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目的探讨脑缺血预处理对大鼠局灶性脑缺血再灌注损伤的病理生理影响及产生影响的机制,并利用基因芯片技术筛选在此过程中脑组织海马区差异表达的微小RNA(microRNA),对表达差异显著的基因进行PCR结果验证,从基因组学层面解释脑缺血预处理对缺血再灌注损伤干预作用机制。方法本实验经评估选用雄性SD大鼠作为研究对象,将大鼠随机分为3组,分别为脑缺血再灌注组(I/R组)、缺血预处理组(CIP组)和假手术组(Sham组),每组24只,共72只。I/R组:采用Zea-Longa(改良)法缺血阻塞大鼠右侧大脑中动脉,制备大鼠局灶性脑缺血再灌注模型,予以阻断缺血2h后恢复灌注1d;CIP组:选用大脑中动脉二次线栓法制备缺血预处理模型,线栓予以短暂阻断大鼠右侧大脑中动脉10min,再灌注1d后,再次阻断血流,缺血2h,复灌1d;Sham组:空白对照组不予特殊处理,仅分离SD大鼠颈总动脉,不栓塞。术后大鼠清醒后,按照Zea-Longa评分标准对各组SD大鼠进行神经行为学评分;选取符合入组标准及评分标准的SD大鼠,各组选取缺血复灌1d的8只SD大鼠,麻醉后手术取脑,并置入脑模具制备脑切片,采用TTC(2,3,5—氯化三苯基四氮唑)染色法计算脑梗死体积比;各组选取8只复灌1d后的SD大鼠断头取脑组织(缺血梗死区、海马区)制备石蜡切片并行HE染色,观察SD大鼠缺血梗死区、海马区CA1区神经元细胞病理学变化情况及黑色神经元分布情况。利用高通量微阵列技术对各组大鼠缺血侧海马区组织待测microRNA进行测序,筛选差异表达显著的microRNAs并建立表达谱,最后对这些microRNAs进行qRT-PCR(实时定量聚合酶链式反应)结果验证。采用GO分析法及KEGG pathway分析法对表达差异变化倍数显著的microRNAs进行分析,初步推断其在病理变化过程中的生物学信息及可能参与的信号通路和调控网络,深入阐述在脑缺血预处理和脑缺血再灌注过程中差异表达上调或下调的基因的作用机制。结果1 I/R组SD大鼠神经行为学评分为:(2.1250±0.339)分,CIP组SD大鼠神经行为学评分为:(1.4583±0.411)分,Sham组SD大鼠无明显神经功能障碍;与I/R组相比较,CIP组显著降低缺血再灌注后大鼠神经行为学评分(P=0.035),差异具有统计学意义,说明缺血预处理能够显著改善因右侧大脑中动脉阻塞(MCAO)导致的大鼠运动功能障碍。2 TTC染色后,I/R组SD大鼠脑梗死体积比为:(0.321±0.058),CIP组SD大鼠脑梗死体积比为:(0.264±0.032),Sham组大鼠显示脑组织无梗死灶;与I/R组相比较,CIP组脑梗死灶体积比明显著减少(P=0.021),说明缺血预处理能明显减少MCAO导致的SD大鼠脑梗死体积。3显微镜下观察脑组织石蜡切片:Sham组SD大鼠脑组织皮质区及海马区细胞排列整齐,未见病理性改变,I/R组SD大鼠缺血皮质区、基底节区、海马区黑色神经元数量显著增多,CIP组SD大鼠缺血区神经元细胞排列较I/R组整齐有序,黑色神经元细胞数量明显减少,组织形态明显改善。4本研究利用高通量微阵列芯片技术对待测样本进行分析,结果发现与Sham组相比,CIP组中有64个microRNAs表达上调,4个microRNAs表达下调;与I/R组相比,CIP组中有67个microRNAs表达上调,12个microRNAs表达下调;经同向性筛选后获得5个表达上调的microRNAs,其中有4个为新发现microRNAs,并以rnomiR-3068-3p为例进行了qRT-PCR结果验证,结果显示:脑缺血再灌注后海马组织中rno-miR-3068-3p表达水平上调,而脑缺血预处理则下调了rno-miR-3068-3p表达水平(P<0.05),其结果与基因芯片结果相一致。5对差异表达的microRNAs进行GO分析:在脑损伤的病理生理进程中,其主要参与了阳离子通道、基因的正负调控、蛋白激酶的活性、跨膜信号受体活性、电压门控通道及神经元分化与投射等分子功能及神经系统生物学进程过程;采用KEGG pathway分析和生物信息学分析推断:在腺苷酸活化蛋白激酶(AMKP)调控网络中,rno-miR-3068-3p作用于其转录因子STRAD和TBC1D1而进一步参与调控细胞能量稳态;由此构建出rno-miR-3068-3p—Transcriptional Factors(STRAD和TBC1D1)—AMPK的调控网络模式。结论脑缺血预处理能够诱导脑缺血耐受,产生脑保护作用;在脑缺血再灌注损伤、缺血预处理的过程中差异表达的microRNAs参与了其病理生理进程,并发挥了一定的生物学作用,对缺血性脑卒中的发病机制进行了基因组学层面上的解释。图14幅;表4个;参128篇。