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中枢神经系统的再生和修复是一个多环节、多影响因素的过程。造成中枢神经系统(CNS)损伤后再生与修复失败的原因有:①CNS损伤致继发性损伤,大量神经元死亡:②CNS受损神经元细胞外微环境含大量阻止神经再生的抑制因子:③有丝分裂后的神经元内在的再生能力减弱。其中,CNS微环境对受损神经元的存活和再生至关重要。从不同角度探讨CNS再生障碍的原因和解决方法,将为临床治疗中枢神经系统损伤提供新的思路。
目的:本课题从中枢神经系统微环境中神经营养因子、髓鞘相关的抑制性因子及凋亡调控因子的表达变化情况,来研究中药山茱萸环烯醚萜苷(CIG)的干预作用以及防治脑损伤的药理机制。
方法:本论文采用穹隆海马伞切断致机械性脑损伤的大鼠模型,成年SD大鼠随机分为以下6组:假手术组(Sham operation,SO)、穹隆海马伞切断模型组(Fimbria-fomix transaction,FFT)、模型+CIG大剂量治疗组(180mg/kg)、模型+CIG中剂量治疗组(60 mg/kg)、模型+CIG/小剂量治疗组(20 mg/Kg)和模型+阳性对照药阿尼西坦组(20 mg/kg)。造模后灌胃给药28天,应用Morris水迷宫实验和避暗实验检测大鼠学习记忆能力的变化:采用尼氏染色方法光镜下观察大脑皮层和海马CAl区存活神经元的变化:采用免疫组织化学染色法检测了神经营养因子及其受体、髓鞘相关的抑制性因子和凋亡调控因子表达的变化:并结合Western Blot法测定了上述指标蛋白水平表达的变化。图像分析使用Image-pro5.0软件:实验结果用X±SE或者x±SD表示,使用SPSS 11.5软件中的单因素方差分析进行统计学分析。
结果:
1.Morris水迷宫和避暗实验结果显示穹隆海马伞切断模型大鼠出现学习记忆能力障碍;给予山茱萸环烯醚萜苷治疗后可缩短Morris水迷宫定位航行实验的逃避潜伏期,增加空间搜索实验中目的象限的游泳时间占总时间的百分比以及目的象限的游泳距离占总距离的百分比:并且可以延长避暗实验测试期的潜伏期。
2.尼氏染色结果显示,穹隆海马伞切断导致脑损伤后大鼠大脑皮层、海马CAl区存活神经元数量明显减少;山茱萸环烯醚萜苷治疗后能够增加存活神经元的数量。提示CIG有较好的细胞保护作用。
3.穹隆海马伞切断导致脑损伤后大鼠大脑皮层、海马区神经生长因子(NGF)及其受体TrkA、脑源性神经生长因子(BDNF)的蛋白表达水平下降,阳性染色细胞数量明显较少:给予山茱萸环烯醚萜苷治疗后可以提高NGF/TrkA和BDNF的蛋白表达水平和阳性染色细胞的数量。
4.穹隆海马伞切断导致脑损伤后海马区生长相关蛋白-43(GAP-43)表达较假手术组有所增加:给予山茱萸环烯醚萜苷治疗后可以促进GAP-43的持续高表达。
5.穹隆海马伞切断导致脑损伤后抑制神经再生的因素勿动蛋白(Nogo A)和硫酸软骨素蛋白多糖(CSPG)的表达明显增多:给予山茱萸环烯醚萜苷治疗后可以抑制Nogo A和CSPG的表达。
6.穹隆海马伞切断导致脑损伤后大鼠海马区促凋亡因子Bax和细胞色素C(CytC)表达升高,抗凋亡因子Bcl-2表达减少;给予山茱萸环烯醚萜苷治疗后抑制Bax和Cyt C的表达,促进Bcl-2的表达,避免凋亡信号进一步激活,发挥其抗细胞凋亡的作用。
7.穹隆海马伞切断模型组大鼠海马区突触生长素(SYP)表达减少:山茱萸环烯醚萜苷治疗后突触生长素高度表达,说明该区突触可塑性增强,促进突触重建。
结论:山茱萸环烯醚萜苷(CIG)能够改善穹隆海马伞切断模型大鼠的学习记忆能力,增加模型大鼠大脑皮层、海马区存活神经元的数量,其作用机制主要包括促进神经营养因子及其受体和神经生长相关蛋白的表达、抑制髓鞘相关的抑制性因子和CSPG的表达,从而改善中枢神经系统微环境;调节凋亡调控因子的表达:促进突触重建。研究结果提示CIG在促进神经再生与修复方面具有良好的应用前景和开发价值。