亚低温治疗颅脑创伤大鼠脑线粒体呼吸功能改变和凋亡相关基因表达变化的研究

摘要

目的： 研究颅脑创伤(TBI)后线粒体呼吸功能包括氧化磷酸化功能改变、活性氧(ROS)生成、ATP酶合成能力改变及凋亡途径中抗凋亡基因Bcl-2、促凋亡基因Bax在mRNA水平的变化规律，并应用亚低温治疗，探讨亚低温在颅脑创伤后对线粒体的保护作用及分子生物学的可能机制。 方法： 以SD雄性大鼠为研究对象，制作大鼠颅脑创伤液压冲击模型，随机分为四组： ①常温对照组：开骨窗不致伤，保持体温正常(36℃～37℃)： ②低温对照组：开骨窗不致伤，体温降至31℃～32℃； ③常温TBI组：左侧大脑皮层致伤，体温维持正常； ④低温TBI组：左侧大脑皮层致伤，体温降低至31℃-32℃。低温维持2h。 各组分别于致伤后2h、24h、3d、7d断头取脑，分离脑线粒体，通过电子显微镜观察线粒体超微结构，运用生物力能学方法，检测线粒体态3、态4呼吸速率、线粒体ROS生成、ATP合成能力等指标；另一实验为创伤后24h断头取脑，分离左右侧海马和皮层，用实时定量PCR法检测bcl-2和bax mRNA表达并观察亚低温6h后的保护效果。 结果： 1. 颅脑创伤后7d内，线粒体超微结构呈逐渐加重趋势，可出现线粒体外膜断裂溶解、嵴结构紊乱、空泡化、甚至溶解消失，基质分布不均匀等变化，也可见到肿胀的星形胶质细胞、固缩的神经元、染色质凝聚等凋亡早期的改变。亚低温各组表现为神经细胞和线粒体的形态创伤程度较轻，形态学异常轻微 2．常温TBI组呼吸控制比RCR值在伤后2h即显著下降，24h下降已很明显，3天左右开始恢复，7天基本恢复至正常水平；线粒体ATP合成能力24h降至最低，3d基本恢复至正常：活性氧从伤后2h即开始升高到7天基本恢复正常水平。而亚低温TBI组，各指标均优于常温TBI组，差异有统计学意义。 3．凋亡相关基因表达结果，bcl-2在右侧海马中的表达为：对照组<低温TBI组<常温TBI组，各组之间的表达有显著性差异(p<0.05)，其它部位组间无统计学差异；bax 在右侧海马表达量为：低温TBI组<对照组<常温TBI组，低温TBI组和对照组无差异，常温TBI组显著高于对照组和亚低温TBI组(0.05>；其它部位各组之间无统计学差异。 结论 1、颅脑创伤7d内，线粒体超微结构呈逐渐加重趋势，可出现线粒体外膜断裂溶解、嵴结构紊乱等改变。亚低温各组神经细胞和线粒体的形态损伤程度较轻，形态学异常轻微，提示亚低温可以保护线粒体结构的完整。 2、颅脑创伤后，线粒体的呼吸功能明显下降，ATP 合成能力降低、电子漏增加、大量活性氧生成，并导致其氧化抗氧化体系失去平衡，造成脑组织脂质过氧化损伤，亚低温改善线粒体呼吸功能，保护脑创伤后线粒体氧化磷酸化耦联，抑制活性氧大量生成，提高ATP酶活性，使ATP合成量维持在相对稳定状态，对颅脑创伤后线粒体具有保护作用。 3、颅脑创伤24h内，创伤周围皮层及一些区域内凋亡相关基因表达水平发生了改变，提示创伤后有凋亡通路的激活；亚低温早期治疗6h，对凋亡基因的作用在颅脑创伤后不同部位有着不同的效果，可以抑制右侧海马 bcl-2、bax 表达升高，但对伤侧区组织bcl-2和Bax的基因表达无作用，在伤后24h内保护了正常海马的功能。

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文摘

英文文摘

论文说明：英文缩略语表

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第一部分 亚低温治疗颅脑创伤大鼠脑线粒体呼吸功能变化研究

前言

材料与方法

结果

讨论

小结

第二部分 亚低温对颅脑创伤大鼠脑凋亡相关基因表达变化的影响

前言

材料和方法

实验结果

讨论

小结

结论

参考文献

附录

致谢

附：文献综述颅脑创伤所致线粒体损伤和功能障碍

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