Time course of cell death induced by traumatic brain injury on mice

研究背景：尽管脑外伤（traumatic brain injury, TBI）后神经细胞死亡的各种分子机制研究取得了很大进展,但由于细胞死亡标记方法的限制,使得TBI后细胞死亡发生的时程变化规律以及TBI引起神经细胞死亡的确切机制（占主导的是机械外力直接破坏还是继发的程序性控制）仍然不明。 目的：发现能够在TBI早期至晚期全程标记在体细胞死亡的标记物及使用方法,阐明TBI引发的神经细胞死亡规律并探讨TBI引起的神经细胞死亡机制,为临床救治TBI病人提供最佳时间窗口。 实验设计,时间及实施：在活体TBI动物模型上使用碘化丙啶(propidium iodide, PI)作为神经细胞死亡标记物,采用随机分组的方法进行实验,即将体重均衡的65只健康昆明小鼠随机分成假手术组,TBI后0 min、10 min、30 min、1 h、3 h、6 h、12 h、24 h、48 h、72 h、7 day、14天和21天组。整个实验于2007年9月至2008年12月在苏州大学衰老与神经疾病重点实验室完成。 材料：昆明小鼠（由苏州大学实验动物中心提供）;PI (B1221)购买于Sigma公司;定量脑皮质自由落体打击（controlled cortical impact, CCI）装置;体视学显微镜及软件（Nikon公司）。 实验方法：通过预实验证明,动物处死前1 h腹腔注射进行PI标记的方法最为简便,并且能够显示细胞死亡的形态学变化。因此,按照实验分组使用CCI装置建立定量TBI动物模型,动物处死前1 h腹腔注射PI（1μg/g）,取脑后连续冰冻切片,采用体视学显微镜及软件对每张切片中的伤侧全部脑片随机5个视野进行PI阳性细胞计数。实验结果采用ANOVA并进行t检验。 结果：PI 阳性细胞计数结果显示,与假手术组和TBI后0 min 组比较,其他各个实验组均可见数量不等的PI阳性细胞。TBI后10 min和30 min时间点仅发现有少量PI阳性细胞,之后开始大量增加,尤其是在TBI后1 h到6 h这段时间PI阳性细胞数量上升最快,而在TBI后24 h和48 h时间点PI阳性细胞数量达到高峰,之后逐渐减少,在TBI后21天仍可见有PI阳性细胞。 结论：PI可以作为在体细胞死亡标记物;TBI所引起的神经细胞死亡除了机械性外力直接作用外,主要是继发的程序性死亡（包括凋亡、自噬性细胞死亡,甚至程序性坏死）;TBI后48 h内是临床保护神经元、救治TBI病人的关键时期。     

运动训练对发育期大鼠反复惊厥所致远期认知损伤及海马Zn2+转运体-3表达的影响

目的观察运动训练对发育期大鼠反复惊厥所致远期认知损伤及海马Zn2+转运体3（ZnT-3）表达水平的影响。 方法将出生21 d的SD大鼠随机分成空白对照组、运动对照组、单纯惊厥组及惊厥运动组,每组10只。采用青霉素腹腔注射方法诱发单纯惊厥组及惊厥运动组大鼠反复惊厥,空白对照组及运动对照组大鼠则同期腹腔注射等量生理盐水,运动对照组和惊厥运动组于出生后48～53 d期间进行踏转轮训练。各组大鼠分别于出生后39～44 d及61～65 d期间进行Morris水迷宫测试,于出生后66 d时采用实时定量逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）技术检测ZnT-3在海马中的表达情况。 结果①搜寻策略比较：各组大鼠边缘式搜寻比例均呈逐渐减少趋势,而趋向式及直线式搜寻比例均呈逐渐增加趋势。第1阶段Morris水迷宫测试发现两对照组成绩在第1天及第4天时均明显优于两惊厥组（均P<0.05）;第2阶段Morris水迷宫测试发现运动对照组及惊厥运动组搜寻策略成绩在第2天以后,均显著优于空白对照组及单纯惊厥组（P<0.05）。②记忆功能比较：在前、后2阶段Morris水迷宫测试中,两惊厥组大鼠穿越原平台所在区域的次数均明显少于两对照组（均P<0.05）,且单纯惊厥组与惊厥运动组间差异无统计学意义（P&rt;0.05）。③实时定量RT-PCR结果比较：惊厥运动组大鼠海马ZnT-3 mRNA表达水平均明显高于两对照组及单纯惊厥组（均P<0.05）。 结论青霉素诱发反复长程惊厥能导致发育期大鼠学习、记忆功能远期损伤,运动训练能明显改善受损学习功能,其治疗机制可能与上调海马ZnT-3表达水平有关。     

