摘要目的:探讨高压氧治疗在脊髓损伤(SCI)大鼠中对细胞凋亡和树突/突触退变的影响及其作用机制。<br> 方法:选取清洁级成年雄性SD大鼠80只,2-3月龄,体重200-250g。按随机数字法随机分为假手术组(S,n=16)、模型组(M,n=16)、高压氧治疗模型组(HM,n=16)、抑制剂模型组(IM,n=16)、高压氧治疗+抑制剂模型组(IHM,n=16),共5组。S组仅行椎板切除,暴露脊髓,但不进行脊髓打击;其余4组均采用改良Allen’s法制备大鼠脊髓损伤(SCI)模型,IM及IHM组的大鼠在术后及每隔24h腹腔注射TrkB特异性抑制剂ANA-12(0.5mg/kg),S、M和HM组均腹腔注射等量生理盐水。HM和IHM组的大鼠在术后6h开始,给予连续7d的高压氧治疗,每天1次。各组大鼠在术后6h、1d、3d、7d进行BBB运动功能评分。术后7d处死大鼠,提取各组损伤区1.5cm脊髓,用HE和Nissl染色法观察损伤部位脊髓前角的组织形态和神经元结构的变化;用TUNEL染色法观察脊髓前角细胞凋亡的情况;用WB法检测BDNF、TrkB、c-caspase3、Bax/Bcl-2、MAP-2和PSD95蛋白表达量的变化;免疫荧光法检测c-caspase3/DAPI、NEUN/DAPI、MAP-2/DAPI和PSD-95/DAPI阳性细胞的表达量;RT-qPCR检测BDNFmRNA和TrkBmRNA表达量的变化;用Golgi染色法和Sholl分析法观察分析脊髓前角神经元树突的总长度、分支总交点数、以及树突棘的密度;电镜观察脊髓前角神经元形态和突触超微结构的改变。<br> 结果:<br> 1、BBB行为学评分结果:S组的行为学评分均为21分,无运动功能缺损症状,造模后6h、1d及3d,其余4组BBB评分明显降低,组间比较无统计学差异(p>0.05);术后7d,与M组比较,HM组BBB评分明显升高(p<0.05),IM组BBB评分则明显下降(p<0.05),IHM组与HM组比较行为学评分下降(p<0.05);术后7d与6h相比,M组的大鼠自身前后比较行为学的恢复明显好转(p<0.05)。<br> 2、HE染色:S组未见明显的病理变化;其余4组均出现不同程度上的结构破坏。与S组比较,M组脊髓前角灰质严重受损,并且神经元排列紊乱,细胞肿胀、结构变模糊、间隙也增大、胞核固缩、溶解;与M组相比,HM组脊髓前角细胞排列较规则、组织损伤均有不同程度的减轻、而IM组灰质受损情况更为严重,出现明显的细胞肿胀、坏死和凋亡、细胞间隙增大和神经元排列紊乱;与HM组相比,IHM组病理学改变明显更严重。<br> 3、Nissl染色:S组脊髓结构完整,灰质与白质之间界限清楚,呈蝴蝶状,神经元内可见虎斑状尼氏体。与M组相比,HM组神经元肿胀较轻,神经元形态较好;而IM组神经元破坏最严重,可见明显的空泡样改变;IHM组神经元破坏比HM组严重。<br> 4、TUNEL染色:S组未见明显的凋亡阳性细胞;相较于S组,M组脊髓前角灰质内有大量的凋亡细胞(p<0.05);HM组与M组比较凋亡细胞显著下降(p<0.05);与M组比较,IM组凋亡细胞显著增加(p<0.05);与HM相比,IHM组凋亡细胞增加(p<0.05)。<br> 5、WB:M组与S组比较,BDNF、TrkB、c-caspase3、Bax/Bcl-2表达均增加(p<0.05),而MAP-2和PSD95表达均减少(p<0.05);与M组比,HM组的BDNF、TrkB、MAP-2、PSD95表达均显著增加(p<0.05),c-caspase3、Bax/Bcl-2表达均减少(p<0.05);IM组的BDNF、TrkB、MAP-2、PSD95表达较M组均下降(p<0.05),相反c-caspase3、Bax/Bcl-2表达则增加(p<0.05);与HM组比较,IHM组的BDNF、TrkB、MAP-2、PSD95表达均下降(p<0.05),c-caspase3、Bax/Bcl-2表达增加(p<0.05)。<br> 6、PCR:M组与S组比较,BDNFmRNA和TrkBmRNA表达量均增加(p<0.05);与M组相比较,HM组BDNFmRNA和TrkBmRNA表达量均增加(p<0.05);IM组BDNFmRNA和TrkBmRNA表达量较M组均下降(p<0.05);与HM组比较,IHM组BDNFmRNA和TrkBmRNA表达量均下降(p<0.05)。<br> 7、免疫荧光:SCI术后7d,M组与S组比较,NEUN、MAP-2、PSD95阳性细胞均减少,c-caspase3阳性细胞增加(p<0.05);与M组比较,HM组的NEUN、MAP-2、PSD95阳性细胞增加,c-caspase3阳性细胞显著减少(p<0.05);IM组与M组比较,NEUN、MAP-2、PSD95阳性细胞显著减少,c-caspase3阳性细胞显著增加(p<0.05);与HM组比较,IHM组的NEUN、MAP-2、PSD95阳性细胞减少,c-caspase3阳性细胞增加(p<0.05)。<br> 8、Golgi染色:M组与S组比较,树突分支总长度、总交点数和树突棘密度均显著减少(p<0.05);HM组树突分支总长度、交点数和树突棘密度较M组增加(p<0.05);与M组比较,IM组的树突分支总长度、交点数和树突棘密度均显著减少(p<0.05);IHM的树突分支总长度、交点数和树突棘密度较HM组减少(p<0.05)。<br> 9、透射电镜:S组神经元结构完整,突触结构清晰,突触数量和突触囊泡多;与M组比较,HM组肿胀减轻,突触结构较清晰;与M组比较,IM组神经元严重水肿,边界不清,突触后膜厚度更加不均匀,突触小泡大量降解,突触连接消失;与HM组比较,IHM组神经元和突触破坏更加严重。<br> 结论:高压氧治疗减少脊髓前角细胞凋亡和抑制脊髓前角神经元树突/突触退变;BDNF/TrkB信号传导通路参与抗凋亡和抑制树突/突触退变并且具有积极作用;另外,高压氧治疗可以通过上调BDNF/TrkB信号通路减少细胞凋亡和抑制树突/突触退变从而促进神经功能的恢复。
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