本文關鍵詞：萊菔硫烷對大鼠局灶性腦缺血—再灌注損傷的保護作用及其抗炎機制的初步研究

  更多相關文章： 萊菔硫烷 腦缺血-再灌注 NLRP3炎癥小體 JAK2-STAT3信號轉導通路

【摘要】：研究背景:良好的血液供應,是維持腦組織正常代謝和生理功能的基礎。腦組織細胞發(fā)生的缺血性損傷(ischemia injury)常常發(fā)生在不同原因形成的腦組織局部缺血之后。缺血組織在恢復血流灌注后,其結構和功能的損害及代謝障礙往往還會進一步加重。這種現(xiàn)象稱為缺血-再灌注損傷(ischemia-reperfusion injury,IRI)。以缺血-再灌注損傷為主要病理改變的缺血性腦卒中具有發(fā)病率高(占腦卒中87%),致殘率高和致死率高的特點。給人們的健康帶來很大威脅。萊菔硫烷(Sulforaphane,SFN)廣泛存在于十字花科植物如西蘭花、孢子甘藍、卷心菜中。研究表明,萊菔硫烷在抗腫瘤、抗凋亡、抗氧化以及抗炎抗菌等方面發(fā)揮著重要的作用。萊菔硫烷能通過血腦屏障,這使得它具有成為神經(jīng)保護物質(zhì)的潛質(zhì)。近年來,關于萊菔硫烷在各種組織器官缺血-再灌注損傷中的作用研究也時有報道。腦缺血-再灌注損傷的發(fā)病機制是一個復雜而迅速的級聯(lián)反應過程,其主要環(huán)節(jié)包括細胞內(nèi)能量代謝障礙、鈣超載、NO合成過多、腦組織興奮性氨基酸的毒性反應、自由基生成、線粒體功能紊亂、炎癥反應、凋亡基因激活等。這些機制相互聯(lián)系,相互影響,形成惡性循環(huán),從而導致缺血區(qū)腦組織不可逆的損傷。以往研究得較多的是氧化應激產(chǎn)生的氧自由基對組織的損傷。近年來大量實驗證據(jù)表明炎性損傷過程在腦缺血-再灌注的發(fā)生發(fā)展中起著至關重要的作用。腦組織缺血階段的多種因素誘導炎癥因子的活化和募集,這些因素在再灌注階段又會進一步介導炎癥反應的級聯(lián)放大效應,并最終導致腦缺血區(qū)細胞和組織的損傷。多項研究顯示,炎癥小體的活化對整個炎癥反應過程的啟動和發(fā)展起著非常重要的作用。NLRP3是目前被研究得最多和最明確的nlr蛋白,它可以被多種形態(tài)結構和分子序列完全不同的模式分子活化。nlrp3炎癥小體不僅可以感應病毒、細菌等病原微生物(pamp)的入侵,而且可以感知多種“危險信號”(damp)。nlrp3能夠識別相應配體結構,導致其構象發(fā)生改變,募集并綁定pro-caspase-1。pro-caspase-1活化為caspase-1后將pro-il-1β裂解為成熟的il-1β,il-1β作為重要的炎癥介質(zhì),可以誘導其它炎癥介質(zhì)產(chǎn)生,并促進下一階段的炎性反應。在腦缺血-再灌注過程中,由炎癥小體自身介導的,依賴caspase-1的細胞死亡 “細胞焦亡(pyroptosis)”,也是促進缺血腦組織損傷的重要過程。Janus激酶是一類非受體型胞質(zhì)內(nèi)可溶性蛋白激酶,其家族包含4個成員(jak1-3、tky2),其中jak2在腦組織中的表達較其它幾種janus激酶更高。stats,即信號轉導子和轉錄激活子,是jaks的直接底物。目前stat家族有7個成員(stat1-4、stat5a、stat5b及stat6),其中stat3廣泛存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)。JAK-STAT信號通路代表的是一條極其快速的從細胞外到細胞核的信號轉導途徑。在細胞生殖、分化、凋亡、壞死以及應激、炎性反應、免疫調(diào)節(jié)等多種生理以及病理生理過程中發(fā)揮著重要作用。