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GPR30下調(diào)參與缺血性腦卒中后雌激素神經(jīng)保護(hù)作用減弱的作用及機(jī)制研究

發(fā)布時(shí)間:2020-03-20 00:00
【摘要】:雌激素和其膜受體GPR30(G蛋白偶聯(lián)受體)已被證明在腦缺血性中風(fēng)和腦退行性疾病中發(fā)揮了重要的神經(jīng)保護(hù)作用。然而長期剝奪雌激素后,雌激素神經(jīng)保護(hù)作用減弱的機(jī)制目前仍不明確。其可能的機(jī)制包括:海馬區(qū)雌激素α受體的表達(dá)下降導(dǎo)致雌激素敏感性的下降,神經(jīng)元的主要能量來源由葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)橥w導(dǎo)致神經(jīng)元的ATP下降,以及膽堿乙酰轉(zhuǎn)氨酶的活性下降導(dǎo)致乙酰膽堿的合成減少。本研究主要探討了在雌激素關(guān)鍵期假設(shè)中,GPR30在雌激素神經(jīng)保護(hù)作用減弱中所起的作用及其機(jī)制。雌激素關(guān)鍵期假設(shè)是指雌激素應(yīng)該在婦女絕經(jīng)前或絕經(jīng)后立即給予治療,如果在絕經(jīng)后很長時(shí)間后再給予治療,其神經(jīng)保護(hù)作用會嚴(yán)重的減弱甚至消失。本研究通過構(gòu)建大鼠卵巢切除模型和四腦血管阻斷全腦缺血模型,驗(yàn)證了雌激素或GPR30特異性激動劑G1在短期雌激素剝奪后全腦缺血模型中的神經(jīng)保護(hù)作用,同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了雌激素或G1在長期雌激素剝奪后全腦缺血模型中卻未能發(fā)揮明顯的神經(jīng)保護(hù)作用。本研究首先對比短期和長期雌激素剝奪后海馬CA1區(qū)GPR30的表達(dá)差異,通過在體實(shí)驗(yàn)揭示了GPR30下調(diào)的可能機(jī)制;然后通過在體實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證對長期雌激素剝奪的大鼠,立即給予雌激素替代治療10周可以抑制GPR30的下調(diào),并發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用;最后在老年雌性大鼠上也驗(yàn)證了GPR30表達(dá)下調(diào)的機(jī)制。本研究通過對雌激素膜受體GPR30的研究,進(jìn)一步闡述了在雌激素關(guān)鍵期假設(shè)中雌激素神經(jīng)保護(hù)作用減弱的機(jī)制,同時(shí)也為臨床上絕經(jīng)期婦女腦缺血神經(jīng)損傷的預(yù)防和治療提供了新的治療靶點(diǎn)和干預(yù)策略。本研究具體分為3部分:第一部分:雌二醇和G1激動劑對短期和長期雌激素剝奪大鼠的神經(jīng)保護(hù)作用研究目的:成功構(gòu)建雌性SD大鼠卵巢切除模型和四腦血管阻斷全腦全血模型,觀察E2和G1在短期和長期雌激素剝奪大鼠上是否具有同樣的神經(jīng)保護(hù)作用。實(shí)驗(yàn)方法:(1)將成年雌性SD大鼠隨機(jī)分為四組:假手術(shù)組1、卵巢切除1周組、假手術(shù)組2、卵巢切除10周組。對假手術(shù)組只進(jìn)行手術(shù)分離不切除卵巢組織,對卵巢切除組行雙側(cè)卵巢切除術(shù),假手術(shù)組1和卵巢切除1周組于1周后尾尖采血測定雌二醇濃度,假手術(shù)組2和卵巢切除10周組于10周后尾尖采血測定雌二醇濃度。(2)將成年雌性SD大鼠隨機(jī)分為三組:假手術(shù)組、全腦缺血10分鐘組和全腦缺血20分鐘組。對假手術(shù)組只進(jìn)行手術(shù)分離不阻斷四血管,對缺血組行雙側(cè)椎動脈電凝剪斷及24小時(shí)后雙側(cè)頸總動脈阻斷10分鐘和20分鐘,分別觀察3組大鼠海馬區(qū)神經(jīng)元損傷情況。