运动训练对新生期惊厥大鼠学习能力和海马ZnT1表达的远期影响

目的：探讨新生期大鼠单次长程或反复惊厥对学习能力和海马锌离子转运体1（ZnT1）表达的远期影响及运动训练的干预作用。方法：生后6d（用P6表示）的SD大鼠随机分成3组各12只。单次惊厥组（SS组）和反复惊厥组（RS组）在P6吸入三氟乙醚诱导惊厥发作,持续30min,SS组诱导P1,RS组连续P6;对照组同样操作但不吸入三氟乙醚。3组大鼠分别于P27-31、P58～61、P80-82进行3次Morris水迷宫测试,检测学习和记忆功能;同时在PS1～56对SS组和RS组进行踏转轮训练,30min,每天1次,连续P6。P82时行脑组织切片观察ZnT1在海马的表达。结果：①逃避潜伏期：各组各次逃避潜伏期均有逐渐缩短趋势,其中第1次水迷宫测试RS组P1～4潜伏期明显高于对照组（P〈0．05）,第5次各组差异不明显;第2次水迷宫RS组P1～2潜伏期较对照组仍显著延长（P〈0．05）,P3差异无显著性意义;第3次测试各组间差异不明显。②ZnT1原位杂交：RS组ZnT1 mRNA在海马表达明显高于对照组和SS组（P〈0．01）。结论：新生期反复长程惊厥能够对学习功能产生远期损害;而单次长程惊厥对学习能力无明显影响。早期运动训练能够改善反复惊厥所致的学习能力损害,这可能与海马ZnT1表达上调有关。     

NF-κB在中枢神经系统损伤和修复中的作用(英文)

细胞核因子-κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)家族是B淋巴细胞核因子,它能够与免疫球蛋白κ链增强子结合并增加各种基因的表达活性。NF-κB通过典型和非典型途径的激活来控制和调节各种生理病理过程。在中枢神经系统,NF-κB调控炎症反应、神经损伤后的神经细胞凋亡等,它可以促进中风等缺血性脑损伤的脑梗死面积和神经元死亡,同时又对神经元的存活有重要影响。NF-κB激活是神经康复的重要组成部分,它能够保护神经元免于由氧化应激和脑缺血诱导的神经元凋亡和变性,阻滞NF-κB活性将影响它的神经保护机制。NF-κB这种对神经元存活和死亡的双重效应取决于NF-κB激活的亚单位类型、激活所处的损伤位置以及损伤后修复的时程。     

Necrostatin-1对小鼠脑外伤脑组织损害及行为学能力的影响

目的 探讨细胞程序性坏死特异性抑制剂Necrostatin-1(Nec-1)对脑外伤导致的组织损伤和行为学能力(运动功能、学习能力)损害的影响。方法 健康成熟雄性昆明小鼠(体重20～25 g),采用改良的自由落体装置制作定量右侧脑外伤(Traumatic Brain Injury,TBI)模型,建模15 min前同侧脑室分别注射溶剂二甲基亚砜(DMSO)和DMSO配制的Nec-1溶液分别建立脑外伤DMSO组和脑外伤Nec-1组,同时设立假手术组(Sham组),利用行为学试验(Motor Test和Morris水迷宫试验)评估TBI 2周内各组小鼠的运动功能和学习能力损害,利用脑组织缺损体积(Lesion Volume,LV)评价TBI 3周后脑皮质损伤程度。结果(1)脑外伤后1周内能观察到小鼠运动能力评分降低明显(P<0.01),伤后2～7 d各组运动评分均逐渐恢复。与DMSO组比较,Nec-1预给药能明显加快运动功能的恢复过程(P<0.05);(2)所有TBI小鼠与Sham组比较,在水迷宫定位航行试验中搜找平台时需要更长的潜伏期(P<0.05); Nec-1组在伤后第9～12 d表现较短的潜伏期(P<0.05);(3)脑外伤导致各组小鼠脑组织的缺失(P<0.01),与DMSO组比较,Nec-1预处理明显减少了脑外伤后的脑组织损伤体积(P<0.05)。结论 侧脑室预注射Nec-1抑制程序性坏死可减少小鼠脑外伤后脑组织缺损,促进活动功能、学习能力的恢复。     

