丁酸鈉對小鼠腦缺血再灌注損傷的保護(hù)作用及其機(jī)制研究.pdf

1、腦缺血再灌注損傷是指腦缺血恢復(fù)血液再灌注后，神經(jīng)損傷和功能障礙反而進(jìn)一步加重，其發(fā)病機(jī)制非常復(fù)雜，多個因素參與其病理過程，涉及多個環(huán)節(jié)，包括再灌注時氧自由基爆發(fā)、興奮性氨基酸毒性、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡等，相互間構(gòu)成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而引起一系列級聯(lián)反應(yīng)。因此，探索有效防治腦缺血再灌注損傷的藥物治療依然是當(dāng)今神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的一個研究重點(diǎn)。丁酸鈉（sodium butyrate，NaB）是一種短鏈脂肪酸鹽，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中發(fā)揮抗氧化、抗炎、抗凋亡

2、、改善認(rèn)知障礙等神經(jīng)保護(hù)作用，但其對腦缺血再灌注損傷的神經(jīng)保護(hù)作用及分子機(jī)制尚未完全闡明。本研究以結(jié)扎雙側(cè)頸總動脈20 min，建立腦缺血小鼠模型，恢復(fù)血流再灌注后3 h立即給予不同劑量NaB處理，觀察NaB對腦缺血再灌注損傷急性期小鼠的自發(fā)活動、腦組織形態(tài)學(xué)、氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)和神經(jīng)元凋亡的影響，并探討其可能的分子機(jī)制；另外，對腦缺血再灌注損傷小鼠進(jìn)行為期4 w NaB處理，觀察腦缺血損傷恢復(fù)期小鼠的認(rèn)知行為、腦組織病理形態(tài)和腦源性神

3、經(jīng)營養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）蛋白表達(dá)的變化。
　　第一部分丁酸鈉對小鼠腦缺血再灌注損傷急性期的保護(hù)作用
　　目的：探討NaB對小鼠腦缺血再灌注損傷急性期的神經(jīng)保護(hù)作用。
　　方法：以雄性ICR小鼠為研究對象，以結(jié)扎雙側(cè)頸總動脈20 min，建立小鼠腦缺血模型，雙側(cè)頸總動脈再灌注后3 h后立即給予NaB（5 mg/kg和10 mg/kg）灌胃處理。24 h后，

4、檢測小鼠的自發(fā)活動，處死小鼠，HE染色檢測海馬神經(jīng)元損傷，透射電鏡檢測腦組織超微結(jié)構(gòu)改變，觀察NaB對腦缺血再灌注損傷的保護(hù)作用。
　　結(jié)果：腦缺血再灌注模型組小鼠表現(xiàn)出明顯的自發(fā)活動改變，腦組織可見明顯的神經(jīng)元損傷和超微結(jié)構(gòu)的改變。與模型組小鼠比較，不同劑量 NaB處理組均能減輕腦缺血再灌注所致的腦損傷，其中，10 mg/kg NaB處理組效果更明顯。
　　第二部分丁酸鈉對小鼠腦缺血再灌注損傷急性期的保護(hù)機(jī)制
　　目

5、的：探討NaB對小鼠腦缺血再灌注損傷急性期的神經(jīng)保護(hù)機(jī)制。
　　方法：以雄性ICR小鼠為研究對象，建立腦缺血再灌注損傷小鼠模型，每組12只小鼠，設(shè)立Sham組（假手術(shù)組），Model組（腦缺血再灌注損傷模型組），5 NaB組（5 mg/kg NaB）和10 NaB組（10mg/kg NaB）。雙側(cè)頸總動脈再灌注后3 h給予NaB（5 mg/kg NaB處理組和10mg/kg NaB處理組）灌胃處理，24 h后處死小鼠，采用硫代巴比

