虾青素在创伤性脑损伤中的保护作用及机制研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:moon818882003
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在全世界范围内,创伤性脑损伤(traumatic brain injury,TBI)是人群致死和致残的主要原因,已成为严重威胁人类健康的疾病之一。除机械打击引起的原发性损伤外,继发性损伤如脑水肿、颅内血肿、脑缺血、颅内压增高等亦为TBI高致死、致残率的重要病理基础。文献报道,TBI后脑水肿的程度与患者的预后直接相关。Na+-K+-2Cl-共转运蛋白1(Na+-K+-2Cl-co-transporter 1,NKCC1)是引起脑水肿的重要靶点,在脑内主要表达于星形胶质细胞、神经元等,有效抑制NKCC1的表达或敲除其基因表达后,脑水肿明显减轻。文献报道,TBI可通过参与特定信号转导途径(例如NF-кB通路)触发并放大炎症反应,而且局部炎症性反应在伤情发展和预后方面起着重要的作用。虾青素在中枢神经系统疾病尤其是缺血性脑损伤和蛛网膜下腔出血中具有重要的神经保护作用,但到目前为止对于虾青素在TBI中是否同样具有神经保护的作用,尚缺乏相关研究。本课题构建小鼠控制性脑皮质撞击模型以及星形胶质细胞牵张损伤模型,通过体内外实验观察虾青素对TBI是否具有神经保护作用,并探讨其机制。我们利用Pin Point(Model PCI3000)精细颅脑损伤仪构建小鼠TBI模型,然后给予虾青素治疗。Garcia评分和转棒实验对伤后小鼠的神经功能损伤情况进行评估;Morris水迷宫实验评估伤后小鼠空间学习记忆能力及认知能力,以验证虾青素是否具有神经保护作用。通过干湿重法评估小鼠伤后脑水肿情况;Evans blue染色评估血脑屏障破坏情况;行real-time PCR、Western Blot和免疫荧光检测NKCC1表达变化,验证虾青素能否通过下调NKCC1减轻脑水肿。我们应用Cell Injury ControllerⅡ(CICⅡ)型细胞牵张损伤控制仪打击星形胶质细胞构建细胞损伤模型,然后给予虾青素或相应抑制剂治疗。行Cell Counting Kit8细胞活力检测,评估细胞存活率;行TUNEL染色和Western blot评估细胞凋亡情况;行real-time PCR和Western blot检测NF-кB p65、炎症因子(IL-1β、IL-6、TNF-α)表达的变化;行real-time PCR、Western blot和免疫荧光染色检测NKCC1表达情况,验证虾青素能否减轻炎症反应下调NKCC1的表达。研究结果显示,在小鼠的TBI模型中,损伤后30分钟给予虾青素治疗可明显改善小鼠神经功能损伤和空间学习记忆能力及认知能力;在TBI后第3天,随着虾青素给药剂量的增加损伤区域周围脑组织水肿的程度逐渐降低,即存在浓度依赖性,同时我们发现,在损伤后1小时给药对于损伤侧脑组织水肿仍然有缓解作用,但在损伤后3小时给药则无明显缓解作用;在TBI后第3天,虾青素能够显著减轻损伤区域脑组织表面伊文思蓝的渗出,明显减少伊文思蓝的含量;虾青素可下调损伤区域皮层脑组织的NKCC1基因及蛋白表达量,并呈浓度依赖性。星形胶质细胞给予牵张损伤打击后,细胞活力下降、凋亡增加,NF-кB p65活化表达并发生核转移、炎症因子表达增多,同时NKCC1基因及蛋白表达亦显著升高;在给予虾青素预处理的情况下,可以显著抑制细胞活力下降和凋亡增加,抑制NF-кB p65的活化及核转移,并可降低炎症因子及NKCC1表达的增加;同时,我们应用特异性抑制剂抑制NF-кB p65活化后,炎症因子及NKCC1表达显著下调;应用抑制剂抑制NF-кB p65及NKCC1,细胞凋亡蛋白的表达亦明显降低。综上所述,虾青素对TBI后小鼠的神经功能损害有一定的保护作用;其机制可能是通过抑制损伤区域皮层脑组织NKCC1的过量表达、减轻血管源性脑水肿而起到神经保护作用。同时我们通过体外实验证明,虾青素可减少NF-кB的活化和炎症因子的释放,进而抑制NKCC1高表达。
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