NF-κB信号通路在脑损伤修复中的作用

核因子NF-κB(nuclear factor-kappa B,NF-κB)在感染和免疫反应及控制细胞分化和凋亡中起着重要的作用,这些作用在神经系统中很明显.     

新生期大鼠反复惊厥后皮层微管相关蛋白1轻链3的表达及干预

目的 研究新生期大鼠反复惊厥后皮层中微管相关蛋白1轻链3(LC-3)的表达及3甲基腺嘌呤(3-MA)对表达的调控作用.方法 生后6 d的SD大鼠随机分成3组,每组24只,惊厥组每日吸入三氟乙醚诱导惊厥发作5次,每次间隔30min,连续9d;对照组同样操作但不吸入三氟乙醚;3-MA组惊厥前腹腔注射3-MA(总量2μl),同样方法 吸入三氟乙醚诱导惊厥,方法 同惊厥组.3组大鼠于最后一次惊厥后分别按1.5、3、6、24 h后断头取脑,采用蛋白质免疫印迹技术(Western blot)分别检测3组大鼠大脑皮层中LC-3的表达.结果 惊厥组(1.5、3、6 h)LC-3的表达明显高于对照组(t=2.483,2.599,6.937,1.280均P＜0.05),3-MA组LC-3的表达明显低于惊厥组(t=2.243,7.775,5.887,4.245均P＜0.05).而24h惊厥组LC-3的表达并不明显高于对照组(t=1.280,P＞0.05).结论 惊厥后自噬途径被激活;3-MA参与了自噬途径的调控.     

新生期反复惊厥对海马Beclin-1急性期表达的影响及干预

目的 研究新生期大鼠反复惊厥后海马中Beclin-1急性期的表达及3-甲基腺嘌呤(3-MA)的干预作用.方法 生后6d的SD大鼠108只按照随机数字表法分成3组,每组36只,惊厥组每日吸入三氟乙醚诱导惊厥发作5次,每次间隔30 min,连续9 d;对照组同样操作但不吸入三氟乙醚;3-MA组惊厥前腹腔注射3-MA(总量2μL),然后以同样方法吸入三氟乙醚诱导惊厥,方法同惊厥组.3组大鼠于最后一次惊厥后1.5 h、3 h、6 h、12 h、24 h、48 h断头取腩,每组每个时间点分别为6只大鼠.采用Western blot分别检测3组大鼠大脑海马中Beclin-1的表达.结果 与对照组同一时间点相比,惊厥组海马组织中Beclin-1的表达明显增多,差异均有统计学意义(P<0.05).与惊厥组同一时间点相比,3-MA组Beclin-1的表达明显减少,差异均有统计学意义(P<0.05).结论 惊厥后自噬途径被激活,3-MA参与了自噬途径的涮控.     

NF-κB在中枢神经系统损伤和修复中的作用

细胞核因子-κB（nuclearfactorkappaB,NF—κB）家族是B淋巴细胞核因子,它能够与免疫球蛋白κ链增强子结合并增加各种基因的表达活性。NF-κB通过典型和非典型途径的激活来控制和调节各种生理病理过程。在中枢神经系统,NF-κB调控炎症反应、神经损伤后的神经细胞凋亡等,它可以促进中风等缺血性脑损伤的脑梗死面积和神经元死亡,同时又对神经元的存活有重要影响。NF-κB激活是神经康复的重要组成部分,它能够保护神经元免于由氧化应激和脑缺血诱导的神经元凋亡和变性,阻滞NF-κB活性将影响它的神经保护机制。NF-κB这种对神经元存活和死亡的双重效应取决于NF-κB激活的亚单位类型、激活所处的损伤位置以及损伤后修复的时程。