(3)對短期雌激素剝奪大鼠(雙側(cè)卵巢切除1周)和長期雌激素剝奪大鼠(雙側(cè)卵巢切除10周)分別分為四組:假手術(shù)組、安慰劑組、雌二醇組和G1組,行全腦缺血模型后對腦切片行尼氏染色,對比四組間海馬區(qū)神經(jīng)元損傷情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果:(1)通過對比假手術(shù)組1和卵巢切除1周組術(shù)后第1、3、5、7天血清雌二醇濃度,可以發(fā)現(xiàn)卵巢切除1周組與假手術(shù)組相比血清雌二醇濃度迅速下降,術(shù)后第7天雌二醇濃度低于5 pg/mL。通過對比假手術(shù)組2和卵巢切除10周組術(shù)后第1、3、5、10周血清雌二醇濃度,可以發(fā)現(xiàn)卵巢切除10周組與假手術(shù)組相比血清雌二醇濃度迅速下降,術(shù)后第10周血清雌二醇濃度低于1 pg/mL。(2)與假手術(shù)組相比,全腦缺血10分鐘組海馬CA1區(qū)出現(xiàn)明顯的神經(jīng)元損傷,椎體細(xì)胞損傷嚴(yán)重,數(shù)量顯著減少,神經(jīng)元核固縮。全腦缺血20分鐘組神經(jīng)元損傷較全腦缺血10分鐘組更加嚴(yán)重,大部分細(xì)胞正常結(jié)構(gòu)消失,核漿溶解,大部分細(xì)胞尼氏小體缺失,僅殘存少量形態(tài)完整的神經(jīng)元。(3)E2或G1在短期雌激素剝奪的大鼠發(fā)揮了顯著的神經(jīng)保護(hù)作用,有效地減少了海馬區(qū)神經(jīng)元的損傷,但在長期雌激素剝奪的大鼠中的保護(hù)作用并不明顯。結(jié)論:該部分研究明確了卵巢去勢模型可以顯著降低血雌二醇水平,同時(shí)全腦缺血大鼠模型會導(dǎo)致海馬區(qū)神經(jīng)元的明顯損傷;進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)E2或G1可以有效減少短期雌激素剝奪大鼠海馬神經(jīng)元損傷,發(fā)揮了顯著的神經(jīng)保護(hù)作用,而對長期雌激素剝奪大鼠的神經(jīng)保護(hù)作用并不明顯。第二部分:GPR30在雌激素“關(guān)鍵期”假設(shè)中神經(jīng)保護(hù)作用減弱的機(jī)制研究研究目的:探討GPR30在雌性大鼠長期雌激素剝奪后雌激素神經(jīng)保護(hù)減弱的作用,以及GPR30表達(dá)下調(diào)的機(jī)制研究。實(shí)驗(yàn)方法:(1)將成年雌性SD大鼠隨機(jī)分為假手術(shù)組、短期雌激素剝奪組和長期雌激素剝奪組。免疫熒光染色檢測三組大鼠海馬區(qū)GPR30的表達(dá)情況,Western blot檢測三組大鼠海馬CA1區(qū)GPR30的蛋白表達(dá)水平。(2)實(shí)時(shí)定量PCR(qPCR)檢測假手術(shù)組、短期雌激素剝奪組和長期雌激素剝奪組大鼠GPR30的mRNA水平,免疫共沉淀檢測三組海馬CA1區(qū)GPR30的泛素化水平。(3)將卵巢切除10周后給予雌二醇或安慰劑替代治療的大鼠和卵巢切除后立即給予雌二醇或安慰劑替代治療10周的大鼠分別隨機(jī)分為3組:空白對照組、安慰劑組和雌二醇組,對其斷頭取腦分離海馬CA1區(qū)組織,提取蛋白質(zhì)和RNA,分別行Western blot和qPCR檢測。(4)將卵巢切除10周后給予雌二醇或安慰劑替代治療的大鼠和卵巢切除后立即給予雌二醇或安慰劑替代治療10周的大鼠分別隨機(jī)分為5組:假手術(shù)組、安慰劑組、雌二醇組、雌二醇+G15組和G15組,行全腦缺血模型后對腦切片行尼氏染色對比5組間海馬CA1區(qū)神經(jīng)元損傷情況。