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目的:观察不同剂量姜黄素对大鼠脑缺血再灌注后海马CA1区、DG区p-CREB、PGC-1α表达及神经元凋亡的影响,进一步阐明姜黄素脑保护作用的分子机制,为该药临床应用提供实验基础和理论依据。
方法:雄性SD大鼠300只,随机分成五组:假手术组(S组)、缺血再灌注组(IR组)、姜黄素30mg/kg组(Cur30组)、姜黄素100mg/kg组(Cur100组)及姜黄素300mg/kg组(Cur300组)。S组仅烧灼双侧椎动脉,游离双侧颈总动脉但不阻断;其余四组在烧灼双侧椎动脉、游离双侧颈总动脉24h后,阻断双侧颈总动脉15min,建立四血管闭塞全脑缺血模型,S组和IR组大鼠分别在缺血前1h腹腔注射等容积溶媒,Cur组大鼠在缺血前1h腹腔注射不同剂量姜黄素;上述实验组在再灌注2h、6h、1d、3d、7d五个时间点处死,并且上述五组再分为两个亚组:①各时间点多聚甲醛灌注固定大脑组织后,通过HE染色观察各时间点海马细胞形态改变、免疫组化观察p-CREB、PGC-1α的表达及DNA断端末端标记(TUNEL)法标记凋亡阳性细胞(n=6);②各时间点大鼠急性断头处死,迅速冰上取海马组织液氮低温冰冻保存,裂解组织,提取目的蛋白,用免疫蛋白印迹法对CREB、PGC-1α进行半定量分析(n=6)。
结果:
1、形态学变化:
S组海马各区锥体细胞排列整齐,边界清楚,核膜边界清晰,核仁深染、清晰。IR组细胞轮廓消失,80%以上细胞出现胞浆固缩,核固缩、碎裂。各Cur组70%以上的细胞边界尚清,核形状尚规则,核边界尚清,20%左右细胞出现核染色变深,胞浆部分消失等变性的表现。
2、p-CREB、PGC-1α表达的变化:
A、免疫组化:p-CREB在S组海马各区基础表达及各时间点之间差异无统计学意义(P>0.05)。IR组海马CAl区p-CREB在再灌注2h出现较多表达后迅速下降,至1d、3d时同S组水平,且1d、3d、7d点之间差异无统计学意义(P>0.05);IR组海马DG区p-CREB的表达在再灌注2h即达高峰,并维持高水平表达至3d,7d后明显下降但仍高于S组(P<0.05)。三姜黄素组DG区p-CREB的表达情况和规律与IR组相似,但P-CREB的表达明显高于瓜组(P<0.05),且在2h、6h、1d、3d点表达水平Cur100组>Cur30组>Cur300组(P<0.05)。各实验组CA1、DG区PGC-1α蛋白的表达规律与p-CREB相似,仅PGC-1α的达峰时间稍晚于p-CREB;CA1区PGC-1α表达水平至6h达峰后开始下降,而DG区虽然达峰时间与CA1区相同,但是维持高水平至3d;三姜黄素组DG区PGC-1α的表达明显高于IR组(P<0.05)。
B、免疫蛋白印迹:S组海马组织p-CREB蛋白表达各时间点之间无差异(P>0.05)。IR组及三姜黄素组p-CREB蛋白表达2h即达高峰,维持高水平表达至3d,7d后明显下降但仍高于对照组(P<0.05);但三姜黄素组的表达明显高于IR组(P<0.05),且在2h、6h、1d、3d点表达水平Cur100组>Cur30组>Cur300组(P<0.05)。PGC-1α蛋白表达规律与p-CREB相似,只是达峰时间晚于p-CREB,于6h达高峰。
3、凋亡细胞计数:
各实验组凋亡细胞主要集中在CA1区,再灌注2h出现少量凋亡细胞后逐渐增加,3d达到高峰后减少,至7d仍有少量凋亡细胞存在,IR组各时间点凋亡细胞数明显高于S组及Cur100组(P<0.05),Cur300组各时间点凋亡细胞数高于Cur100组(P<0.05)。
结论:姜黄素可显著减少SD大鼠缺血性海马神经元再灌注后凋亡的发生,其机制可能与增强缺血再灌注大鼠海马神经元p-CREB、PGC-1α表达有关,且100mg/kg剂量组姜黄素的保护效果显著优于30mg/kg及300mg/kg。