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研究背景：糖尿病是一种以血糖增高为特征的多病因的代谢性疾病。糖尿病脑病是糖尿病慢性并发症之一,有学者称之为“加速的脑老化”。近来研究发现,糖尿病脑病的发生与氧化应激和糖基化终产物有密切关系,糖尿病时由于高血糖促进糖化反应,激活多元醇通路,使活性羰基化合物生成增加如甲基乙二醛、3-脱氧葡萄糖醛酮等,同时体内代谢酶减少,尤其是氧化应激状态可导致大量活性羰基化合物蓄积,对组织细胞产生生物学效应或毒性作用。N-乙酰半胱氨酸(NAC)是一含有巯基的化合物,作为谷胱甘肽(GSH)的前体物质,在体内可以转化为GSH,发挥对细胞的保护作用；NAC还是一种抗氧化剂,具有干扰自由基生成,清除己生成的自由基,调节细胞的代谢活性,预防DNA的损伤,调整基因的表达和信号转导系统,以及抗细胞凋亡的作用。脑源性神经营养因子(BDNF)是神经营养素家族主要成员之一。BDNF与其所支配神经元轴突末梢上的特异性高亲和力受体TrkB结合后,产生相应分子对神经元起保护、促进再生作用,并与神经元的生存、增殖分化密切相关,促进学习记忆的形成。因此,探索活性羰基化合物MG对大鼠海马神经元的毒性作用及其对BDNF表达的影响以及抗氧化剂NAC对其保护作用,以进一步探讨糖尿病脑病的病因及寻找新的治疗策略有重要的意义。目的：1.研究MG对培养的新生大鼠海马神经元存活率、凋亡率、活性氧(ROS)水平及BDNF表达的影响从而探讨糖尿病脑病发生的可能机制；2.通过研究抗氧化剂NAC对MG培养的新生大鼠海马神经元存活率、凋亡率、ROS水平及BDNF表达的影响探讨其保护作用。
方法：取新生24h SD大鼠的海马,原代培养其神经元并予以鉴定,培养第七天给予药物干预,实验共分为5组：①对照组；②MG组；③NAC组；④MG和NAC同时处理组；⑤NAC预先处理组；MTT法检测海马神经元存活率,AnnexinV-FITC联合PI法检测海马神经元的凋亡率及坏死率,以氧化敏感的2-7-二氢二氯荧光素(DCFH-DA)染色,荧光显微镜观察并流式细胞仪测定细胞内ROS水平,Real-time RT-PCR及Western blot分别检测BDNF mRNA及蛋白表达水平。
结果：1.MTT结果：随着MG浓度的增加(0、10、50、100、200、400μM)及干预时间的延长(0h、2h、6h、12h、24h、36h、48h),海马神经元存活率逐渐降低,100μM MG干预24h海马神经元存活率为58±5.3％,其中MG干预24h的半数中毒浓度为145.6μM,故选择100μM MG干预24h(MG组)用于进一步实验；不同浓度的NAC(0、1、10、20、30、40、50mM)干预24h的海马神经元存活率也不相同,其中10mMNAC干预24h海马神经元存活率最高,因此选择10mM NAC干预24h浓度(NAC组)用于进一步实验。2.与对照组相比,MG组海马神经元的凋亡率明显增加(P<0.01),MG和NAC同时处理组海马神经元的凋亡率较MG组明显降低(P<0.01)。3.与对照组相比,MG组海马神经元的ROS水平明显增加(P<0.01),NAC组海马神经元的ROS水平明显降低(P<0.01);与MG组相比,MG和NAC同时处理组及NAC预先处理组海马神经元的ROS水平明显降低(P<0.01);4.与对照组相比,MG纽海马神经元BDNF mRNA及蛋白表达明显增加(P<0.05),NAC组海马神经元BDNF mRNA及蛋白表达无明显改变(P>0.05);与MG组相比,MG和NAC同时处理组、NAC预先处理组海马神经元BDNF mRNA及蛋白表达均明显降低(P<0.01)。
结论：1.MG可能部分通过诱导细胞内ROS产生,导致神经元凋亡、坏死增加,引起氧化应激性细胞损伤；2.MG诱导的BDNF表达上调可能是由ROS介导的,旨在抵抗氧化应激损伤,结果导致大量的ROS介导的神经元死亡；3.抗氧化剂NAC可能主要是通过降低MG培养的海马神经元的氧化应激水平,对神经元起到保护作用。