基础研究
亚低温促进大鼠创伤性脑损伤后神经再生的机制研究
中华创伤杂志, 2019,35(3) : 274-281. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1001-8050.2019.03.016
摘要
目的

探讨亚低温能否通过减轻海马神经元细胞凋亡促进创伤性脑损伤(TBI)后海马齿状回区神经再生及认知功能恢复,并探讨其可能机制。

方法

健康成年SD大鼠66只,按随机数字表法分为假手术组、TBI组及TBI+亚低温组,每组22只。采用液压冲击仪建立大鼠TBI模型,TBI+亚低温组在伤后立即接受亚低温(33.5℃)治疗4 h。5-溴脱氧尿嘧啶核苷(BrdU)腹腔注射标记有丝分裂细胞。Morris水迷宫试验评估大鼠空间学习和记忆能力,免疫荧光染色观察伤后7 d及28 d大鼠海马齿状回区BrdU、微管相关蛋白(DCX)、神经元特异性核蛋白(NeuN)、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3(caspase-3)及剪切活化caspase-3表达情况,Western blot检测大鼠海马凋亡相关蛋白——自杀相关因子(FAS)/自杀相关因子配体(FASL)、B淋巴细胞瘤-2(Bcl-2)、caspase-3及剪切活化caspase-3表达情况。

结果

与TBI组比较,TBI+亚低温组伤后28 d水迷宫试验的逃避潜伏期显著缩短[(24.2±5.9)s∶(18.0±4.1)s],目标象限停留时间、平台穿越次数明显增加[(24.9±6.5)s∶(31.7±5.2)s、(1.9±0.8)次∶(3.5±1.2)次](P<0.05)。与假手术组比较,TBI组及TBI+亚低温组伤后7 d海马齿状回区BrdU新生细胞数[(9.4±4.1)个∶(33.4±3.8)个、(9.4±4.1)个∶(45.8±5.6)个]、伤后7 d BrdU/DCX新生神经元细胞数[(2.0±0.6)个∶(9.6±1.6)个、(2.0±0.6)个∶(19.2±3.7)个]及伤后28 d BrdU/NeuN成熟神经元细胞数[(2.6±1.0)个∶(17.2±3.9)个、(2.6±1.0)个∶(33.6±9.1)个]均显著增加,且TBI+亚低温组较TBI组增加更为明显(P均<0.01)。与伤后7 d比较,伤后28 d TBI+亚低温组海马齿状回区BrdU新生细胞数进一步增加,但TBI组BrdU新生细胞数减少[(45.8±5.6)个∶(58.8±9.2)个、(33.4±3.8)个∶(22.0±3.5)个](P<0.05或<0.01)。与假手术组比较,TBI组伤后7 d损伤侧海马齿状回区剪切活化caspase-3NeuN及caspase-3NeuN凋亡神经元细胞数显著增多[(2.0±0.9)个∶(11.6±2.6)个、(2.6±1.0)个∶(10.2±2.9)个],而TBI+亚低温组较TBI组剪切活化caspase-3NeuN凋亡神经元细胞数减少[(6.6±2.0)个∶(11.6±2.6)个](P均<0.05)。与TBI组比较,TBI+亚低温组损伤侧海马FAS、FASL、剪切活化caspase-3及caspase-3表达均下调,Bcl-2表达上调(1.54±0.15∶1.14±0.12、1.06±0.04∶0.80±0.09、0.84±0.03∶0.62±0.08、0.93±0.06∶0.86±0.09、0.71±0.01∶1.58±0.18](P均<0.05)。

结论

亚低温可能通过剪切活化caspase-3、FAS/FASL及Bcl-2途径减轻TBI后海马神经元细胞凋亡,促进TBI后海马齿状回区神经元细胞再生及成熟,进而促进大鼠认知功能恢复。提示亚低温诱导的抗海马细胞凋亡及促神经元细胞再生及成熟作用可能对TBI患者预后具有潜在预测作用。

引用本文: 王晶, 徐超, 李晓红, 等.  亚低温促进大鼠创伤性脑损伤后神经再生的机制研究 [J] . 中华创伤杂志, 2019, 35(3) : 274-281. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1001-8050.2019.03.016.
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创伤性脑损伤(traumatic brain injury,TBI)是引发认知功能障碍的重要原因之一,其损伤类型较多,且损伤机制复杂,迄今为止,多种临床干预手段和治疗措施仍存在一定的争议[1,2]。神经再生是由神经干细胞分化为神经元并整合到大脑神经回路当中的过程。神经再生过程主要出现在哺乳动物大脑的两个区域:海马齿状回颗粒下区和前脑的脑室下区[3]。随着年龄增长,神经干细胞增殖逐渐减少,新生神经元数量也相应减少,大脑可塑性降低,有学者认为这是导致年龄相关性认知障碍的主要原因之一[3,4,5]。TBI后海马齿状回颗粒下区和前脑脑室下区的神经再生水平有所上升,神经元细胞大量增殖,这可能是改善TBI后认知功能障碍的潜在希望[6]。越来越多的研究表明,亚低温对TBI患者具有神经保护作用,亚低温可通过减少自由基和兴奋性毒性神经递质产生、抑制促炎和凋亡途径等过程缓解继发性损伤,改善受损区域微环境[7,8,9]。然而,亚低温是否可通过影响细胞凋亡途径参与TBI后神经再生,改善TBI后大鼠认知功能障碍目前尚不清楚。因此,笔者采用实验研究探讨亚低温能否减轻海马神经元细胞凋亡,促进TBI后海马齿状回区神经再生及认知功能恢复,初步探讨其减轻凋亡的可能机制。

 
 
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