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目的:观察葛根素对大鼠臂丛根性撕脱伤脊髓运动神经元存活率的影响及量效关系,及对脊髓GAP-43及iNOS基因及蛋白表达的影响,探讨其保护神经元的可能机制;观察葛根素对H2O2诱导的SH-SY5Y细胞损伤的影响并探讨其作用机制。 方法:动物实验:(1)成年雄性SD大鼠202只,颈、背侧入路撕脱右侧C5-C7脊神经前根建立臂丛根性撕脱模型;(2)随机分为四组:撕脱组(臂丛神经根性撕脱+生理盐水),Pue大、中、小剂量治疗组(臂丛神经根性撕脱+Pue200、100、50 mg/kg.d),每组48只,每组又按4个时间(1、2、4、6W)分为4个亚组,每组12只。用于电镜检测的动物10只,撕脱组和大剂量治疗组各5只;(3)通过中性红染色计数损伤侧神经元的存活情况;透射电镜观察神经元的超微结构改变;Western-Blotting方法检测损伤侧脊髓GAP-43、iNOS蛋白的表达变化;Real-timePCR方法检测iNOS基因的表达变化。细胞实验:(1)筛选葛根素对SH-SY5Y细胞无毒性剂量范围,以此剂量范围研究葛根素对H2O2诱导的SH-SY5Y细胞氧化损伤的影响及其机制;(2)将细胞分为5组:正常对照组(Control),H2O2模型组(H2O2),Pue50μM组(Pue50)、Pue100μM组(Pue100)、Pue200μM组(Pue200)、Pue400μM组(Pue400);Pue组先加入Pue预处理3h后再加入终浓度100μM H2O2干预;LY294002在Pue预处理前1h加入。(3)MTT观察细胞存活情况;Hoechst33342染色观察细胞凋亡情况;JC-1染色检测细胞线粒体膜电位的变化;采用分光光度法检测细胞Caspase-3和Caspase-9酶活性;Western Blot法检测Bcl-2、Bax、pAkt、Akt蛋白的表达。 结果:动物实验:共造模202只,成功194只,成功率为96.03%。造模后第1周,撕脱组与Pue治疗组伤侧神经元的存活率没有统计学差异;撕脱后第2周,与撕脱组相比,Pue中剂量和大剂量组神经元的存活率显著性提高,与小剂量组相比,大剂量治疗组存活率显著升高;撕脱后第4周,与撕脱组相比,大剂量治疗组的神经元的存活率显著性增高;撕脱后第6周,与撕脱组相比,Pue中剂量和大剂量组神经元的存活率显著性提高。此外,随着撕脱时间的延长,神经元的存活率下降,尤其是第4周以后神经元的存活率下降明显。电镜结果显示Pue200mg/kg.d治疗6w后,游离核糖体增多更加明显,胞浆的粗面内质网明显增多,多数核糖体附着在整齐排列的层状粗面内质网上,这些结构多聚集在核的周围,线粒体不肿胀,嵴完整;髓鞘完整呈同心圆状地包绕在轴索周围。臂丛根性撕脱后GAP-43蛋白的表达随损伤的时间延长表达增高,且1w、2w、4w三个时间点葛根素各治疗组GAP-43蛋白表达较撕脱组增高。臂丛撕脱后1周iNOS mRNA就出现高表达,但与第1周相比,第2周和第4周呈显著性性下降(P<0.01)。术后1w和2w,Pue200mg治疗组和对照组相比,iNOS mRNA表达下降,但第4周两组间无统计学意义。在损伤后2周内的iNOS免疫印迹检测结果显示与撕脱组相比,葛根素治疗组iNOS蛋白表达显著下降。细胞实验:(1)100μM过氧化氢处理SH-SY5Y细胞24h后细胞的存活率是53.92%,与正常组相比具有统计学差异(P<0.01),细胞出现了明显的凋亡的形态学特征。(2)与H2O2模型组相比,葛根素的预处理能显著提高H2O2诱导的SH-SY5Y细胞存活率(P<0.05),减少H2O2诱导的细胞凋亡,抑制线粒体膜电位的下降(P<0.01),抑制Caspase-3和Caspase-9的酶活性(P<0.01)。此外,还促进细胞内pAkt,Bcl-2蛋白表达,抑制Bax蛋白表达,并且葛根素的这种作用能被PI3K/Akt信号通路的抑制剂LY294002所抑制。 结论:葛根素对臂丛撕脱伤脊髓运动神经元有保护作用,且存在一定的量效关系。葛根素对臂丛撕脱伤神经元的保护作用一方面可能是通过促进GAP-43的表达,从而有利于损伤后神经元的再生;另一方面可能是通过抑制iNOS的表达,减NO的过量产生,减少氧化应激损伤,进而对神经元发挥保护作用;葛根素预处理能抑制H2O2诱导的SH-SY5Y细胞损伤,提高Bcl-2表达、抑制Bax的表达,稳定线粒体膜电位,抑制Caspase-3、9酶活性。