EGCG减轻大鼠脊髓损伤后脊髓水肿的作用机制研究

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脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)是脊柱外科最严重的致残性疾病之一。随着建筑业、交通业及体育运动等不断发展,SCI发生率逐年增多,且以青壮年多发,对患者的健康和生命构成了严重的威胁。脊髓损伤后通常伴有脊髓水肿,且脊髓水肿程度严重影响脊髓损伤的疗效。因此,减轻脊髓水肿是治疗脊髓损伤的一种良策。目前治疗脊髓损伤的药物主要是大剂量的甲基强的松龙,但是大剂量冲击治疗会引起消化道出血、败血症、肺炎、伤口感染等并发症。因此,寻找疗效更好、使用更加安全的药物成为近年来研究治疗脊髓损伤的热点和难点问题。表没食子儿茶素没食子酸酯(Epigallocatechin Gallate,EGCG)是绿茶中的主要活性成分,对正常人体几乎无毒害作用,大量研究证实其具有抗癌、抗氧化、抗炎症等作用。另外,EGCG在治疗和干预神经系统疾病上也具有良好的神经保护作用。最近一些研究证实EGCG能够减轻大鼠脊髓损伤后神经细胞的凋亡,改善运动功能。然而,EGCG能否减轻脊髓损伤引起的脊髓水肿未见报道。我们通过本项研究探讨EGCG是否具有减轻脊髓损伤后脊髓水肿的作用,并探讨EGCG对减轻脊髓损伤后脊髓水肿的可能作用机制。   目的:   通过观察大鼠脊髓损伤后各组脊髓组织含水量的变化,检验EGCG是否具有减轻脊髓损伤后脊髓水肿的作用。用免疫组化以及Western blot方法观察水通道蛋白4(AQP4)及胶质纤维酸性蛋白(GFAP)在大鼠急性脊髓损伤后的变化规律,进一步观察给予EGCG注射治疗后AQP4和GFAP表达的变化情况,探讨EGCG是否通过调节AQP4和GFAP的表达而调控脊髓损伤后脊髓水肿。   方法:   造模:成年雄性SD大鼠150只,体重210-230克,大鼠被随机分为假手术组,损伤对照组,EGCG治疗组。大鼠麻醉后,以胸12棘突为中心逐层切开皮肤、皮下及肌肉,显露胸11~13棘突及椎板。咬除胸12棘突及全椎板至椎弓根部,暴露硬脊膜并保持其完整性,将动脉夹的两个夹片分别插入胸12水平脊髓硬膜前后缘之间,直视下确保动脉夹完全通过脊髓。夹闭动脉夹,1分钟后取出动脉夹,逐层缝合。假手术组只暴露脊髓,不损伤脊髓,其余步骤相同。   给药:假手术组及损伤对照组手术后立即腹腔注射生理盐水,术后24小时及48小时分别再次腹腔注射生理盐水;EGCG治疗组手术后立即腹腔注射EGCG(100mg/kg),术后24小时及48小时分别再次腹腔注射EGCG(100mg/kg)。   取材:术后各时间点各组取5只大鼠进行干湿重检测,5只进行Western blot检测。利刀切取损伤节段脊髓1厘米进行干湿重或WB检测。术后24小时及72小时各组取5只大鼠进行免疫组化检测,以生理盐水及4%多聚甲醛心脏灌注后,利刀切取损伤节段脊髓1厘米,放入4%多聚甲醛液中继续固定24小时,常规进行脱水、透明、浸蜡、包埋、切片,切片位置为损伤中心近端3毫米,片厚10微米。   检测方法:1.脊髓组织含水量检测。电子天平分别称取各组脊髓组织的湿重,然后将组织置于80℃干燥箱48小时至恒重后称取脊髓组织干重,脊髓含水量根据如下公式计算:(湿重-千重)/湿重×100%。2.免疫组化法观察各组术后24小时和72小时AQP4和GFAP阳性细胞的表达情况。采用过氧化物酶标记的链霉卵白素(SP)法进行免疫组化检测。石蜡切片常规脱蜡至水,3%过氧化氢室温孵育15分钟以消除内源性过氧化物酶的活性,微波抗原修复10分钟,正常山羊血清封闭非特异性结合位点,室温孵育30分钟,倾去血清,滴加一抗4℃过夜(兔抗大鼠AQP4多克隆抗体,1(∶)100;小鼠抗大鼠GFAP单克隆抗体,1(∶)500)。第二日滴加生物素标记二抗(羊抗兔或小鼠)室温孵育30分钟,滴加辣根酶标记链霉卵蛋白素室温孵育15分钟,滴加DAB显色剂显色,苏木素轻度复染细胞核。计数各组阳性细胞数。3.Western blot法检测各时间点AQP4和GFAP表达量的变化。脊髓组织放入RIPA细胞裂解液中裂解,以BCA法测定蛋白浓度,常规进行电泳及转膜。转膜结束后,取出PVDF膜室温置于5%脱脂奶粉封闭2小时。加适量一抗(AQP4多克隆抗体1(∶)400,GFAP单克隆抗体1(∶)150,β-actin1(∶)2000)4℃过夜。第二日将PVDF膜放入塑料袋中,加入适量二抗室温孵育2小时,滴加显影剂与PVDF膜充分接触,用电泳凝胶成像分析系统显示AQP4、GFAP、β-actin条带,Image J软件进行灰度值分析。   统计学分析:实验数据采用(平均数±标准差)表示,用SPSS16软件进行统计学分析,采用单因素方差分析ANOVA检验。以P<0.05作为差异有统计学意义的检验标准。   结果:   (1)术后各时间点假手术组脊髓组织含水量较低,损伤对照组含水量明显增高,与假手术组比较,损伤后12小时,24小时,48小时,72小时均明显增高(P<0.05)。与损伤对照组比较,EGCG治疗组脊髓组织含水量在损伤后12小时无显著性差别(P>0.05),在损伤后24小时,48小时和72小时脊髓组织含水量均明显下降(P<0.05)。   (2)免疫组化检测结果显示AQP4主要表达于灰质中,尤其富集于毛细血管周围的胶质细胞中。在伤后24小时和72小时,与假手术组相比,损伤对照组AQP4阳性细胞数明显增多,与损伤对照组相比,EGCG治疗组能够明显降低AQP4阳性细胞数。Western blot检测显示损伤对照组各时间点AQP4蛋白表达均明显增高。和损伤对照组相比,在伤后24小时,48小时和72小时,EGCG治疗组AQP4蛋白表达水平均显著下降,而在伤后12小时,两组AQP4蛋白表达无明显差异。   (3)免疫组化检测结果显示在术后24小时和72小时与假手术组相比,损伤对照组GFAP阳性细胞明显增加,与损伤对照组相比,EGCG治疗组GFAP阳性细胞数明显下降。Western blot结果显示在伤后12小时,24小时,48小时和72小时,损伤对照组GFAP水平较假手术组明显增高,而在伤后24小时,48小时和72小时,EGCG治疗组GFAP蛋白表达水平较损伤对照组显著下降,而在伤后12小时,损伤对照组与EGCG治疗组GFAP蛋白表达水平无明显差异。   结论:   (1)脊髓损伤后24小时到72小时,EGCG能够降低脊髓损伤后脊髓组织含水量,从而减轻脊髓损伤后脊髓水肿。   (2)脊髓损伤后24小时到72小时,EGCG能够下调损伤区AQP4及GFAP的表达。   (3) EGCG减轻脊髓损伤后脊髓水肿可能是通过下调AQP4及GFAP的表达实现的。
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