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本文采用细胞培养、生化测定、免疫组化、细胞内游离钙离子浓度测定、小鼠急性脑缺血再灌注模型、组织透射电镜等方法,首次研究了PUFAs,尤其是二十二碳六烯酸(docosahexaenoicacid,DHAC22:6n-3)、花生四烯酸(arachidonicacid,AAC20:4n-6),对原代培养的大鼠海马神经细胞的营养作用,以及离体与在体实验条件下对谷氨酸兴奋毒致损后的海马神经的保护作用。通过考察各生化、药理指标,分析了PUFAs保护作用的可能机制。主要结果如下:
1.PUFAs对原代培养的海马神经元有明显的营养作用。
1.1可显著提高海马神经细胞的存活率。与对照组相比,5~50μg/mlDHA、AA作用24h可显著提高细胞的存活率,降低细胞乳酸脱氢酶(lactatedehydrogenase,LDH)的释放量(p<0.05),呈剂量依赖性。5~50μg/ml的α-linolenicacid(ALA,C18:3n-3)与γ-linolenicacid(GLA,C18:3n-6)对细胞的存活率影响不大。高剂量(超过100μg/ml)PUFAs对细胞有较明显的损伤作用,导致大部分细胞死亡。
1.2降低细胞的氧化应激性,增强细胞抗氧化酶活性。5~50μg/mlDHA和AA能显著提高细胞谷胱甘肽过氧化物酶(glutathioneperoxidase,GSH-Px)、谷胱甘肽还原酶(glutathionereductase,GR)的活性和细胞中谷胱甘肽(glutathione,GSH)的含量(p<0.05);对超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)活性呈剂量-效应关系的提高(p<0.05);对细胞内、外游离一氧化氮(nitricoxidant,NO)含量影响不大(p>0.05),50μg/mlAA可显著提高细胞内一氧化氮合酶(nitricoxidesynthase,NOS)的活性(p<0.05)。而且5~50μg/mlDHA、AA并不增加海马神经细胞脂质过氧化产物——丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量(p>0.05)。
2.PUFAs对谷氨酸兴奋毒的神经保护作用。比较DHA、AA、ALA、GLA四种PUFAs对细胞存活率的影响,选取0~50μg/mlDHA、AA作用24小时,分别作为n-3型和n-6型PUFAs的代表,离体、在体研究PUFAs对谷氨酸兴奋毒的影响。
2.1显著提高受损神经细胞的存活率。0.5mM谷氨酸(glutamate,Glu)作用1h,可显著降低细胞存活率,使大部分细胞损伤死亡。5~50μg/mlDHA或AA较Glu组能显著提高细胞存活(p<0.001),降低细胞LDH的溢出。
2.2减轻受损神经细胞的氧化应激性,提高抗氧化酶活性,降低脂质过氧化。较对照组相比,Glu处理组细胞内GSH的含量显著降低,其GSH-Px与GR活性也明显降低(p<0.01)。5~50μg/mlDHA或AA组其GSH-Px与GR活性较Glu组明显提高(p<0.01),30,50μg/mlDHA组细胞GSH含量与对照组相比,差别不大(p>0.05)。Glu组SOD、CAT活性较正常组显著降低(p<0.01),DHA或AA组则有效提高SOD、CAT酶的活性(p<0.05)。谷氨酸组其细胞内外的NO含量及NOS活性与对照组相比明显增加(p<0.01)。5,30,50μg/mlDHA、AA可有效抑制谷氨酸诱导的NO的释放和NOS活性的提高(p<0.05)。5,30,50μg/mlDHA、AA可有效降低Glu引起的MDA含量的增加,并呈剂量-效应关系。
2.3显著提高受损细胞Na+-K+ATPase活性谷氨酸组Na+-K+ATPase的活性。较正常组极显著降低(p<0.001),表明线粒体受损严重。5,30,50μg/mlDHA、AA则可明显提高ATPase活性(p<0.05)。
2.4有效阻止谷氨酸诱发的大量钙离子内流谷氨酸组显著引起细胞钙内流,使胞内钙离子浓度显著增加。(p<0.001),30,50μg/mlDHA可有效阻止这一过程,使胞内钙离子浓度逐渐恢复到正常。低剂量的AA对钙离子内流也有一定的阻止作用。
3.PUFAs对小鼠急性脑缺血再灌注损伤的保护作用。光镜、电镜细胞形态分析,PUFAs对小鼠脑缺血再灌注造成的神经细胞的损伤有明显的保护作用。PUFAs低、中、高剂量组可显著提高由于缺血再灌注引起的SOD活性的降低(p<0.05),降低MDA的含量(p<0.05),减少梗塞面积(p<0.05),且三个剂量组保护效果差别不大。
由以上结果,可以得出:①PUFAs,特别是低剂量的DHA、AA对神经细胞有明显的营养作用,从细胞水平证实了DHA、AA对神经系统的重要意义,降低细胞的氧化应激性,提高细胞存活率。②PUFAs,特别是DHA、AA,对谷氨酸兴奋毒有一定的对抗作用,可显著提高神经细胞的存活率。其机制与其可降低细胞的氧化应激性,阻止胞外钙内流,减轻线粒体损伤有关,提示PUFAs具有防治急慢性脑损伤损伤和神经退行性病的潜力。③神经细胞对不同的PUFAs的敏感性不同,一般是AA>DHA>GLA,ALA,猜测这与他们在体内不同的代谢途径有关。