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颅脑外伤是当今社会高发病症,其损伤机制包括原发性损伤和继发性损伤。继发性损伤不但是颅脑外伤的关键、而且还可以通过外界的干预减轻或避免其发生。继发性损伤的实质就是过度的炎症反应,包括炎症因子的释放、炎症细胞的浸润、实质细胞和间质细胞的损伤、再生和修复。由于颅脑空间的有限性、神经功能的集中性以及神经元的相对不可再生性,过度的炎症反应的后果就是神经细胞的水肿、坏死和凋亡。越来越多的实验提示抑制颅脑外伤后的炎症反应可起到神经保护作用并改善其预后。 近年来对雌激素的神经保护作用的研究较多,其作用机制可能包括抑制炎性因子的产生,减少氧自由基的形成;抑制钙离子内流,减少钙离子超载减低兴奋性氨基酸(excitatoryaminoacid,EAAs)的释放,降低其毒性作用;调节细胞的凋亡、增殖和分化等。 本实验采用随机配对设计,根据颅脑外伤发病的不同阶段来探讨外源性雌激素在颅脑外伤中的作用,并由此分为两方面:1、血清雌激素水平在颅脑外伤中的变化及外源性雌激素对细胞炎性因子TNF-a、IL-1β、IL-6水平的影响;2、外源性雌激素对颅脑外伤模型鼠认知功能的影响。 第一部分:血清雌激素水平在颅脑外伤中的变化及外源性雌激素对细胞炎性因子TNF-a、IL-1β、IL-6水平的影响 目的:通过液压颅脑损伤仪制备大鼠颅脑外伤模型,观察颅脑外伤后大鼠血清雌激素水平的变化,以及外源性雌激素对颅脑外伤后血清炎症因子水平的影响,探讨雌激素对颅脑外伤后炎症反应的调节作用。 方法:1.选取成年雄性SD大鼠60只,体重为270~300g,随机分为假手术组和模型组,造模后又将模型组随机分为雌二醇干预7天组、雌二醇干预14天组、非干预7天组和非干预14天组。模型组采用液压颅脑损伤仪(FPI)制备大鼠颅脑损伤模型;2.干预组、非干预组和假手术组分别于造模后即刻、随后每隔24小时一次,经颈部行皮下注射中等剂量的17-β雌二醇(100ug/kg,Sigma公司)或同等剂量的溶剂(纯蓖麻油),7天组共4次,14天组共8次;3.在外源性雌激素干预结束后,利用水迷宫实验观察大鼠行为学变化,此实验结束后即刻进行取材(灌注取脑和直接断头取脑);4.在造模前、造模后,及取材前抽取大鼠心脏血液1.5-2.0ml,离心后取标本上清液进行E2、TNF-a、IL-1β、IL-6水平检测;5.采用免疫组化和Westernblot方法检测颅脑外伤模型鼠的皮层和海马中ERa和TrkA表达和含量;6.采用计算机图像分析等方法,测量相关的免疫组化染色强度的变化及阳性神经细胞数量的变化;7.利用SPSS16.0统计软件对试验结果进行统计分析。 结果:1.造模前各组大鼠血清E2、TNF-a、IL-1β、IL-6水平无统计学差异;2.造模后各模型组大鼠血清E2、TNF-a、IL-1β、IL-6水平明显升高,与造模前及假手术组比较有显著性统计学意义,而各模型组之间比较无统计学差异;假手术组升高不明显,与造模前比较无统计学意义;3.取材前非干预组水平比较:随着造模后的时间延长,升高的E2、TNF-a、IL-1β、IL-6水平逐渐降低,其中E2和IL-1β水平下降明显,伤后7天接近伤前水平,14天下降更低,而TNF-a和IL-6水平下降相对缓慢;4.取材前干预组水平比较:①升高的TNF-a、IL-1β、IL-6水平明显降低,与造模后比较具有显著性统计学意义;②与造模前比较:TNF-a、IL-1β于造模后7天接近造模前水平,14天后更低;IL-6于造模后7天和14天仍高于造模前,且有统计学意义;③各组间比较:雌激素干预14天组最低,而非干预7天组最高,其中TNF-a、IL-1β水平接近假手术组,非干预7天组与干预14天组及假手术比较有统计学意义,而干预14天组的IL-6水平仍高于假手术组,与非干预7天组比较无统计学差异。 结论:1.细胞炎症因子水平明显升高可能是机体对外界损伤应激反应的表现之一;2.升高的炎性因子随着颅脑损伤后时间延长而逐渐降低,提示机体对继发性损伤具有自身修正能力;3.干预组中炎性因子水平降低明显,提示雌激素可能具有抑制颅脑损伤后的炎性反应作用;4.TNF-a、IL-1β、IL-6在颅脑外伤后反应不尽相同,提示不同炎性细胞因子具有不同的时效性和作用特点。 第二部分:外源性雌激素对颅脑外伤模型鼠认知功能的影响 目的:通过液压颅脑损伤仪制备大鼠颅脑外伤模型,观察外源性雌激素对颅脑损伤后大鼠的行为学、以及大脑皮层和海马雌激素a受体(ERa)和酪氨酸激酶A(TrkA)蛋白表达的影响,探讨雌激素对颅脑外伤后行为学改变及其分子生物学变化的机制。 方法:与第一部分同,仅是统计对象不同。 结果:1.水迷宫实验结果:①在定位航行实验中,随着实验次数的增多,各组大鼠的潜伏期逐渐缩短,其中假手术组和干预组缩短最明显,从该实验第二天开始,假手术组和干预组的潜伏期均少于非干预组,具有统计学意义;组间比较:潜伏期由短到长的顺序是:假手术组、干预14天组、干预7天组、非干预14天组和非干预7天组;②在空间搜索实验中,各组大鼠在120秒内总的路程、穿越目标象限的次数和路程、以及目标象限路程与总路程的比值等各指标之间的比较无统计学差异;2.免疫组化结果:①大鼠右侧皮层和海马ERa表达变化:干预组明显高于非干预组和假手术组,有显著性统计学差异;其中干预14天组最高,与干预7天组无统计学差异;非干预7天组最低,与非干预14天组无统计学差异;②大鼠右侧皮层和海马TrkA表达变化:非干预组明显低于干预组和假手术组,有显著性统计学意义,干预组之间、干预组与假手术组之间、非干预组之间无统计学差异;3.Westernblot结果:①右侧皮层ERa蛋白含量比较:干预组高于假手术组和非干预组,但无统计学意义;②右侧海马ERa蛋白含量比较:干预组和假手术组均高于非干预组,与非干预组比较有显著性统计学差异;干预组高于假手术组,二者比较有显著性统计学意义;③右侧皮层TrkA表达变化:非干预组含量低于假手术组和干预组,其中非干预7天最低,与干预组和假手术组比较有统计学意义,其余各组之间比较无统计学差异;④右侧海马TrkA表达变化:非干组低于干预组和假手术组,有统计学意义,而干预组与假手术组比较无统计学意义。 结论:1.颅脑外伤可影响大鼠的行为学改变,导致大鼠的定位航行和空间探索能力下降,外源性雌二醇可减轻这些能力的下降;2.外源性雌二醇增加大脑皮层和海马ERα蛋白和TrkA蛋白表达可能是其改善颅脑外伤大鼠行为学的机制之一。