香芹酚乙酸酯通过Nrf2信号分子缓解脑缺血再灌注诱导氧化应激损伤

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目的:通过对SD(Sprague Dawley)大鼠建立脑缺血再灌注模型,在动物层面探究香芹酚乙酸酯对脑缺血再灌注诱导的氧化应激损伤的保护作用以及其与Nrf2信号分子间的关系。同时通过H2O2对PC12细胞建立氧化应激损伤模型,在细胞层面探究香芹酚乙酸酯对氧化应激损伤的保护作用以及其与Nrf2信号分子间的关系。最后通过构建Nrf2基因下调的PC12细胞并建立细胞建立氧化应激损伤模型进一步证实香芹酚乙酸酯减轻脑缺血再灌注诱导氧化应激损伤是通过Nrf2信号分子介导的。方法:(1)SD大鼠脑缺血再灌注模型的构建:将健康雄性SD大鼠随机分为假手术组,MCAO模型组,依达拉奉给药组以及香芹酚乙酸酯给药组。MCAO模型组和给药组通过线栓法构建脑缺血再灌注模型,给药组在入栓0 h和12 h后分别给予腹腔注射依达拉奉(5 mg/kg)以及香芹酚乙酸酯(30、75、120mg/kg),假手术组与模型组则给予等量生理盐水。PC12细胞氧化应激模型的构建:PC12细胞分别加入浓度梯度的H2O2(100、200、400、600、800μM)诱导损伤来探究最适损伤浓度;PC12细胞通过最佳损伤浓度构建损伤并给药浓度梯度的依达拉奉(25、50、100、200、400μM)与香芹酚乙酸酯(2×10-4、2×10-3、0.02、0.2、2 m M)来探究最适给药浓度。构建Nrf2基因下调(KD细胞)PC12细胞株及空载体PC12细胞株(NC细胞),并用相同方法对NC/KD细胞构建损伤以及给药。(2)病理指标的测定:SD大鼠脑缺血再灌注24 h后采用神经学行为学Longa评分对大鼠的行为学进行评判。Longa评分后,将大鼠灌流取脑,通过TTC染色测定大鼠脑组织缺血梗死病灶并用HE染色以及Nissl染色观察脑组织内神经细胞损伤情况。PC12细胞与NC/KD细胞在损伤和给药后通过Hoechst 33342染色以及TUNEL染色来测定细胞凋亡的程度。(3)氧化应激水平的测定:检测大鼠脑组织,PC12细胞与NC/KD细胞内活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)的含量以及超氧化物歧化酶(SOD)的活性。(4)Nrf2表达的测定:运用免疫组织化学法评价脑组织Nrf2的表达情况并通过Western blot分析缺血脑组织和PC12细胞中Nrf2的表达情况。结果:(1)SD大鼠在脑缺血再灌注24 h后行为学功能缺失,脑组织出现较大范围的苍白色梗死病灶,神经细胞排列稀疏并且数量明显减少。另外,缺血脑组织中ROS、MDA含量的上升和SOD酶活力的降低表明缺血脑组织存在严重的氧化应激损伤,而香芹酚乙酸酯的给药治疗能够显著改善脑组织病变并降低氧化应激水平。(2)PC12细胞在H2O2诱导损伤后,细胞活力显著降低并且细胞凋亡率增加。另外,细胞内ROS、MDA含量的上升和SOD酶活力的降低,表明了细胞内存在高氧化应激水平,而香芹酚乙酸酯给药能够显著提高细胞活力,抑制细胞凋亡并减缓氧化应激损伤。(3)脑组织Nrf2的免疫组织化学提示Nrf2的表达量在香芹酚乙酸酯给药后显著增加,结合脑组织和PC12细胞Nrf2的Western blot分析,我们发现香芹酚乙酸酯能够增加Nrf2的表达,从而促进相关信号通路的激活。(4)NC/KD细胞通过相同浓度的H2O2诱导损伤后,KD细胞损伤较NC细胞更为严重且氧化应激水平更高,而香芹酚乙酸酯在KD细胞上并无显著性治疗效果,进一步揭示了香芹酚乙酸酯的保护作用与Nrf2信号分子有关。结论:(1)SD大鼠在脑缺血再灌注损伤后神经行为学功能显著下降,脑组织发生严重的病理改变并伴有高水平的氧化应激(2)PC12细胞经H2O2诱导损伤后细胞活力显著下降,细胞凋亡率上升并伴有高水平的氧化应激。(3)香芹酚乙酸酯在体内和体外都可显著降低氧化应激水平并对神经细胞提供保护作用。(4)经过香芹酚乙酸酯的给药治疗后,脑组织和PC12细胞中Nrf2的表达量显著增加,而香芹酚乙酸酯对H2O2诱导损伤后的KD细胞并无显著的保护效果。该实验结果提示了香芹酚乙酸酯减缓脑缺血再灌注诱导氧化应激损伤的作用与Nrf2信号分子有关并且香芹酚乙酸酯具有潜在的激活Nrf2信号通路的作用。
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