ERK和JNK通路在沙土鼠脑缺血预处理中的表达及作用.pdf
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1、ERK 和 JNK 通路在沙土鼠脑缺血预处理中的表达及作用 王耀岐1, 2, 李 军2, 曹 红2, 李广明2, 曾因明2 (1. 中国医科大学第一临床学院麻醉科, 辽宁 沈阳 110001; 2. 徐州医学院江苏省麻醉学重点实验室, 江苏 徐州 221002) 中国图书分类号: R-332; R 322. 81; R 329. 25; R 345. 57; R 394. 2; R 743. 31; R 977. 3 文献标识码: A 文章编号: 1001 -1978 (2006) 03 -0337 -04 摘要: 目的 探讨 ERK 和 JNK 在沙土鼠脑缺血预处理中的 表达及作用。方法 采
2、用沙土鼠前脑缺血再灌注损伤模型。 随机分为假手术组 (SH) 、 预处理对照组 (IC) 、 预处理缺血组 (IP) 及脑缺血再灌注组 (IR) ; 各组根据再灌注 15 min、 2 h、 4 h、 6 h、 1 d、 3 d、 5 d 及7 d 又分8 个亚组。在预定时间点行开 阔法行为学检查、 TUNEL 法海马 CA1/3 区凋亡细胞检测、 免 疫组织化学 SP 法测定 p-ERK、 p-JNK 在海马区的变化。结 果 IP 可减少沙土鼠探索活动及海马 CA1 区凋亡锥体细胞 数量 (vs IR,P 0. 05) 。IP 能改善其行为学 异常, 各时间点爬行格子数较 IR 组分别减少
3、15%、 60%、 50%、 34% (P 0. 01, P 0. 05)。 2. 2 IP 对锥体细胞存活数的影响 SH 组 HE 染 色, 可见海马 CA1 区有 3 4 层锥体细胞, 排列整 齐、 紧密, 细胞核呈蓝黑色, 胞质淡红色, 高倍镜下细 胞核大而圆, 有 1 2 个核仁; 5 min 脑缺血使 CA1 区失去正常结构, 细胞排列散乱, 细胞数量减少, 再 灌后 1、 3、 5、 7 d 存活锥体细胞数分别仅为 SH 组的 89%、 45%、 29%、 22% (P 0. 01) 。IP 有明显的脑 保护作用, 除再灌 d 1 外, 其余 3 d 海马 CA1 区 100 m
4、2内存活锥体细胞数目较 IR 组分别增加 81%、 93%、 152% (P 0. 01) ; 对 CA3 区神经元也有不同 程度的保护作用 (Tab 1) 。 2. 3 IP 对凋亡锥体细胞数的影响 TUNEL 法检测 发现 SH 组 CA1 区无凋亡锥体细胞, 3 min 脑缺血 CA1 区出现少量凋亡锥体细胞。5 min 脑缺血使凋 亡锥体细胞明显增加, 核固缩或染色质边聚, 可见凋 亡小体; 再灌注 1、 3、 5、 7 d 其 CA1 区凋亡锥体细胞 数比 IC 组分别增加 200%、 181%、 92%、 110% (P 0. 01) ; CA3 区分别增加 70%、 78%、 6
5、5%、 59% (P 0. 01) 。IP 可使 5 min 脑缺血引起的凋亡锥体细胞 数减少, CA1 区各时间点凋亡锥体细胞数分别仅为 IR 组的 30%、 49%、 51%、 50% (P 0. 01) ; CA3 区 分别是 45% (P 0. 05) 、 76%、 74%、 80%。各组同 一时间点凋亡锥体细胞数 CA3 区低于 CA1 区 (P 0. 01, Tab 2) 。 Tab 1 Effect of IP on the number of surviving neurons in hippocampal CA1 region after ischemic reperfusi
6、on in gerbil (“x s, n =6) GroupSHICIRIP IR 1d60 352 7# 54 5# 57 5# IR 3d60.4 3.348.3 13.3#27.3 8.1#49.3 1.9# IR 5d60.4 3.351.9 9.2#17.7 9.5#34.1 2.8# IR 7d60.4 3 47 7# 13 7# 33 8# #P 0. 05,#P 0. 01 vs SH;#P 0. 05,#P 0. 01 vs IC;P 0. 01 vs IR Tab 2 Effect of IP on the number of apoptosis neurons in h
7、ippocampal CA1 region after ischemic reperfusion in gerbil (“x s, n =6) GroupSHICIRIP IR 1 d0 06. 3 2. 1#19. 5 6. 5#6. 0 2. 3# IR 3 d0 017 3#49 8#22 10# IR 5 d0 018 6#34 8#17 6# IR 7 d0 012 4#25 10#13 5# #P 0. 01 vs SH;#P 0. 01 vs IC;P 0. 01 vs IR 2. 4 IP 对 p-ERK、 p-JNK 表达的影响 SH 组 p- 833中国药理学通报 Chin
