白藜芦醇对脑缺血小鼠的神经保护作用机制研究

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背景及目的:  脑卒中危害严重,在全球范围内是导致死亡和伤残的最重要原因之一。每年大约有79.5万人经历一次新发或复发的卒中,平均每4分钟就有1人死于脑卒中。其中,缺血性脑卒中占所有脑卒中病例的87%左右。对于缺血性脑卒中的治疗,目前公认唯一有效的是溶栓治疗,但由于极短的治疗时间窗和出血的并发症,极大的限制了其在临床上的使用。至今,抗栓治疗和神经保护治疗仍是临床上主要的治疗手段。由于抗栓治疗效果有限,因此,研究脑缺血后的神经保护治疗措施,在当今缺血性脑卒中的治疗中具有重要的意义。  脑血流的突然中断可以导致细胞和分子损伤的级联反应事件,其中神经元在缺血缺氧时比神经胶质细胞和血管细胞更易于受损。缺血中心区的神经元由于细胞能量代谢衰竭,主要表现为坏死。神经细胞坏死后,神经元特异性烯醇化酶(NSE)从其胞质中释放入脑脊液,并穿过破损的血脑屏障进入血液循环,导致血清中NSE水平的升高。已证实,NSE是反应神经损伤的最敏感和最直接的指标,其表达的水平反映了急性脑损伤的程度。缺血导致细胞毒性损伤反应的同时,也刺激周围的神经元及胶质细胞释放神经营养因子,对限制缺血脑组织的损伤及促进神经修复和再生都起着极其重要的作用,被称为机体的内源性神经保护作用。其中,脑源性神经营养因子(BDNF)、神经营养因子-3(NT-3)均属于神经营养因子中的神经生长因子家族成员,具有调控神经元生存、轴突生长、突触可塑性及神经传递的作用。研究证实,脑缺血后神经营养因子的表达不足以抵抗缺血的损伤反应,刺激机体内源性神经营养因子的表达可以拮抗神经细胞损伤,促进神经功能恢复。但由于其分子量较大,较难通过血脑屏障,口服或静脉给药治疗效果差;通过侧脑室注射或将其基因导入神经干细胞移植的方法虽然在动物实验上取得了成效,但临床应用存在困难。因此,开发研究药物促进脑梗死后BDNF及NT-3的表达,显得尤为重要。  许多具有抗氧化作用的药物如依达拉奉、丁基苯酞等可以促进脑缺血后神经营养因子的表达而发挥脑保护作用。白藜芦醇(Resveratrol,Res)是一类主要存在于虎杖、藜芦、葡萄、花生等植物中的多酚类化合物,其抗氧化作用已得到广泛证实。另外,研究表明,白藜芦醇对脑缺血具有保护作用,其机制包括抗氧化、清除自由基、调节神经细胞能量代谢、抑制兴奋性毒性损伤、激活SIRT1等,但其是否可以影响脑缺血后神经营养因子的表达,报道较少。为进一步评价白藜芦醇对脑梗死的神经保护作用,发现脑梗死治疗新手段,本实验采用小鼠大脑中动脉永久性栓塞(permanent middle cerebral artery occlusion,pMCAO)模型,观察白藜芦醇对小鼠脑梗死后BDNF、NT-3的表达及神经元损伤和功能恢复的影响,探讨其在小鼠缺血性脑损伤中的神经保护作用机制。  材料和方法:  将体质量(20±2)g SPF级雄性昆明小鼠(共160只)按完全随机数字表法分为假手术组、模型组、溶剂治疗组及白藜芦醇组(简称Res组),每组40只。Res组给予Res50 mg·kg-1腹腔注射,每天1次,于第7d行pMCAO,最后一次用药时间为术前1h,行pMCAO术后继续同样剂量治疗。溶剂治疗组予以溶剂治疗,剂量及给药方式同Res治疗组。于术后小鼠麻醉清醒后行Zea-longa评分,将1~3分的收入组别,然后分别在术后24h和72h再次行Zea-Longa评分后将小鼠麻醉处死,免疫组织化学(SABC)法检测脑组织BDNF及NT-3蛋白的表达,RT-PCR技术检测BDNF及NT-3的基因水平,酶联免疫吸附试验(ELISA)法测定血清中神经元特异性烯醇化酶(NSE)的浓度,2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC)染色检测脑梗死体积。  结果  1.Res对脑组织BDNF及NT-3表达的影响免疫组化染色显示,BDNF及NT-3阳性染色表现均为神经元的胞浆、胞膜、轴突及少量胶质细胞染成棕黄色,阳性细胞主要位于缺血半暗带及其周围缺血较轻区域。RT-PCR结果分析表明,BDNF在脑缺血后24h表达已明显升高,缺血72h时稍有下降;NT-3在脑缺血24h时表达亦升高较明显,至缺血72h时表达进一步增多。与模型组及溶剂治疗组比较,白藜芦醇组梗死区周围的BDNF及NT-3的mRNA表达水平在脑缺血24h和72h均明显增多,差异有统计学意义(均有P<0.01)。但模型组与溶剂治疗组两组比较,差异无统计学意义(均有P>0.05)。免疫组化显示BDNF及NT-3蛋白的表达与其基因的表达趋势相一致。  2.Res对血清中NSE表达的影响与假手术组相比,脑缺血24h和72h各组血清NSE的表达水平均明显升高,说明神经损伤较明显,白藜芦醇组在脑缺血24h和72h血清中NSE的水平均低于相应的模型组及溶剂治疗组,差异有统计学意义(均有P<0.01);模型组与溶剂治疗组相比,血清中NSE水平的差异无统计学意义(均有P>0.05)。  3.梗死后鼠脑大体形态及TTC染色假手术组无梗死灶。脑梗死后,缺血侧脑组织肿胀,有明确的梗死灶形成。TTC染色显示正常脑组织呈红色,缺血灶呈苍白色。与模型组及溶剂治疗组相比,白藜芦醇组在脑缺血24h和72h的梗死体积均明显缩小,差异有统计学意义(均有P<0.01)。4.神经功能学评分结果白藜芦醇组在脑缺血24h和72h的神经功能学评分均低于模型组及溶剂治疗组,差异有统计学意义(P<0.01,P<0.05)。模型组与溶剂治疗组相比,差异无统计学意义(均有P>0.05)。  结论  白藜芦醇可增加脑缺血后BDNF及NT-3的表达,降低血清中NSE的浓度,减轻神经损伤程度,从而缩小脑梗死体积,促进神经功能的恢复。
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