組胺在低氧預(yù)處理和酸后處理對抗缺血性腦損傷中的不同作用.pdf

1、腦缺血性疾病是指血管狹窄或閉塞造成的暫時性或永久性腦供血不足而引起的病變,它是導(dǎo)致人類殘疾及死亡的頭號殺手之一。在過去幾十年中,研究者對腦缺血的研究主要集中于尋找外源性的藥物,如神經(jīng)保護劑,來提高缺血后神經(jīng)元的存活率,但神經(jīng)保護劑的單一療法,與缺血級聯(lián)反應(yīng)的復(fù)雜性是相悖的,因此至今尚未取得突破性進展。近年來,內(nèi)源性保護策略(包括預(yù)處理和后處理)引起了研究者的廣泛關(guān)注,它是指給予組織一個亞劑量的刺激或損傷(如短暫缺血或低氧),通過激活機體

2、自身的保護機制,來減輕嚴重(或致死性)缺血所造成的損害,達到神經(jīng)保護目的.有眾多神經(jīng)遞質(zhì)和蛋白可能參與了預(yù)處理或后處理保護作用的形成,但是其作用機制尚未闡明。
　　 組胺在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)或調(diào)質(zhì),其可由組氨酸經(jīng)組氨酸脫羧酶(HDC)脫羧而成。組胺能神經(jīng)元胞體位于下丘腦結(jié)節(jié)乳頭核,該神經(jīng)元在腦內(nèi)有著廣泛而彌散的投射。近年來的眾多研究發(fā)現(xiàn),中樞組胺能神經(jīng)系統(tǒng)在腦缺血后的神經(jīng)損傷和神經(jīng)功能恢復(fù)中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用.如α

3、-FMH(一種選擇性的HDC抑制劑)可加重缺血后海馬CA1區(qū)的神經(jīng)元死亡。而側(cè)腦室內(nèi)注射組胺或者腹腔內(nèi)注射組胺的前體物質(zhì)組氨酸均能減輕腦缺血后的神經(jīng)元損傷。同時,腦缺血或低氧均可誘導(dǎo)組胺能神經(jīng)元釋放組胺。最近,我們課題組首次在培養(yǎng)的皮層神經(jīng)元上發(fā)現(xiàn),組胺預(yù)處理能對抗NMDA急性處理誘發(fā)的興奮性損傷作用,而這種作用是通過H2受體／cAMP／PKA通路介導(dǎo)的。這些證據(jù)提示,組胺在腦缺血過程中發(fā)揮了重要調(diào)節(jié)作用。但尚不清楚組胺是否參與內(nèi)源性保

4、護機制,即組胺在預(yù)處理和后處理對抗腦缺血中的作用。本課題旨在利用組氨酸脫羧酶基因敲除(HDC-KO)小鼠來探討組胺在低氧預(yù)處理中的調(diào)節(jié)作用及機制,同時研究酸后處理是否對腦缺血具有神經(jīng)保護作用,并且這種保護作用是否和組胺具有相關(guān)性。
　　 1.組胺在低氧預(yù)處理誘導(dǎo)的小鼠局灶性腦缺血耐受中的作用及機制
　　 我們發(fā)現(xiàn),低氧預(yù)處理(8％O2,3h)可顯著減小野生型(WT)小鼠由大腦中動脈缺血(MCAO)再灌引起的神經(jīng)癥狀等級及

5、腦梗死體積,但對HDC-KO小鼠則無明顯保護作用；而經(jīng)側(cè)腦室注射組胺的HDC-KO小鼠上,低氧預(yù)處理則又可誘導(dǎo)腦缺血耐受。同時,在WT小鼠上,α-FMH可完全拮抗低氧預(yù)處理誘導(dǎo)的神經(jīng)保護作用.低氧預(yù)處理還可減輕WT小鼠在MCAO時周邊區(qū)腦血流的下降,但在HDC-KO小鼠上,周邊區(qū)腦血流的下降反而加劇。同時,低氧預(yù)處理2h、3h或4h后,WT小鼠的皮層組胺含量顯著下降,HDC酶的活性顯著升高,提示低氧預(yù)處理可促進組胺的釋放。進一步,低氧后

6、處理3 h后,WT小鼠VEGF的mRNA和蛋白表達均高于HDC-KO或經(jīng)α-FMH處理的WT小鼠。此外,給予VEGFR2／Flk1拮抗劑SU1498可顯著抑制低氧預(yù)處理對腦梗死體積的減少及周邊區(qū)腦血流的改善作用。本研究顯示,內(nèi)源性組胺參與調(diào)節(jié)低氧預(yù)處理保護作用,并且該調(diào)節(jié)作用可能與組胺對VEGF的誘導(dǎo)表達進而激活其VEGFR2／Flk1有關(guān)。
　　 2.組胺在酸后處理抗腦缺血再灌注損傷中的作用
　　 腦缺血后處理是近五年

7、來發(fā)現(xiàn)的一種新的內(nèi)源性保護策略,在各種整體缺血模型和離體缺糖缺氧(OGD)模型中均驗證了這種后處理的保護作用,但由于其難以直接應(yīng)用于臨床,尋找其它后處理手段顯得尤為必要。由于組織酸化是腦缺血后處理的重要因素之一,我們推測在腦缺血后給予短暫的酸后處理也可能具有神經(jīng)保護作用。我們在小鼠皮層紋狀體腦片和培養(yǎng)的大鼠皮層神經(jīng)元上均發(fā)現(xiàn),酸后處理(pH6.8)可時間依賴的顯著提高OGD再灌注后的腦片或細胞存活率。在WT小鼠MCAO模型上,再灌5 m

8、in后給小鼠呼吸20％的CO25min以降低腦內(nèi)pH,可顯著改善24 h后神經(jīng)功能的缺失癥狀,并減少腦梗死體積。同時,酸后處理對HDC-KO和α-FMH處理小鼠也具有明顯的神經(jīng)保護作用,提示組胺可能不參與酸后處理神經(jīng)保護機制的形成。酸后處理可顯著抑制神經(jīng)元OGD再灌注引起的細胞凋亡及caspase-3表達增加。同時,與單純MCAO組相比,給予酸后處理的小鼠缺血周邊區(qū)的caspase-3和bax表達也明顯減少。進一步,我們在整體模型上發(fā)現(xiàn)

9、,線粒體通透性轉(zhuǎn)化孔(MPTP)的開放劑atractyloside(Atra)可逆轉(zhuǎn)酸后處理誘導(dǎo)神經(jīng)保護作用。在細胞模型上,酸后處理可顯著抑制再灌引起的線粒體膜電勢下降(用于評價MPTP開放),活性氧簇(ROS)產(chǎn)生,并提高內(nèi)源性的抗氧化多肽--還原型谷胱甘肽(GSH)的含量。而MPTP的抑制劑也可抑制線粒體膜電勢的下降并減少ROS的產(chǎn)生,同時給予Atra可部分逆轉(zhuǎn)酸后處理對ROS產(chǎn)生的抑制作用。在小鼠MCAO模型上,缺血再灌30min