8、ese Pharmacological Bulletin 2006 Mar; 22 (3) ERK、 p-JNK 无明显表达。IC、 IP、 IR 组海马 CA3 区 p-ERK 在再灌后 15 min 有表达, 后逐渐增强, 于再 灌4 h 达高峰后逐渐下降, 至再灌后7 d 仍有少许表 达。IP 组各时间点海马 CA3 区 p-ERK 的表达水平 较 IC、 IR 组明显增强 (P 0. 01, P 0. 05 ) , 其中再 灌后 4 h CA3 区较 IC 组增加 57%, 较 IR 组增加 32%。4 组各时间点 CA1 区 p-ERK 均无明显表达。 IC、 IR、 IP 组 CA
9、1、 CA3 区再灌后 15 min 即有 p-JNK 的表达, 逐渐增强至再灌后 1 d 最明显, 后逐渐减 弱, 但再灌后 7 d 仍能检测到, CA1 区表达水平高于 CA3 区 (P 0. 01,P 0. 05 ) 。IR 组 CA1 区 p-JNK 表达较 IC 组明显增高 (P 0. 1, P 0. 05) , 其中再 灌后 1 d CA1 区 JNK 活性较 IC 组高 72%。IP 显著 降低 CA1 区 JNK 磷酸化水平 (vs IR P 0. 01, P 0. 05) , 其中再灌后 1 d 降幅达 49%(Tab 3 4) 。 Tab 3 Effect of IP on
10、 the expression of p-ERK in hippocampal CA1 region after ischemic reperfusion in gerbil (OD value,“x s,n =6) GroupICIRIP IR 15min14 317 423 4# IR 2 h16 320 428 4# IR 4 h22 528 535 5# IR 6 h19 424 433 5# IR 1 d15 319 426 4# IR 3 d13.2 2.715.3 3.722.3 3.7# IR 5 d8.8 2.310.4 3.219.2 3.0# IR 7 d5.5 2.27
11、.3 2.011.0 1.8# #P 0. 01 vs IC;P 0. 05,P 0. 01 vs IR 3 讨论 1990 年 Kitagawa 等 1在沙土鼠脑缺血的实验 研究中, 首次提出了 IP 的概念。此后各国学者对 IP 的机制进行了广泛的研究, 提出了许多假说。近年 来以受体激活为起点, 以细胞内信号转导为主线, 构 成预处理保护机制研究的重点, 其中 MAPK 途径在 IP 中的作用引起了人们的关注。MAPK 是细胞外信 号引起核反应的细胞信息传递的汇聚通路之一。引 起 ERK 激活的细胞外信号主要是生长因子等有丝 分裂刺激, 而缺血缺氧、 应激、 紫外线、 细胞因子多种 细胞
12、外刺激主要激活 p38 和 JNK 通路 4。 开阔法是较为经典的行为学检查方法, 其检查 结果与海马的损伤程度密切相关 5。当海马功能 受损时, 表现为探索活动活跃。本实验观察到5 min 前脑缺血再灌注后沙土鼠探索活动活跃。IP 可显 著改善脑缺血引起的沙土鼠行为学异常, 明显增加 海马 CA1 区存活锥体细胞数, 使凋亡锥体细胞显著 减少; 同时 CA3 区存活神经元也有不同程度的增 加。表明 IP 可以减轻沙土鼠脑缺血再灌注损伤, 有 明显脑保护作用, 与文献报道一致 1。本实验发现 5 min 脑缺血使对缺血敏感的海马 CA1 区 p-JNK 表 达增加, p-ERK 无明显表达,
13、CA3 区存活的神经元 上有 p-ERK 的表达, 而 p-JNK 的表达较弱, CA1 区 缺乏保护信号而增强有害信号的表达可能是脑缺血 后神经元延迟性死亡的的重要机制。Hu 等 6用 Western blotting 和激光共聚焦显微镜在大鼠脑缺血 模型上观察 15 min 脑缺血后 MAPK 的活性变化, 发 现缺血再灌注后 30 min 和 4 h 在耐受缺血的 CA3/ DG 区细胞核有 p-ERK 表达, 在死亡的 CA1 区神经 元无表达。而 JNK 的底物 c-Jun 却在 CA1 区选择性 表达, 提示 ERK 参与缺血后的细胞保护, JNK 介导 了神经元损伤。研究结果与我
14、们相近。而 Namura 等 7的研究结果却显示 ERK 介导了神经元死亡, 与 上述结果大相径庭。可能与动物的种属和实验模型 有关。本研究发现缺血预处理使 CA1 区 JNK 活性 明显降低, p-ERK 仍无明显表达, 而 CA3 区 ERK 活 性明显增强, 说明 IP 通过下调伤害性信号 (JNK) 的 传导保护海马 CA1 区神经元, 增强保护性信号 (ERK) 的表达减轻CA3区神经元损伤, 从而使沙土 Tab 4 Effect of IP on the expression of p-JNK in hippocampal CA1 and CA3 regions after isc
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- ERK JNK 通路 沙土 缺血 预处理 中的 表达 作用
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