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目的: 观察桂皮醛(Trans-cinnamaldehyde,TCA)对全脑缺血模型大鼠神经炎症反应和兴奋性毒性作用,并探讨改善学习记忆障碍以及突触可塑性下降的神经保护作用及机制研究。 方法: (1)使用四血管阻断法制造全脑缺血(Global cerebral ischemia,GCI)大鼠模型,四动脉阻断后大鼠出现昏迷、四肢僵直、瞳孔扩大、对光反射消失、翻正反射消失等症状和体征。缺血20min后再灌,大鼠恢复7天后取脑并进行尼氏染色,显微镜下观察海马CA1区神经元损伤情况以鉴定模型成功与否。73只雄性SD大鼠随机分为四组,假手术组(Sham,n=19)、假手术用药组(Sham+TCA,n=18)、全脑缺血组(GCI,n=18)、全脑缺血用药组(GCI+TCA,n=18)。Sham+TCA组及GCI+TCA组大鼠给予含TCA的饲料(240ppm)喂养,连续TCA治疗28d,28d后进行全脑缺血造模,造模结束后大鼠恢复7d,首先进行行为学检测,包括旷场实验测试大鼠运动能力及其紧张样行为;新物体识别实验检测大鼠对新物体的识别及学习记忆能力;水迷宫实验检测各组大鼠的空间学习记忆能力。大鼠恢复和行为学测试期间持续给予含TCA饲料治疗。 (2)免疫荧光组织化学染色法、尼氏染色法及Western blot方法检测TCA对海马CA1区小胶质细胞活化及锥体神经元损伤的保护作用及海马CA1区组织内炎症因子iNOS,COX-2蛋白的影响。 (3)大鼠在体场电位记录海马CA1区基础突触传递功能、突触前递质释放功能及海马长时程增强(Long term potentiation,LTP),观察各组海马LTP的变化。Westernblot方法检测海马NMDA受体亚单位NR2B及磷酸化αCaMKⅡ蛋白表达,观察TCA对全脑缺血/再灌后大鼠海马兴奋性毒性的影响以及神经保护作用。 结果: (1)四血管阻断法进行全脑缺血/再灌7d后,经尼氏染色发现大鼠海马CA1区锥体神经元与假手术组相比明显减少,由于锥体神经元缺失,锥体层染色变淡,提示多数神经元由于缺血死亡,表明本实验造模成功,可以进行后续实验。TCA治疗后并不影响各组大鼠在旷场内的的移动距离、运动速度及边缘活动时间百分比(P>0.05)。新物体识别实验中,TCA可以改善1h后大鼠对新物体的偏好(P>0.05),对24h后没有明显作用,表明TCA改善大鼠在新物体识别实验中的短时学习记忆障碍。水迷宫实验中,GCI+TCA组的大鼠逃避潜伏期在第4d时较GCI组明显缩短(P<0.05),同时TCA改善大鼠在定位航行过程中的行为学表现,不论是在目标象限内的的活动距离还是停留时间都较GCI组明显改善(P<0.05)。去平台实验中各组大鼠之间的表现没有差异(P>0.05),排除各组大鼠之间没有视力差异。 (2)TCA可以抑制全脑缺血/再灌后所致的海马CA1区小胶质细胞活化增多及神经元缺失,抑制全脑缺血/再灌后海马CA1组织内iNOS及COX-2蛋白的表达,提示TCA可能通过抑制iNOS及COX-2所致的神经炎症对神经元的损伤而发挥神经保护作用。 (3)大鼠海马CA1区电生理测试中,TCA不影响大鼠海马的基础突触传递功能及突触前递质释放功能,但可以明显改善全脑缺血/再灌后所致的大鼠海马CA1区LTP下降。GCI组大鼠海马CA1组织内NMDA受体亚单位NR2B及磷酸化αCaMKⅡ蛋白表达的增多的现象,表明GCI可能诱发大鼠海马产生明显的兴奋性经毒性并抑制突触可塑性,TCA具有抑制全脑缺血后海马CA1区NR2B及磷酸化αCaMKⅡ蛋白表达增多的现象,表明TCA具有抑制GCI大鼠兴奋性毒性作用。 结论: (1)Pulsinelli四血管阻断法造模成功,TCA具有改善全脑缺血/再灌所致的学习记忆下降,改善大鼠在各项行为学检测中的表现。 (2)TCA具有明显的抑制全脑缺血所致海马CA1区小胶质细胞活化及炎症反应,产生神经保护作用。 (3)TCA改善全脑缺血/再灌所致的突触可塑性下降,抑制兴奋性毒性。