在神经元退行性变进程中的作用尚缺乏相关报道。本课题旨在从整体、亚细胞、分子等不同水平研究缺血/再灌注致神经元退行性变的发病机制,探讨SOD1和SOD2与缺血/再灌注致神经元退行性变的关系,以期为进一步研究缺血/再灌致神经元退行性变,开发新的有效的神经保护剂奠定基础。方法1.模型建立:以40 g.L-1水合氯醛溶液400 mg.kg-1 ip麻醉小鼠,从颈总静脉抽取并回输约40%总血量加双侧颈总动脉夹闭20 min建立I/R损伤模型。假手术组仅麻醉并分离暴露双侧颈总动脉和右侧颈总静脉20 min。2.分别于术后5 d、15 d、30 d和60 d进行行为学和病理组织学检测,并检测脑组织丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量以评价缺血/再灌注致神经元退行性变进程及脑氧化应激情况。3.采用RT-PCR和Western blot分别检测术后5 d、15 d、30 d和60 d大脑皮层和海马SOD1、SOD2 mRNA水平和蛋白表达水平,探讨SOD1和SOD2与神经元退行性变的关系及其作用机制。4.分别于术后5 d、15 d、30 d和60 d采用分光光度法检测脑组织线粒体呼吸链复合体Ⅰ-Ⅳ活性,研究线粒体功能异常与缺血/再灌注致神经元退行性变的关系,探讨神经元退行性变的发病机制。结果1.与假手术组相比,脑缺血/再灌注组小鼠空间学习记忆能力显著进行性降低,脑组织MDA含量进行性显著升高(P<0.05);病理组织学检测显示海马出现进行性神经元核固缩加重和神经元丢失。2.生化检测显示缺血/再灌注组小鼠脑组织SOD1活性表现为先降低后升高,术后5 d和15 d显著低于各自假手术组(P<0.05),术后30 d和60 d与假手术组相比无显著差异(P>0.05);RT-PCR检测大脑皮层和海马SOD1 mRNA表达水平与假手术相比无显著差异(P>0.05);Western blot检测显示术后5 d和15 d大脑皮层和海马SOD1蛋白表达较假手术组显著降低(P<0.05),术后30 d和60 d SOD1蛋白表达较假手术组显著增加(P<0.05)。3.生化检测显示缺血/再灌注组小鼠脑组织SOD2活性显著低于假手术组(P<0.05);RT-PCR检测大脑皮层和海马SOD2 mRNA表达水平与假手术相比无显著差异(P>0.05);Western blot检测显示术后各时间点大脑皮层和海马SOD2蛋白表达均较假手术组显著降低(P<0.05)。4.线粒体功能检测显示,缺血/再灌注术后5 d组各脑组织线粒体呼吸链复合体Ⅰ-Ⅳ活性均显著低于假手术组(P<0.01);术后15 d、30 d和60 d各时间点,线粒体呼吸链复合体Ⅰ和复合体Ⅱ活性与假手术组相比差异无统计学意义(P>0.05),复合体Ⅲ和复合体Ⅳ活性显著低于假手术组(P<0.05)。结论本研究结果提示:1.采取本实验方法可有效建立缺血/再灌注致神经元退行性变动物模型。2.缺血/再灌注致神经元退行性变涉及脑氧化应激反应增强,SOD2表达降低及SOD1表达和活性不平行。3.线粒体呼吸链复合体III和IV的功能异常也涉及缺血/再灌注致神经元退行性变的发生。综上所述,SOD功能异常参与了缺血/再灌注致神经元退行性变的发生。其作用机制可能涉及SOD2表达降低及出现功能异常的SOD1表达;SOD表达和功能异常导致氧化应激平衡失调,后者损伤线粒体呼吸链复合体,引发神经元退行性变。