其中jak2-stat3信號轉導通路在腦缺血-再灌注損傷過程中起到重要的調(diào)節(jié)作用。對缺血腦細胞的存活或死亡起著重要影響。Ag490是一種特異性的jak2抑制劑,能抑制jak2的酪氨酸磷酸化,從而抑制jak2-stat3信號通路的激活。目前,關于jak2-stat3信號轉導通路在腦缺血-再灌注損傷的炎性反應過程中所起作用的研究已有開展。但實驗數(shù)據(jù)較少且實驗結果差異很大。jak2-stat3信號通路的激活究竟是促使損傷加重還是保護神經(jīng)細胞目前并沒有一致的結論。jak2-stat3信號通路在腦缺血-再灌注損傷中的具體作用機制尚不明確。綜上,本課題在建立穩(wěn)定可靠的大鼠局灶性腦缺血-再灌注模型(mcao)的基礎上,觀察驗證萊菔硫烷對缺血-再灌注后腦組織損傷的保護作用,找到保護效果較好的給藥濃度和給藥時間;同時通過觀察萊菔硫烷作用后nlrp3炎癥小體及其下游炎癥介質(zhì)活化和表達情況,找到萊菔硫烷通過抗炎作用實現(xiàn)其神經(jīng)保護功能的證據(jù);此外,我們還通過對比萊菔硫烷和ag490作用后對jak2-stat3信號通路的激活及其對后續(xù)效應的影響,對jak2-stat3信號通路在腦缺血-再灌注炎性反應中的作用及萊菔硫烷與jak2-stat3信號通路的關系進行初步探討。第一部分:萊菔硫烷對大鼠局灶性腦缺血-再灌注損傷的神經(jīng)保護作用目的:建立穩(wěn)定可靠的大鼠局灶性腦缺血-再灌注模型(mcao),探討萊菔硫烷的神經(jīng)保護作用。方法:1.建立模型:采用改良線栓法復制大鼠局灶性腦缺血(mcao)模型。2.分組:實驗動物分為5組,即假手術組(sham),模型組(mcao);mcao+dmso組;mcao+萊菔硫烷(5mg/kg)組;mcao+萊菔硫烷(10mg/kg)組。3.檢測指標:神經(jīng)功能癥狀評分;腦梗死體積測定;腦組織髓過氧化物酶(mpo)水平檢測。結果:1.mcao模型組和mcao+dmso組相較假手術組,神經(jīng)功能評分明顯增高;萊菔硫烷處理組可有效降低缺血-再灌注后大鼠的神經(jīng)功能評分。2.mcao模型組和mcao+dmso組梗死體積較大,萊菔硫烷處理組可顯著縮小缺血-再灌注后大鼠的腦梗死體積。3.mcao模型組和mcao+dmso組相較假手術組,腦組織髓過氧化物酶(mpo)活性明顯升高,萊菔硫烷處理組可明顯著降低缺血-再灌注后大鼠腦組織中mpo活性。結論:1.通過改良的線栓法建立大鼠局灶性缺血-再灌注(mcao)模型,該模型重復性好,成功率較高,對缺血及再灌注時間控制較好,手術損傷比較小,是一種較為理想的用于研究腦缺血-再灌注損傷的模型。2.萊菔硫烷可改善神經(jīng)功能缺損,減少腦梗死體積,減輕缺血-再灌注后的炎癥反應過程從而實現(xiàn)對大鼠腦缺血-再灌注損傷的神經(jīng)保護作用。第二部分:nlrp3炎癥小體在萊菔硫烷神經(jīng)保護中的作用目的:探討萊菔硫烷是否通過影響nlrp3炎癥小體,影響腦缺血-再灌注過程中的炎癥反應來實現(xiàn)其神經(jīng)保護作用。方法:1.分組:將實驗動物分為4組,即假手術組(sham)、模型組(mcao)、mcao+dmso組,mcao+萊菔硫烷(5mg/kg)組。2.檢測指標:elisa檢測萊菔硫烷處理后缺血腦組織中il-1β,il-18的水平變化;rt-pcr檢測萊菔硫烷處理后缺血腦組織中nlrp3mrna水平;westernblot檢測腦萊菔硫烷處理后缺血腦組織中nlrp3、caspase-1、il-1β和il-18的蛋白表達變化。