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钙敏感受体(CaSR)是G蛋白偶联受体,通过激活磷脂酶C(PLC)系统引起细胞内游离钙浓度([Ca2+]i)的升高,主要参与细胞内钙稳态的维持。糖尿病脑病是糖尿病的主要并发症之一,也是糖尿病学的研究热点。而[Ca2+]i的变化又是触发糖尿病脑病的始动因素,然而CaSR在糖尿病脑病中的作用和机制,迄今国内外未见报道。 目的:观察CaSR在STZ诱导的1型糖尿病大鼠模型海马组织中的表达变化规律;探讨STZ诱导的1型糖尿病大鼠中CaSR对海马神经元的作用及其相关机制。 方法:(1)采用1次性腹腔注射链脲佐菌素(STZ,50mg/kg)的方法建立大鼠糖尿病模型,以血糖>16.7mmol/L为造模成功的标准,大鼠随机分为对照组、糖尿病4周、8周组和12周组(每组n=10)。通过电镜、HE染色和TUNEL染色观察海马神经元的变化;观察CaSR蛋白水平的表达。(2)30mmol/L的葡萄糖复制大鼠糖尿病脑病的细胞模型;激光扫描共聚焦显微镜测定[Ca2+]i的变化。(3)以CaSR激动剂Calindol,CaSR抑制剂Calhex231等作为干预因素,应用JC-1,MitoSOX和DAF-FM分别检测原代培养海马神经元的线粒体膜电位、线粒体自由基和神经元NO水平;应用免疫荧光和Hoechst33342/PI双染分别检测原代培养海马神经元细胞突起和凋亡坏死的变化。(4)以CaSR激动剂Calindol,CaSR抑制剂Calhex231等作为干预因素,应用Western blot检测蛋白激酶C(PKC)通路,钙/钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)通路和细胞外信号调节激酶(ERK/MAPK)通路的蛋白表达和各通路阻断剂对糖尿病脑病的影响。 结果:(1)与对照组相比,糖尿病组大鼠出现了多饮、多食、多尿和高血糖,证明糖尿病模型成功建立;海马神经元结构破坏(细胞排列紊乱,线粒体肿胀,呈空泡样变等,突触模糊,小血管肌膜增厚,紧密连接扩张);海马组织凋亡细胞增加;海马组织CaSR蛋白表达降低。糖尿病12周组的变化程度重于糖尿病4周和8周组。(2)神经元可通过CaSR-PLC-IP3通路调节[Ca2+]i,30mM葡萄糖刺激的神经元[Ca2+]i明显低于正常对照组;(3)与正常对照组相比,30mM葡萄糖可显著抑制神经元细胞突起的延伸,Calindol能够改善30mM葡萄糖对细胞突起延伸的抑制作用,PD98059(ERK通路阻断剂)、Calhex231和PKCa inhibitor peptide(PKCα通路阻断剂)能够抑制Calindol引起的作用;(4)与正常对照组相比,线粒体膜电位降低、线粒体过氧化物水平升高、NO合成减少,细胞凋亡坏死率增加。Calindol和Ca2+能够改善30mM葡萄糖所诱发的变化而Calhex231能促进高糖培养所诱导的变化;与高糖组比,L-NMMA(NOS抑制剂)能够升高线粒体膜电位,降低线粒体过氧化物和NO的合成。(5)与正常对照组相比,CaSR,p-eNOS,p-ERK,p-CaMKⅡ的蛋白表达明显低于正常对照组而PKCα的合成高于正常对照组;Calindot能够促进p-CaMKⅡ和p-ERK的蛋白表达增多,PKCα inhibitor peptide能抑制PKCα的表达,PD98059能够抑制p-ERK的蛋白表达。 结论:(1)腹腔注射STZ可以成功复制大鼠糖尿病的动物模型;海马神经元超微结构破坏程度,凋亡率的大小与病程长短相关;同时伴有海马组织CaSR。表达减少。(2)30mM葡萄糖培养液培养的新生大鼠海马神经元CaSR表达减少同时伴有细胞[Ca2+]i降低。(3)CaSR表达减少引起细胞内钙稳态紊乱,进而引起线粒体膜电位降低,线粒体过氧化物增多可能是导致糖尿病脑病发生发展的重要机制。(4)高糖环境下,PKC、ERK、CaMKⅡ通路参与CaSR调节海马神经元细胞突起延伸的信号通路。(5)CaSR激动剂Calindol对高糖培养海马神经元具有保护作用,其机制与激活和增加CaSR蛋白表达,进而恢复细胞内钙稳态有关。