丙酮酸乙酯对脑外伤后大鼠的神经保护作用及其机制研究

【摘要】[研究目的]脑外伤是青年人的主要死亡和致残原因,它可以触发包括氧化应激和炎症在内的一系列级联反应,从而导致继发性脑损伤和长期神经功能障碍,然而目前临床上尚无有效的治疗方法能够减轻患者的神经功能障碍,降低残疾的发生率。越来越多的研究提示,抗氧化剂丙酮酸乙酯对急性脑损伤具有神经保护作用,机制尚未完全阐明。本研究将在大鼠脑外伤模型中研究丙酮酸乙酯的长期神经保护作用及其可能的作用机制。[研究方法]将成年SD大鼠随机分为假手术组、对照组和丙酮酸乙酯处理组,进行单侧大脑皮层挫伤手术。首先,我们建立大鼠脑外伤模型,并通过一系列行为学测试(包括错步试验、Morris水迷宫)和焦油紫染色损伤体积分析来确定丙酮酸乙酯的有效剂量和治疗时间窗。随后,我们在脑外伤后48小时向大鼠股静脉内注射evansblue活性染料以确认血脑屏障完整性的破坏程度；通过透射电镜来观察各组大鼠血脑屏障超微结构的变化；并采用免疫组化、明胶酶谱、westernblots和实时定量real-timePCR等方法来评估各组大鼠小胶质细胞的激活情况和多种炎症介质的nRNA水平,以及基质金属蛋白酶(MMP-9和MMP-2)的蛋白表达和活性改变。最后,我们通过免疫组化和透射电镜在体观察脑外伤后大鼠轴突、髓鞘和少突胶质细胞祖细胞的形态分布和数量改变,并在体外进行大鼠原代少突胶质细胞祖细胞培养,以进一步探索丙酮酸乙酯对少突胶质细胞祖细胞的保护机制。[结果]我们成功建立了大鼠脑外伤模型,发现在脑外伤后即刻、12、24、36、48、60小时,分别向大鼠腹腔内注射丙酮酸乙酯30mg/kg可以观察到显著的神经保护作用,即促进脑外伤后28天大鼠的感觉运动功能和空间学习记忆能力的恢复,并能有效减少组织损伤体积。我们发现丙酮酸乙酯可以减少脑外伤后大鼠血脑屏障的渗漏,抑制小胶质细胞的过度激活,降低多种炎症介质(TNF-α,IL-1α,IL-1β,COX-2和iNOS)的mRNA水平,并减少外伤诱导的MMP-9和MMP-2的蛋白表达和活性上调。最后,我们通过在体和离体研究发现丙酮酸乙酯能够减少脑外伤后的轴突损伤和髓鞘脱失,并对少突胶质细胞祖细胞具有显著的保护作用,机制可能与促进少突胶质细胞祖细胞的存活和分化相关。[结论]我们的结果证明丙酮酸乙酯对脑外伤后大鼠具有长期的神经保护作用,机制涉及减轻脑外伤导致的血脑屏障的破坏和白质损伤。我们的研究为脑外伤的神经保护策略提供了新思路,也为丙酮酸乙酯的临床应用提供了坚实的理论基础。
【作者】施宏；
【导师】梁伟民；
【作者基本信息】复旦大学，麻醉学，2012，博士
【关键词】脑外伤；丙酮酸乙酯；神经保护；血脑屏障；白质；

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