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背景和目的:
谷氨酸(Glutamate,Glu)是人及哺乳动物中枢神经系统内兴奋性神经递质中最重要的氨基酸。过量的谷氨酸对神经元有损伤作用,即兴奋性毒性(Excitotoxicity)。大量研究已证实多种神经系统疾病如缺血及缺氧性脑损伤、癫痫、阿耳茨海默病、肌萎缩侧索硬化、帕金森氏病等均与谷氨酸在神经系统内的堆积或过量释放有关。目前对这些神经系统疾病还没有比较令人满意的治疗药品。
SBH-2A是本课题组从SBH-2中提取的一种活性物质。前期的工作已初步证实SBH-2具有一定神经保护作用。
基于上述背景,本文研究SBH-2的有效活性物质SBH-2A对妊娠晚期母鼠谷氨酸单钠灌胃所致子代小鼠神经毒性的保护和修复作用,并初步探索其作用机理。
方法:
1.谷氨酸单钠(MSG)对发育中胎脑的兴奋性毒性的研究。母鼠妊娠晚期MSG灌胃,其所产子代小鼠通过行为学、病理组织学和细胞分子生物学等实验检查MSG产生的对子代小鼠行为、病理组织和细胞分子生物学方面的损伤。
2.SBH-2A对发育中胎脑兴奋性毒性的保护作用。母鼠妊娠晚期MSG灌胃同时腹腔注射SBH-2A,其所产子代小鼠通过行为学、病理组织和细胞分子生物学方面的检查,研究SBH-2A对MSG诱导的兴奋性损伤的可能保护作用。
3.SBH-2A对发育中胎脑兴奋性毒性的修复作用。母鼠妊娠晚期MSG灌胃诱导子代小鼠兴奋性毒性损伤之后应用SBH-2A,其所产子代小鼠通过行为学、病理组织等方面的检查,研究SBH-2A对MSG诱导的兴奋性损伤的可能保护作用。
4.采用免疫组织化学方法检测NMDAR1、NPY和c-fos在子代小鼠脑组织中的表达水平。
5.采用蛋白免疫印迹技术(Western blotting)检测子代小鼠脑组织中bax、bel-2和caspase-3表达水平。
结果:
1.小鼠妊娠晚期MSG(1.0、2.0、4.0g/kg体重)灌胃,其所产子代小鼠在学习记忆能力测试中,Y迷宫正确反应次数明显减少,与对照组比较差异均非常显著;而且实验组间MSG 1.0g/kg组与4.0 g/kg组比较差异非常显著。在中枢神经的兴奋性状态测试中,MSG处理组自主活动次数明显增加,MSG 2.0 g/kg组和4.0 g/kg组与对照组比较差异非常显著;MSG 1.0g/kg组与4.0g/kg组差异显著。在高空运动协调能力测试中,MSG处理组所产子代小鼠无法抓紧绳子,或者能抓住绳子但不能自如爬行者明显增多,与对照组比较差异非常显著,但MSG处理组各剂量间差异不显著。在病理组织学检查实验中,观察到MSG处理组海马区有明显的水肿、增生、神经元变性和坏死,MSG剂量越大,损伤越严重。
2.MSG灌胃的同时或MSG灌胃后给予SBH-2A(10、20、40 mg/kg体重)组,在行为学方面比MSG处理组有明显的改善,表现为Y迷宫正确次数明显增加,自主活动次数减少,能自如、协调、平稳地爬绳的小鼠个数增加。在病理组织学检查实验中,观察到SBH-2A保护和治疗组海马区水肿、增生、神经元变性、坏死现象减少,SBH-2A给药剂量越大,损伤越轻,高剂量保护和治疗组(SBH-2A20、40 mg/kg体重)海马组织图象接近对照组。SBH-2A本身对子代小鼠海马组织形态无明显影响。
3.免疫组织化学方法检测结果显示:NMDAR1、NPY和c-fos在谷氨酸单钠损伤小鼠脑组织中表达上调,与MSG呈剂量依赖关系。MSG灌胃的同时给予SBH-2A(10、20、40 mg/kg体重)能在一定程度上抑制这种不正常上调,且与SBH-2A给药剂量呈剂量依赖关系,高剂量组(SBH-2A 40 mg/kg体重)NMDAR1、NPY和c-fos表达接近对照组。SBH-2A本身对子代小鼠海马组织NMDAR1、NPY和c-fos表达没有影响。
4.蛋白免疫印迹法检测结果显示:小鼠妊娠晚期MSG灌胃,其所产子代小鼠在出生后24小时内脑中蛋白bcl-2表达明显减少、而bax、caspase-3表达上升,与MSG呈一定的剂量依赖关系。而MSG灌胃的同时给予SBH-2A,其所产子代小鼠脑中蛋白bcl-2表达明显增加、而bax、caspase-3表达下调。高剂量组(SBH-2A40 mg/kg体重)bcl-2、bax、caspase-3的表达均比较接近正常水平。
结论:
1.小鼠妊娠晚期一次性大剂量灌胃MSG可造成所产子代小鼠学习记忆能力下降,中枢神经系统过度兴奋,高空运动能力不协调,海马区明显的水肿、增生、神经元变性、坏死,而SBH-2A(10、20、40 mg/kg体重)能在一定程度上保护和修复MSG造成的这些损伤。上述MSG的兴奋性毒性损伤和SBH-2A的保护和修复效果都成剂量依赖关系。
2.小鼠妊娠晚期一次性大剂量灌胃MSG,致子代小鼠脑组织中NMDAR过度激活,NPY、c-fos、bax和caspase-3表达增加,bcl-2表达减少。SBH-2A逆转MSG的上述影响。
3.SBH-2A对谷氨酸单钠所致神经毒性的保护和修复作用可能是通过抑制NMDAR过度激活,从而减少因此而产生的连锁反应:Ca<2+>内流、NPY、c-fos、bax和caspase-3表达上调,bcl-2表达下调。本实验结果表明,过量谷氨酸单钠(MSG)对小鼠具有神经毒性作用,而SBH-2A对谷氨酸单钠的神经毒性具有一定保护和修复作用。