結果:1.mcao和mcao+dmso組相較假手術組(sham),其nlrp3mrna水平和蛋白表達水平均增高;mcao+sfn(5mg/kg)組nlrp3mrna水平和蛋白表達水平較mcao組明顯降低。2.mcao組和mcao+dmso組與sham相比,caspase-1、il-1β和il-18的表達均增高,mcao+sfn(5mg/kg)組caspase-1、il-1β和il-18的表達均較mcao組低。結論:1.萊菔硫烷能減少nlrp3的表達,抑制nlrp3炎癥小體的激活,使得caspase-1活化減少,繼而減少caspase-1介導的炎癥因子il-1β和il-18的表達和分泌。2.萊菔硫烷的神經(jīng)保護作用可能是通過抑制nlrp3炎癥小體的激活,減少炎癥介質(zhì)產(chǎn)生,抑制過于激烈的炎癥反應過程來實現(xiàn)的。第三部分jak2-stat3信號通路的激活在萊菔硫烷神經(jīng)保護中的作用目的:探討jak-stat3信號通路在萊菔硫烷抗炎,抗缺血-再灌注損傷的過程中所起的作用。方法:1.分組:將實驗動物分為5組,即假手術組(sham)、模型組(mcao)、mcao+sfn組,mcao+ag490組、mcao+sfn+ag490組。2.檢測指標:神經(jīng)功能癥狀評分;腦梗死體積測定;腦組織髓過氧化物酶(mpo)水平檢測;westernblot檢測jak2、p-jak2、stat3、p-stat3、nlrp3、caspase-1、il-1β和il-18的表達情況。結果:1.mcao組較sham組神經(jīng)功能評分增高,腦梗死區(qū)域明顯,mpo活性增加;應用ag490后,即mcao+ag490組,神經(jīng)功能評分進一步增高,腦梗死區(qū)域更加明顯,mpo活性進一步增加;mcao+sfn組,相較mcao組神經(jīng)功能評分降低,腦梗死體積明顯減小,mpo活性減弱;mcao+sfn+ag490組與mcao+sfn組相比神經(jīng)功能評分升高,腦梗死體積增大,mpo活性增強。2.mcao組較sham組p-jak2、p-stat3的水平有升高,nlrp3、caspase-1、il-1β和il-18表達也增高;應用ag490后,即mcao+ag490組,p-jak2、p-stat3的水平降低,而nlrp3、caspase-1、il-1β和il-18表達增高。mcao+sfn組相較mcao組p-jak2、p-stat3的水平明顯升高,nlrp3、caspase-1、il-1β和il-18的表達明顯降低;mcao+sfn+ag490組與mcao+sfn組相比p-jak2、p-stat3的水平明顯降低,nlrp3、caspase-1、il-1β和il-18的表達明顯升高。結論:1.萊菔硫烷可改善神經(jīng)功能缺損,減少腦梗死體積,減輕腦缺血-再灌注后的炎癥反應過程從而實現(xiàn)對大鼠腦缺血-再灌注損傷的神經(jīng)保護作用;jak2抑制劑ag490能減弱萊菔硫烷的這種神經(jīng)保護作用。2.萊菔硫烷可激活jak2和stat3,使p-jak2、p-stat3水平明顯升高,同時抑制NLRP3炎癥小體的激活,降低NLRP3、Caspase-1、IL-1β和IL-18的表達。萊菔硫烷的這一作用可被JAK2抑制劑AG490逆轉。3.在腦缺血-再灌注損傷過程中,萊菔硫烷可能是通過激活JAK2-STAT3信號通路,抑制NLRP3炎癥小體的激活,減輕缺血-再灌注過程中的炎癥反應來實現(xiàn)其神經(jīng)保護作用的。
【學位授予單位】：重慶醫(yī)科大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：R743