(5)將卵巢切除10周后給予雌二醇或安慰劑替代治療的大鼠和卵巢切除后立即給予雌二醇或安慰劑替代治療10周的大鼠分別隨機(jī)分為3組:假手術(shù)組、安慰劑組和雌二醇組,對腦切片行TUNEL染色對比3組間神經(jīng)元凋亡情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果:(1)免疫熒光染色顯示GPR30在短期雌激素剝奪組海馬CA1區(qū)表達(dá)輕度下降,而在長期雌激素剝奪組海馬CA1區(qū)表達(dá)顯著下降;Western blot顯示長期雌激素剝奪組海馬CA1區(qū)GPR30含量與短期雌激素剝奪組海馬CA1區(qū)相比明顯下降。(2)免疫共沉淀顯示假手術(shù)組、短期雌激素剝奪組和長期雌激素剝奪組GPR30在海馬CA1區(qū)泛素化程度無顯著差別。qPCR顯示長期雌激素剝奪組GPR30在海馬CA1區(qū)mRNA水平較短期雌激素剝奪組顯著降低。(3)對雌性大鼠卵巢切除10周后給予雌二醇治療并不能抑制海馬CA1區(qū)GPR30的下調(diào),且在全腦缺血模型中不能有效減少海馬區(qū)神經(jīng)元的損傷。而對雌性大鼠卵巢切除后,立即給予雌二醇治療10周可顯著抑制海馬CA1區(qū)GPR30蛋白和mRNA水平的下調(diào),同時(shí)在全腦缺血模型中能有效減少海馬區(qū)神經(jīng)元的損傷,但給予G15可阻斷雌激素的這種神經(jīng)保護(hù)作用。(4)Tunel染色顯示卵巢切除后,立即給予雌二醇替代治療10周的大鼠海馬CA1區(qū)神經(jīng)元凋亡數(shù)量明顯減少,而卵巢切除10周后給予雌二醇替代治療的大鼠海馬CA1區(qū)大部分神經(jīng)元發(fā)生明顯的凋亡。結(jié)論:長期雌激素剝奪大鼠海馬CA1區(qū)GPR30蛋白表達(dá)顯著下調(diào),且GPR30蛋白水平的下降主要是由于其mRNA水平下降引起。對雌性大鼠行雙側(cè)卵巢切除后,立即給予雌二醇替代治療10周可抑制大鼠海馬CA1區(qū)GPR30蛋白和mRNA水平的下調(diào),同時(shí)對大鼠行全腦缺血模型后能發(fā)揮顯著神經(jīng)保護(hù)作用,但這種保護(hù)作用可被GPR30特異性拮抗劑G15所阻斷。第三部分:GPR30在老年雌性大鼠海馬區(qū)的表達(dá)及E2和G1對老年雌性大鼠是否發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用的機(jī)制研究研究目的:明確GPR30在老年雌性大鼠海馬CA1區(qū)表達(dá)是否發(fā)生下調(diào)及其機(jī)制,以及E2和G1對老年雌性大鼠是否發(fā)揮了神經(jīng)保護(hù)作用。實(shí)驗(yàn)方法:(1)將雌性大鼠分為青年雌性大鼠組(3個(gè)月)和老年雌性大鼠組(24個(gè)月),Western blot檢測雌二醇的核受體雌激素α、雌激素β和膜受體GPR30在兩組大鼠海馬CA1區(qū)的表達(dá)情況。(2)qPCR和免疫共沉淀檢測兩組大鼠海馬CA1區(qū)mRNA轉(zhuǎn)錄水平和泛素化降解水平。(3)將老年雌性大鼠隨機(jī)分為四組:假手術(shù)組、安慰劑組、雌二醇組和G1組,行全腦缺血模型后對其斷頭取腦制作海馬區(qū)切片,行尼氏染色和TUNEL染色對比四組間神經(jīng)元存活情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果:(1)Western blot結(jié)果顯示在老年雌性大鼠組海馬CA1區(qū)雌激素α、雌激素β和GPR30受體與青年雌性大鼠組相比均發(fā)生明顯下調(diào)。(2)qPCR顯示老年雌性大鼠組mRNA轉(zhuǎn)錄水平下降到年輕雌性大鼠組的50%,而免疫共沉淀顯示兩組間的泛素化降解水平無明顯差異。(3)對老年雌性大鼠組行全腦缺血模型后尼氏染色和TUNEL染色結(jié)果顯示雌二醇和G1在老年雌性大鼠海馬CA1區(qū)均未發(fā)揮明顯的神經(jīng)保護(hù)作用。結(jié)論:進(jìn)一步證明了GPR30在老年雌性大鼠中表達(dá)下降,且GPR30的下降主要是由于mRNA水平的下降引起。給予老年雌性大鼠E2或G1治療并不能發(fā)揮明顯的神經(jīng)保護(hù)作用。
【圖文】:

神經(jīng)保護(hù)作用,雌激素,機(jī)制,雌二醇


圖 1 雌激素神經(jīng)保護(hù)作用的機(jī)制2.2.1 雌激素受體 α(ERα)在腦缺血雌激素發(fā)揮的神經(jīng)保護(hù)作用中是關(guān)鍵的調(diào)節(jié)劑起初表明雌激素受體在腦缺血中調(diào)節(jié)雌二醇神經(jīng)保護(hù)的證據(jù)來源于雌激素受體α 和 β 的拮抗劑,當(dāng)在全腦缺血前同時(shí)給予雌二醇和雌激素受體 α 和 β 拮抗劑-ICI182,780,ICI182,780 阻止了雌二醇的保護(hù)效應(yīng)[31]。而且,基因改良的小鼠表明雌激素受體 α 在腦卒中中是雌二醇發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用主要的調(diào)節(jié)劑。卵巢切除的雌激素受體 α 敲除的小鼠在缺血前給予雌二醇治療其雌二醇神經(jīng)保護(hù)作用完全消失。但卵巢切除的雌激素受體 β 敲除的小鼠在缺血前給予雌二醇治療其雌二醇神經(jīng)保護(hù)作用仍存在[32,33]。此外,用反義引物寡核苷酸同時(shí)敲除雌激素 α 受體和 β 受體,證明雌激素 α 受體而不是 β 受體調(diào)節(jié)全腦缺血的雌二醇神經(jīng)保護(hù)作用[20]。雙側(cè)腦室注射雌激素 α 受體和 β 受體反義引物寡核苷酸每 24 小時(shí)連續(xù) 4 天會導(dǎo)致海馬 CA1 區(qū)雌激素 α 受體和 β 受體蛋白水平的下降。錯(cuò)義的寡核苷酸在雌激素 α 受體和 β 受體

膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶,雌二醇,雌激素,神經(jīng)遞質(zhì)


5.2 動物實(shí)驗(yàn)的支持大量的動物研究為關(guān)鍵期假設(shè)提供了支持,也為長期剝奪雌激素后的神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)果提供了機(jī)制證據(jù)(圖 2)[82,99]。事實(shí)上,卵巢切除術(shù)是一個(gè)手術(shù)絕經(jīng)模型,,在獼猴上導(dǎo)致了海馬區(qū)對雌激素反應(yīng)的嚴(yán)重下降[71]。當(dāng)雙側(cè)卵巢切除后雌二醇馬上開始治療而不是 5 月后開始治療,中年雌性大鼠的研究也表明在操作和記憶上的改善[100]。在雙側(cè)卵巢切除的中年雌性大鼠上,長期雌二醇治療被發(fā)現(xiàn)增加了注意執(zhí)行功能,而長期剝奪雌激素減弱了這種功能[101]。同樣地,在成年年輕大鼠卵巢切除后雌二醇替代治療一直到 15 個(gè)月,發(fā)現(xiàn)增加了長期注意力和在海馬 CA3-CA1 區(qū)突觸的樹突棘密度,這兩個(gè)進(jìn)程對學(xué)習(xí)和記憶都是關(guān)鍵的。然而,如果雌二醇被延遲到卵巢切除后19個(gè)月治療,雌二醇在海馬區(qū)突觸的有利效應(yīng)消失了,表明雌二醇替代治療的關(guān)鍵期。而且,研究者觀察到雌激素被剝奪 5 個(gè)月后的大鼠消除了雌二醇在海馬 CA1 區(qū)神經(jīng)元調(diào)節(jié)內(nèi)膜應(yīng)激性的能力[102]。事實(shí)上,動作電位發(fā)生的數(shù)量和每次雌二醇注射的發(fā)放時(shí)程在長期雌激素剝奪的神經(jīng)元上與對照組相比也減少了。
【學(xué)位授予單位】:中國人民解放軍空軍軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2018
【分類號】:R743

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3 許玲;HDAC1基因沉默的hUC-MSCs對腦損傷小鼠的神經(jīng)保護(hù)作用[D];鄭州大學(xué);2018年

4 柏雪梅;Purmorphamine在新生小鼠缺氧缺血性腦病中的作用及機(jī)制研究[D];山東大學(xué);2018年

5 張開梅;肉蓯蓉化學(xué)成分及其神經(jīng)保護(hù)作用初探[D];大連工業(yè)大學(xué);2017年

6 臺晶晶;GLP-1/GIP/Gcg三受體激動劑對APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠的神經(jīng)保護(hù)作用研究[D];山西醫(yī)科大學(xué);2018年

7 劉雯雯;TSA聯(lián)合BMSCs對脊髓損傷小鼠的神經(jīng)保護(hù)作用和機(jī)制研究[D];鄭州大學(xué);2018年

8 韓維娜;Liraglutide神經(jīng)保護(hù)作用的行為學(xué)和在體電生理研究[D];山西醫(yī)科大學(xué);2012年

9 陳瑞祺;SERMs對阿爾茲海默癥Aβ細(xì)胞模型神經(jīng)保護(hù)作用的研究[D];華僑大學(xué);2017年

10 褚洋;硫化氫對小鼠腦出血后神經(jīng)保護(hù)作用的機(jī)制研究[D];蘇州大學(xué);2017年



本文編號:2590918

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