6、妥酸法和黃嘌呤氧化酶法檢測腦組織SOD活性和MDA含量；ELISA法檢測腦組織IL-1β、TNF-α和IL-8的含量；TUNEL染色檢測海馬神經(jīng)元凋亡，免疫組化法和Western blot法進(jìn)一步檢測腦組織Bcl-2、Bax，p-Akt和Akt的蛋白表達(dá)水平。
　　結(jié)果：與Sham組比較，Model組小鼠腦組織MDA含量顯著升高（P<0.01）、SOD活性顯著降低（P<0.01）、炎癥因子IL-1β、TNF-α和IL-8水平顯著升

7、高（P<0.01），海馬區(qū)可見TUNEL凋亡陽性細(xì)胞；腦組織Bcl-2蛋白表達(dá)下調(diào)，Bax蛋白表達(dá)上調(diào)，p-Akt蛋白表達(dá)減少（P<0.05）。與Model組比較，NaB處理組能夠明顯增加SOD的活性，明顯降低MDA水平（P<0.01），明顯降低IL-1β、TNF-α和IL-8水平，減少TUNEL凋亡陽性細(xì)胞，上調(diào)Bcl-2的蛋白表達(dá)，下調(diào)Bax的蛋白表達(dá)，上調(diào)p-Akt的蛋白表達(dá)（P<0.01），特別是10 mg/kg NaB劑量組效

8、果更明顯。
　　第三部分丁酸鈉對小鼠腦缺血再灌注損傷恢復(fù)期的保護(hù)作用
　　目的：探討NaB對小鼠腦缺血再灌注損傷恢復(fù)期的保護(hù)作用。
　　方法：以雄性ICR小鼠為研究對象，建立腦缺血再灌注損傷小鼠模型，每組15只小鼠，設(shè)立Sham組（假手術(shù)組），Model組（腦缺血再灌注損傷模型組），NaB組（10 mg/kg NaB），雙側(cè)頸總動脈再灌注后給予NaB灌胃處理，每天處理1次，連續(xù)4 w。采用Morris水迷宮檢測小鼠空間

9、學(xué)習(xí)與記憶能力，行為學(xué)測試后處死小鼠，通過Nissl染色檢測腦組織病理學(xué)改變，免疫組化和Western blot法檢測腦組織BDNF蛋白表達(dá)水平。
　　結(jié)果：與Sham組比較，Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：Model組小鼠逃避潛伏期明顯延長（Day3，P<0.05；Day4和Day5，P<0.01），在目標(biāo)象限停留的時間明顯減少（P<0.05）；Nissl染色顯示：Model組小鼠Nissl小體數(shù)量減少，神經(jīng)元胞體變小，神經(jīng)元嚴(yán)

10、重變性；Western blot和免疫組化結(jié)果顯示：腦組織BDNF蛋白表達(dá)減少（P<0.01）。與Model組比較，Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：NaB處理組小鼠逃避潛伏期較模型組小鼠明顯縮短（Day4和Day5，P<0.01），在目標(biāo)象限停留時間較Model組小鼠明顯延長（P<0.05）；Nissl染色顯示：NaB處理組小鼠海馬區(qū)神經(jīng)元病理形態(tài)變化明顯改善；Western blot和免疫組化結(jié)果顯示：NaB處理組小鼠腦組織BDNF蛋

11、白表達(dá)顯著增加（P<0.05）。
　　結(jié)論
　　1. NaB減輕了小鼠腦缺血再灌注損傷急性期的神經(jīng)行為學(xué)改變，腦組織病理學(xué)改變和超微結(jié)構(gòu)的改變，NaB在腦缺血再灌注急性期具有神經(jīng)保護(hù)作用。
　　2. NaB在小鼠腦缺血再灌注損傷急性期發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用與抗氧化、抗炎和抗凋亡的機(jī)制有關(guān)，其中抗凋亡機(jī)制可能通過激活PI3K/Akt途徑，上調(diào)抗凋亡Bcl-2蛋白表達(dá)和下調(diào)促凋亡Bax蛋白表達(dá)。
　　3. NaB能夠改善小