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 梁浩,袁其朋,東惠茹,錢忠明,劉玉梅;十字花科植物種子中萊菔硫烷含量的比較[J];中國藥學雜志;2004年12期

2 夏薇,趙秀娟,吳坤,苑林宏;北方12種蔬菜中萊菔硫烷含量的測定[J];疾病控制雜志;2005年03期

3 孫超,仉郁芝;硫烷硫代謝庫[J];醫(yī)教研究;1995年03期

4 李斕;喻姍姍;李玲玉;吳曉穎;陳宴林;趙敬;;萊菔硫烷對大鼠局灶性腦缺血再灌注損傷的保護作用及機制研究[J];中風與神經(jīng)疾病雜志;2012年04期

5 林娜;單毓娟;趙瑞芳;袁超;王舒然;;萊菔硫烷對血管內(nèi)皮細胞粘附分子表達影響[J];中國公共衛(wèi)生;2009年03期

6 張國良;趙秀娟;張宇秋;趙艷;張海金;吳坤;;蔬菜中萊菔硫烷提取工藝的正交優(yōu)選[J];哈爾濱醫(yī)科大學學報;2009年06期

7 胡麗貞;李雅杰;薛宏鳳;王舒然;;萊菔硫烷對高脂環(huán)境下心肌細胞保護作用[J];中國公共衛(wèi)生;2013年10期

8 胡曄;梁浩;袁其朋;;十字花科植物種子中萊菔硫烷的薄層色譜鑒別[J];北京化工大學學報(自然科學版);2006年02期

9 王麗紅;劉娟;王桂艷;杜娟;;光果葶藶中萊菔硫烷的提取及含量測定[J];中國現(xiàn)代應用藥學;2010年04期

10 張小林;翁惠萍;張海燕;;蘿卜硫烷的研究進展[J];化工中間體;2008年12期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 張國良;趙秀娟;張宇秋;吳坤;;蔬菜中萊菔硫烷的提取與純化技術[A];第四屆第二次中國毒理學會食品毒理學專業(yè)委員會與營養(yǎng)食品所毒理室聯(lián)合召開學術會議論文集[C];2008年

2 王敏;李延青;陳建;高艷景;于濤;楊曉云;袁孟彪;;萊菔硫烷誘導鼠結腸代謝酶活性及生物學效應的實驗研究[A];中華醫(yī)學會第七次全國消化病學術會議論文匯編（下冊）[C];2007年

3 潘萌;黃睿;何燦霞;趙越;單毓娟;;萊菔硫烷通過p38-NF-κB通路抑制環(huán)氧化酶-2的表達[A];中國毒理學會第三屆中青年學者科技論壇暨2011年全國前列腺藥理毒理學研討會論文集[C];2011年

4 楊方星;莊樹林;張超;戴和平;劉維屏;;萊菔硫烷對二VA英毒性的保護作用[A];第七次全國分析毒理學大會暨第四屆分析毒理專業(yè)委員會第二次會議論文摘要集[C];2012年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉霞;花椰菜能對抗老年癡呆癥[N];科技日報;2011年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 余暢;萊菔硫烷對大鼠局灶性腦缺血—再灌注損傷的保護作用及其抗炎機制的初步研究[D];重慶醫(yī)科大學;2017年

2 梁浩;萊菔硫烷的制備及其抗癌活性的研究[D];北京化工大學;2007年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李琳;Nrf2、HO-1、VEGF在糖尿病大鼠腎臟中表達情況及萊菔硫烷對其干預作用的研究[D];河北醫(yī)科大學;2015年

2 楊述亮;PI3K/Akt/GSK-3β通路在萊菔硫烷調(diào)控心肌冷缺血再灌注損傷中的作用[D];華北理工大學;2015年

3 高鋒;萊菔硫烷對鎘暴露小鼠生精機能干預作用的研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學;2016年

4 蔣秀芹;抗癌藥物萊菔硫烷類化合物的合成及其性能研究[D];北京化工大學;2016年

5 姜麗瑩;萊菔硫烷對染鎘小鼠睪丸間質(zhì)細胞毒性緩解作用的研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學;2017年

6 肖倩;萊菔硫烷的穩(wěn)定性及胃漂浮片的研究[D];北京化工大學;2007年

7 李揚;西蘭花芽苗菜中萊菔硫烷的分離純化及抗癌活性的測定[D];黑龍江八一農(nóng)墾大學;2009年

8 王慧;萊菔硫烷載藥體系的制備與評價[D];北京化工大學;2011年

9 付建飛;萊菔硫烷對高脂膳食小鼠糖代謝的調(diào)控作用及機制研究[D];寧波大學;2014年

10 李椿方;大孔吸附樹脂和逆流色譜分離純化萊菔硫烷的研究[D];北京化工大學;2008年

，

本文編號：1255769