缝隙连接蛋白43类似物(Gap26)对新生大鼠脑缺血缺氧损伤的保护作用及机制的研究

摘要

第一部分 Gap26对新生大鼠脑缺血缺氧损伤的保护作用
　　目的：1、观察新生大鼠缺血缺氧损伤后缝隙连接蛋白43(Cx43)1周内的含量变化；
　　2、观察Gap26对新生大鼠脑缺血缺氧损伤是否具有保护作用。
　　方法：出生7天的SD大鼠随机分为假手术(Sham)组、假手术+Gap26（Sham+Gap26）组、缺血缺氧（HI）组和缺血缺氧+Gap26（HI+Gap26）组，建立新生大鼠缺血缺氧(the hypoxia/ischemia model，HI)模型，取缺血损伤侧脑组织为标本，采用Western blot法测定缺血缺氧1周内Cx43蛋白的表达；观察缺氧前1小时给予Gap26(不同给药剂量)处理对新生大鼠脑梗死体积的影响以及缺血缺氧后连续给药1周对新生大鼠远期神经行为功能的影响。
　　结果：1、Cx43在缺血缺氧4小时后开始增加，在8小时后明显增加，并随着时间的延长持续增加；在缺血缺氧后1周，Cx43含量相对于假手术组增加了18倍左右。
　　2、与手术组相比，经Gap26处理后大鼠的脑梗死体积明显减小，神经行为功能明显增强。缺氧前1小时腹腔预给予Gap2625μg/kg，48小时后脑梗塞体积减小了24.56％；且该神经保护作用具有剂量依赖性。另一Cx43类似物Gap27（25μg/kg）预处理，相对于手术组同样减少脑梗塞体积26.21%左右。缺血缺氧后连续给药1周，分别于第2、3、4周进行前爪抓握实验和足错误实验，第4周进行水迷宫实验，给药组大鼠的抓握能力、平衡能力以及学习记忆功能明显优于手术组，各项神经行为学指标具有明显统计学差异（P<0.05）；4周后给药组大鼠的半脑损失量明显低于手术组（P<0.05）。
　　结论：1、新生大鼠缺血缺氧后，脑组织Cx43含量明显增加，并且存在时间依赖性。说明Cx43蛋白含量在新生大鼠缺血缺氧早期（24小时）及晚期（24小时后）的病理生理学变化中均起到重要的作用。
　　2、使用Gap26干预新生大鼠HI模型，大鼠的脑梗死体积明显减小，远期神经行为功能缺损明显减轻。这些均提示Gap26对新生大鼠脑缺血缺氧损伤具有神经保护作用。
　　第二部分 Gap26对新生大鼠脑缺血缺氧损伤的保护机制
　　目的：1、观察Gap26对新生大鼠缺血缺氧损伤后脑组织内凋亡相关蛋白caspase-3表达、细胞外谷氨酸含量、星形胶质细胞的激活状态的影响；
　　2、研究Gap26对新生大鼠及元代星形胶质细胞缺氧损伤后Cx43的过量表达的影响以及两者相互作用的相关分子机制。
　　方法：1、将出生7天的SD大鼠随机分为假手术(Sham)组、假手术+Gap26（Sham+Gap26）组、缺血缺氧（HI）组和缺血缺氧+Gap26（HI+Gap26）组，建立HI模型，取缺血损伤侧脑组织为标本：采用Western blot法检测Cx43、GFAP、Cleaved Caspase-3的表达；采用微透析方法提取新生大鼠活体脑组织细胞外液，利用高效液相色谱法（HPLC）测定脑组织及其细胞外透析液中谷氨酸的含量；采用免疫共沉淀法检测脑组织匀浆中的Cx43与生物素（biotin）标记的Gap26有无相互作用关系；采用免疫荧光染色法观察各实验组脑组织冰冻切片星形胶质细胞的激活、Cx43的表达以及biotin-Gap26与Cx43定位关系。
　　2、将出生2天的SD大鼠取元代星形胶质细胞种板，随机分为对照(Con)组、对照+Gap26（Con+Gap26）组、氧糖剥夺（OGD）组和氧糖剥夺+Gap26（OGD+Gap26）组，制作细胞氧糖剥夺（OGD）模型，观察缺氧前给予Gap26处理对星形胶质细胞缺氧损伤的影响：通过Westwen blot法检测星形胶质细胞缺氧损伤后各实验组不同时间点不同处理方法下Cx43、Akt、p-Akt的表达水平；利用交联剂BS3标记细胞膜表面蛋白；采用免疫荧光染色法观察细胞爬片上星形胶质细胞biotin-Gap26与Cx43定位关系；采用MTT方法检测各实验组星形胶质细胞活力；采用免疫共沉淀法检测各实验组泛素化Cx43的含量。
　　结果：1、Gap26明显降低脑缺血损伤后Cx43、GFAP和Cleaved Caspase-3的过量表达（P<0.05），减少缺血损伤侧脑组织及其细胞外液谷氨酸的含量（P<0.05）；荧光染色显示Gap26抑制HI组星形胶质细胞过度激活以及Cx43的过量表达，Cx43与biotin-Gap26在脑组织有共定位关系；免疫共沉淀法检测脑组织匀浆中的Cx43与biotin-Gap26有相互作用关系，而作为对照组的biotin-P5则与Cx43没有相关性。
　　2、Cx43与biotin-Gap26在星形胶质细胞存在共定位关系；Gap26/Gap27明显降低Cx43的表达（P<0.05），同样可以减少小分子Cx43在OGD损伤后的过量表达，但对细胞膜表面和胞浆的Cx43具有不同的作用；Gap26显著升高OGD损伤后p-Akt的表达以及泛素化Cx43的含量（P<0.05），PI3K特异性抑制剂LY294002、蛋白酶体抑制剂MG132以及溶酶体抑制剂氯喹均能在不同程度上抑制Cx43的降解以及PI3K/Akt通路的激活，降低Gap26对细胞的保护作用，以LY294002、MG132作用为著（P<0.05）；免疫共沉淀结果显示LY294002部分抑制了Cx43的泛素化水平。
　　结论：
　　1、Gap26对新生大鼠缺血缺氧损伤的神经保护作用的机制与抑制细胞外毒性水平的谷氨酸的释放、抑制星形胶质细胞的过度激活、抑制细胞凋亡有关。
　　2、Gap26主要通过泛素-蛋白酶体途径降解缺血缺氧损伤后过度表达的Cx43，这种作用依赖于PI3K/Akt通路的激活。

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前言

1．研究缺血性脑血管病、寻找相关神经保护药物的重要性

2．脑缺血缺氧损伤

3．缝隙连接通道在中枢神经系统中的作用

4.缝隙连接蛋白类似物Gap26/Gap27

5.本课题的特点与创新之处

第一部分 Gap26对新生大鼠缺血缺氧损伤的保护作用

材料和方法

结果

小结

第二部分 Gap26对新生大鼠缺血缺氧损伤的保护机制

材料和方法

结果

小结

讨论

1．Cx43半通道是脑缺血损伤后一个重要的治疗靶点

2．Gap26对Cx43在细胞膜和胞浆的代谢过程有着不同的影响

3．Gap26通过akt依赖的泛素-蛋白酶体途径促进胞浆内Cx43的降解

4.星形胶质细胞对调节缺氧后谷氨酸的水平起到至关重要的作用

结论

参考文献

综述:缝隙连接蛋白43（Cx43）在中枢神经系统损伤中的作用

附录 中英文缩略词表

攻读学位期间公开发表的论文

致谢