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研究目的:大量研究报道,丰富环境(Enriched environment,EE)可促进缺血性脑卒中后认知功能恢复。但其具体作用机制尚不清楚。近年来,脑白质对脑功能的影响逐渐得到重视,其中脑白质与认知功能密切相关。研究发现,中风可导致严重的脑白质病变。白质的主要病理改变是脱髓鞘。以往研究表明丰富环境有利于促进髓鞘再生。且证据表明小胶质细胞和星形胶质细胞参与脑卒中后的修复过程,并可对髓鞘再生产生作用。本研究将验证小胶质细胞和星形胶质细胞在脑卒中后髓鞘再生中的作用机制,为丰富环境促进脑卒中的髓鞘再生提供实验依据,为进一步深入研究丰富环境与髓鞘再生之间的调控的分子机制,以及联合应用丰富环境和修复髓鞘损伤药物于脑卒中后的临床康复提供实验证据。研究方法:本实验共选取120只雄性SD大鼠(8周龄),实验组选用大脑中动脉闭塞/重灌注(Middle cerebral artery occlusion and reperfusion,MCAO/R)进行缺血性脑卒中疾病模型制作,对照组行假手术(Sham),即手术过程相同,但不插入线栓。MCAO/R手术过程中使用激光多普勒血流仪监测血流,血流减少70%为模型成功。术后72小时取3只大鼠进行TTC染色,确定梗死灶形成。术后一周成活的大鼠,根据手术和干预方式随机分为四组:造模组(MCAO/R)+丰富环境组(Enriched environment,EE);造模组(MCAO/R)+标准环境组(Standard environment,SE);假手术组(Sham)+丰富环境组(EE);假手术组(Sham)+标准环境组(SE)。每组均干预28天,在7,14,28天使用Longa评分检测模型大鼠的神经功能缺损程度;在第21d通过Morris水迷宫评估大鼠的认知记忆功能。在第28天取材海马组织,用LFB染色评价髓鞘缺失程度,免疫印迹和免疫荧光法检测髓鞘再生相关蛋白、小胶质细胞、星形胶质细胞、脑源性神经营养因子(Brain Derived Neurotrophic Factor,BDNF)和血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF)等蛋白标志物的表达和共定位情况,ELISA法检测炎症因子水平。研究结果:1.丰富环境可促进缺血性脑卒中神经功能和认知功能的恢复在缺血性脑卒中后,分别在干预第7,14,28天进行Longa评分,结果发现MCAO+EE组评分均低于MCAO+SE组,且MCAO+EE组在三个阶段的评分依次显著降低(P<0.05)。表明丰富环境可减轻脑缺血损伤引起的神经功能损害程度。Morris水迷宫用于测试大鼠的学习和记忆功能,分析表明,在干预第14天和28天,MCAO+EE组大鼠逃离潜伏期(反应学习能力)均比MCAO+SE组短,且穿越平台次数均多于MCAO+EE组,并具有显著性差异(P<0.05)。2.丰富环境可减轻缺血性脑卒中引起的脱髓鞘损害在丰富环境干预28天后,将大鼠麻醉处死取材,快蓝组织染色结果显示MCAO+EE组切片染色蓝色面积明显多于MCAO+SE组,表明其脱髓鞘损害程度减轻。这提示我们丰富环境可减轻脑缺血引起的脱髓鞘损害,有利于脑卒中白质恢复。免疫印迹和免疫荧光结果显示在造模组大鼠中,EE组髓鞘标志物MBP均高于SE组,且具有统计学意义(P<0.05),但是少突胶质前体细胞标志物(PDGFR-α)在各组之间无表达差异。提示EE可增强少突胶质细胞分化成熟为髓鞘的能力,但是对少突胶质前体细胞的增殖没有影响。3.丰富环境可减少缺血性脑卒中后小胶质细胞蛋白标志物及促炎因子的表达为了探索EE是否通过调节小胶质细胞数量及其炎症因子表达水平进而影响卒中后髓鞘再生,我们通过免疫印迹和免疫荧光检测了小胶质细胞蛋白标志物的表达情况,结果发现MCAO组中,相较于SE组,EE组显著降低了小胶质细胞的数量。此外,我们还通过ELISA检测血清中促炎因子IL-1β和IL-6的表达情况,我们发现MCAO+EE组比MACO+SE组的促炎因子表达水平显著降低。从结果我们可以总结出EE可减轻脑卒中后小胶质细胞及促炎因子产生的炎症损害,从而为髓鞘再生提供一个良好的生理微环境。4.丰富环境可增加缺血性脑卒中后星形胶质细胞蛋白标志物及其分泌因子BDNF和VEGF的表达我们通过免疫印迹检测大鼠患侧海马区星形胶质细胞、BDNF和VEGF的蛋白表达情况,结果显示在MCAO模型组中,EE组三种标志物的表达均高于SE组,且具有显著性差异(P<0.05)。然后,我们通过免疫荧光共定位检测BDNF、VEGF分别与GFAP(星形胶质细胞标志物)的共定位情况,统计表明,BDNF/GFAP、VEGF/GFAP的共定位面积,MCAO+EE组均高于其他组。这提示我们EE可能通过刺激星形胶质细胞增生和分泌BDNF和VEGF促进卒中后髓鞘再生。研究结论:1.丰富环境可改善脑卒中后认知功能和促进白质恢复2.丰富环境可减轻脑卒中后小胶质细胞及促炎因子引起的炎症损害3.丰富环境可增多星形胶质细胞及其分泌物BDNF和VEGF的表达水平,可能是促进髓鞘再生的重要机制之一