丁苯酞对SOD1-G93A转基因鼠脊髓前角运动神经元Nrf2及H0-1表达的影响

来源 :河北医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ASD121406113
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目的:肌萎缩侧索硬化(Amyotrophic Lateral Sclerosis,ALS)是一种慢性进行性神经系统变性疾病,选择性累及上、下运动神经元,表现为进行性加重的肌肉无力和萎缩,最终因呼吸肌麻痹死亡,目前尚无有效治疗方法。该病约5%-10%有家族史,为家族性肌萎缩侧索硬化(FamilialAmyotrophic Lateral Sclerosis,FALS),另外约90%为散发性肌萎缩侧索硬化(Sporadic Amyotrophic Lateral Sclerosis,SALS),两者临床表现和病理表现相似。研究发现20%FALS的发病与编码Cu/Zn超氧化物歧化酶(Cu/ZnSOD1)的基因突变有关,SALS的发病与谷氨酸兴奋毒性、自身免疫机制、氧化应激、神经丝异常、线粒体功能异常等有关,各种因素相互影响,且均与氧化应激相关,因此氧化应激有是目前肌萎缩侧索硬化治疗研究的重点。  研究发现ALS的发病机制与氧化应激有关,氧化应激与ALS的关系也是近年来研究的热点。机体抗氧化防御系统包括酶系和非酶系抗氧化防御系统。ARE(抗氧化反应元件,antioxidant response element)是多种抗氧化酶/解毒酶基因5’侧翼所共有的一段增强子序列,这段序列是诱导激活所必须。而抗氧化剂发挥神经元保护作用的关键分子即是Nrf2蛋白。在多种组织中Nrf2/ARE信号通路的激活都可诱导一系列内源性的细胞保护基因的上调,其中包括抗抗氧化酶、氧化蛋白、解毒和抗炎的蛋白。在神经组织中这些抗氧化酶和抗氧化蛋白的表达增多,可对抗由谷氨酸、过氧化氢及多巴胺等引起的氧化损伤。HO-1就是其中一种重要的抗氧化蛋白,它能分解血红素,生成一氧化氮、自由铁和胆绿素。胆绿素及其代谢生成的胆红素是一种生理性的自由基清除剂,可以抵抗氧化应激保护神经元。因此Nrf2/ARE信号通路的激活有望成为神经变性疾病治疗的新靶点。  丁基苯酞(dl-3-n-butylphthalide,NBP)是我国近年来开发的一个新型抗脑缺血药物。它是芹菜种子的提取物。在2002年,首次被中国国家食品药品监督管理局批准应用于中风患者。实验证明,它的神经保护作用机制是多方面的,包括减少氧化应激损伤、增加缺血区脑血流量、抑制炎症反应、重构缺血区微循环、改善线粒体的功能和抗细胞凋亡等。因此,丁苯酞可能对SOD1-G93A转基因小鼠发病过程有一定影响。  本研究通过免疫组化、蛋白印迹技术观察丁苯酞对肌萎缩侧索硬化SOD1-G93A鼠发病过程中脊髓前角运动神经元Nrf2及HO-1表达的影响,进一步了解丁苯酞神经保护作用机制,为ALS治疗研究及开发丁苯酞用途提供依据。  方法:  1.动物模型的建立  转人类SOD1-G93A小鼠和同窝非转基因小鼠是由美国Jackson Lab引进的B6SJL-BTg(SOD1-G93A)1Gur/J半合子雄鼠与B6SJLF1/J+/+雌鼠1:1杂交繁殖而来,通过剪取小鼠尾尖提取DNA,用聚合酶连反应(PCR)鉴定小鼠是否携带突变的SOD1-G93A基因。  2.动物分组及处理  筛选鉴定出SOD1-G93A阳性的小鼠48只,并随机将其分为低、中、高剂量丁苯酞组和安慰剂组,选同窝hSOD1-G93A阴性小鼠作为阴性对照组,每组各12只,雌雄各半。通过灌胃的方法每天给转基因小鼠服用丁苯酞和玉米油。于小鼠6周龄起分别按照60mg/kg、120mg/kg、180mg/kg的剂量对三个治疗组小鼠进行灌胃,安慰剂组给予同等量(10ml/kg)的玉米油灌胃,一天一次。  3.发病时间及生存期观察  参考Vercelli等的1-5分评分法进行评分,4分为发病时间,1分为死亡时间。  5分:无运动功能障碍  4分:将小鼠悬吊时出现后肢伸展异常或震颤  3分:明显的后肢无力、步态异常  2分:双后肢完全瘫痪,爬行仅靠前肢  1分:双后肢完全瘫痪,并且将小鼠仰卧后20s内小鼠不能翻转  4.免疫组化  用10%水合氯醛将小鼠麻醉后,心脏灌注4%多聚甲醛固定20min,快速取出小鼠脊髓腰段以4%多聚甲醛固定48h,振动切片30μ m厚,免疫组织化学法观察髓前角神经元Nrf2、HO-1表达分布。  5.免疫印迹  10%水合氯醛腹腔注射将小鼠麻醉后,新鲜取小鼠脊髓腰段,液氮速冻,-80℃储藏,提取总蛋白用蛋白免疫印迹的方法检测各组小鼠腰髓Nrf2、HO-1蛋白表达。  6.统计学方法  采用SPSS13.0统计学软件对数据进行统计处理。各组数据均用-x±SEM表示。Kaplane-Meier(K-M)生存曲线用于发病时间和生存时间的统计分析。其他数据采用单因素方差分析或秩和检验。P<0.05为差异有统计学意义。  结果:  1.发病时间与生存期  低(60 mg/kg)、中(120 mg/kg)和高剂量(180 mg/kg)治疗组分别使SOD1-G93A转基因鼠的发病时间推迟了11、6、和13天,三组均有统计学意义。低、中和高剂量治疗组分别使生存期延长了6、2和12天,高剂量组与安慰剂相比有统计学意义,低剂量和中剂量与安慰剂组相比无统计学意义。  2.免疫印记和免疫组化  结果显示相对于安慰剂组180 mg/kg丁苯酞可增加SOD1-G93A转基因鼠脊髓前角运动神经元Nrf2及HO-1的表达。  结论:  丁苯酞可以推迟SOD1-G93A转基因小鼠的发病并延长生存期,其神经元保护作用是通过提高其抗氧化应激的能力来实现的。丁苯酞有可能成为一种有效治疗肌萎缩侧索硬化症的药物。
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