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本文采用SD大鼠四动脉结扎全脑缺血模型,首次研究了预缺血保护作用过程中蛋白激酶B(Akt)和c-Jun氨基末端激酶(JNK)以及c-Jun的活性变化是否和N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体的激活有关;同时主要研究了NMDA受体拮抗剂氯胺酮、NMDA受体激动剂(NMDA)、PI-3K特异抑制剂(LY294002)以及CaMK特异性抑制剂(KN62)等药物对Akt、JNK信号通路的影响;并且从组织切片观察海马组织神经元死亡情况。旨在探讨预缺血对脑缺血保护机制的研究即NMDA受体适度激活对JNK抑制的机制和作用的研究。
1.预缺血对MLK3,JNK1/2,c-Jun和Akt1活性的影响及对海马CA1区神经元死亡的影响
采用SD大鼠四动脉结扎全脑缺血模型,以免疫印迹方法检测缺血6分钟复灌10分钟、3小时、6小时、3天后海马CA1区胞浆或胞核内蛋白的活性变化,并且组织切片(石蜡切片)焦油紫染色观察海马CA1区神经元死亡情况。结果如下:(1)在缺血复灌6h和3d检测MLK3和JNK1/2蛋白的磷酸化变化。实验结果显示,MLK3和JNK1/2缺血复灌的激活可以显著地被预缺血抑制。(2)我们选择缺血复灌3h时间点检测海马胞核内c-Jun的活性变化。实验结果显示,c-Jun的激活可以显著地被预缺血抑制。(3)我们选择10min来检测海马胞浆内Akt的活性变化。结果显示,Akt可以被预缺血明显激活。(4)最后,组织切片焦油紫染色显示缺血复灌5天后缺血6min海马CA1区的细胞死亡可以得到避免。结果表明,预缺血不但能抑制缺血再灌注激活的MLK3,JNK1/2和c-Jun,而且能增强抗凋亡的Akt,并且具有挽救海马CA1区神经元丢失的作用。
2.预缺血前20min腹腔注射NMDA受体拮抗剂氯胺酮对JNK1/2,c-Jun和Akt1磷酸化水平的影响
我们在预缺血前20min腹腔注射氯胺酮来证实NMDA受体是否调节预缺血诱导的JNK1/2和c-Jun的激活的抑制以及Akt的增强。我们分别检测了复灌后3d,3h和10min的海马CA1区的JNK1/2,c-Jun,Akt的磷酸化水平的变化。结果显示,氯胺酮对单独6min缺血损伤的大鼠CA1区的JNK1/2,c-Jun和Akt1磷酸化水平并无影响。然而,氯胺酮可以逆转预缺血对JNK1/2和c-Jun激活的抑制作用以及预缺血对Akt激活的增强作用。结果表明,NMDA受体参与了预缺血介导的JNK1/2和c-Jun的激活的抑制以及Akt的增强。
3.缺血前1天给予NMDA对JNK1/2,c-Jun和Akt1磷酸化水平的影响及对海马CA1区细胞影响
我们在缺血前1天腹腔注射NMDA受体激动剂NMDA来进一步揭示NMDA受体在预缺血保护过程中的作用。分别检测了复灌后3d,3h和10min的海马CA1区的JNK1/2,c-Jun,Akt的磷酸化水平的变化。结果显示,适量的NMDA可以显著抑制缺血再灌注激活的JNK1/2和c-Jun,而且能增强抗凋亡的Akt的激活,并且具有拮抗海马神经元的死亡的作用。结果表明,NMDA受体参与了上述预缺血对缺血性脑损伤的保护作用
4.LY294002对MLK3,JNK1/2,c-Jun和Akt1磷酸化水平的影响.和KN62对Akt1磷酸化水平的影响及对海马CA1区细胞的影响
首先,我们脑室注射PI-3K抑制剂LY294002后,分别检测了复灌后6h,3d,3h和10min的海马CA1区的MLK3,JNK1/2,c-Jun,Akt的磷酸化水平的变化。结果显示,LY294002能够阻断预缺血对缺血再灌注MLK3,JNK1/2和c-Jun的激活的抑制和抗凋亡Akt的增强。并且海马CA1区神经元死亡大量增多。其次,脑室注射KN62检测了复灌后10min的海马CA1区的Akt的磷酸化水平的变化。结果显示,CaMK特异性抑制剂(KN62)也可以阻断预缺血的作用。结果提示,PI-3K和CaMK均参与了预缺血诱导的Akt活化导致的神经保护作用。
结论:预缺血不但能抑制缺血再灌注激活的MLK3,JNK1/2和c-Jun,而且能增强抗凋亡的Akt的激活,并且具有挽救海马CA1区神经元丢失的作用。NMDA具有预缺血相同的作用。然而,氯胺酮能够逆转预缺血作用。LY294002也能阻断预缺血上述的相同的作用,而KN62也有着类似的作用。总之,NMDA受体介导预缺血激活Akt抑制JNK信号通路激活的作用,从而挽救了缺血再灌注诱导神经元死亡的作用。