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本研究通过以下实验环节逐步深入探索,来寻找p75NTR在慢性缺血缺氧引发神经损害过程中发挥作用的证据。首先研究了慢性脑低灌注认知损害患者血清中p75NTR-ECD及多种炎症因子的水平,并寻找两者的相关性,通过其受体胞外段的研究,间接证明慢性脑低灌注性认知损害患者脑内p75NTR很可能出现了相应的变化。为进一步证实缺血缺氧条件下p75NTR在神经细胞损伤中的作用,通过三气培养箱和无糖培养在体外构建人神经母细胞瘤细胞(SH-SY5Y)的氧糖剥夺(oxygen-glucose deprivation,OGD)模型,来模拟体内缺血缺氧环境下p75NTR表达的变化及其在细胞损伤中的作用。这里使用了一种小分子2-氨基-3-甲基-戊酸酰胺(LM11A-31),它能通过胃粘膜和血脑屏障并能作为竞争性配体与p75NTR结合,从而一定程度上阻断其介导效应。最后,通过双侧颈总动脉不完全结扎(残留内径0.22mm)制作慢性低灌注性认知损害的小鼠模型,来研究持续性缺血缺氧条件下脑内p75NTR的表达变化,以及其在神经炎症反应、神经凋亡及突触可塑性破坏等环节中的作用。
各部分研究内容摘要如下:
第一部分 慢性脑低灌注性认知损害患者血清p75神经营养素受体细胞外段水平及其与炎症因子的关系
目的:检测慢性脑低灌注性血管性认知损害(CCH-VCI)患者血清p75神经营养素受体胞外段(p75NTR-ECD)水平,并探讨其与肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素1β(IL-1β)、白细胞介素6(IL-6)的关系。
资料和方法:选择海军军医大学长海医院脑血管病中心2018年8月至12月收治的34例CCH-VCI患者,以及同期相同年龄段的36名中老年健康人和34例缺血性脑卒中患者作为研究对象。采用酶联免疫吸附试验测定并比较3组研究对象的血清p75NTR-ECD、TNF-α、IL-1β、IL-6水平。采用Spearman相关分析研究CCH-VCI患者血清p75NTR-ECD水平与TNF-α、IL-1β、IL-6水平的相关性。
结果:CCH-VCI组血清p75NTR-ECD水平高于健康对照组和缺血性脑卒中组[(544.36(440.88,628.50)pg/mL vs276.49(262.59,313.87)pg/mL、366.87(337.09,450.43)pg/mL],差异均有统计学意义(U=87.500、335.500,p均<0.05)。CCH-VCI组患者血清TNF-α、IL-1β、IL-6水平分别为196.02(141.20,280.35)pg/mL、68.23(60.79,91.94)pg/mL、51.04(40.24,65.26)pg/mL,缺血性脑卒中组分别为218.67(143.76,281.28)pg/mL、76.87(59.10,99.91)pg/mL、64.45(43.13,86.76)pg/mL,均分别高于健康对照组[分别为73.71(56.94,79.81)pg/mL、42.98(34.52,51.34)pg/mL、14.97(11.76,21.19)pg/mL],差异均有统计学意义(U=4.000、31.000,132.000、106.000,13.000、48.000;p均<0.05)。CCH-VCI患者血清p75NTR-ECD水平与TNF-α水平存在相关性(r=0.391,p=0.022),但与IL-1β和IL-6水平均无明显相关性(r=0.032、0.164,p=0.855、0.355)。
结论:慢性脑低灌注损伤后p75NTR可能与TNF-α等炎症因子有关,并共同参与了CCH-VCI的发病。
第二部分 氧糖剥夺条件下p75神经营养素受体在人神经母细胞瘤细胞中的表达和作用
目的:探讨氧糖剥夺(OGD)条件下p75神经营养素受体(p75NTR)在人神经母细胞瘤细胞(SH-SY5Y)中的表达变化和作用。
材料和方法:SH-SY5Y细胞OGD模型的建立采用三气培养箱无糖无血清培养方法。模型成功建立后设立3组:无血清常规培养组(对照组)、OGD组和OGD+p75NTR竞争性阻断剂LM11A-31处理组(OGD+LM11A-31组)。在细胞培养12h时用利用四甲基偶氮唑盐(MTT)法检测3组细胞存活率,乳酸脱氢酶(LDH)活力检测试剂盒测定LDH释放活力,流式细胞术检测凋亡细胞比例,蛋白质印迹法检测p75NTR的蛋白表达。
结果:成功构建SH-SY5Y细胞OGD模型。细胞培养12h时,OGD组细胞存活率(%)显著低于对照组,(50.34±5.55vs.94.80±4.06,P<0.05);OGD+LM11A-31组细胞存活率同样低于对照组(64.68±4.59vs.94.80±4.06,P<0.05),但高于OGD组(64.68±4.59vs.50.34±5.55,P<0.05)。OGD组LDH释放活性(U/L)显著高于对照组(353.09±30.67vs.46.93±5.49,P<0.05);OGD+LM11A-31组LDH释放活性同样高于对照组(282.20±25.60vs.46.93±5.49,P<0.05),但低于OGD组(282.20±25.60vs.353.09±30.67,P<0.05)。OGD组细胞凋亡比例(Q2+Q4,%)明显高于对照组(14.98±2.59vs.1.82±0.45,P<0.05);OGD+LM11A-31组凋亡细胞比例也高于对照组(7.36±1.98vs.1.82±0.45,P<0.05),但低于OGD组(7.36±1.98vs.14.98±2.59,P<0.05)。OGD组p75NTR相对表达水平高于对照组(0.41±0.02vs.0.06±0.01,P<0.05);OGD+LM11A-31组p75NTR表达也高于对照组(0.19±0.03vs.0.06±0.01,P<0.05),但是低于OGD组(0.19±0.03vs.0.41±0.02,P<0.05)。
结论:氧糖剥夺条件下p75NTR在SH-SY5Y细胞中表达增加,可能促进了神经细胞损伤和凋亡。
第三部分 p75NTR在慢性脑低灌注性认知损害模型小鼠神经损伤中的作用
目的:研究p75NTR在慢性脑低灌注性认知损害模型小鼠脑内的表达和在这种慢性脑缺血缺氧条件下对神经损伤的影响。
材料和方法:采用双侧颈动脉不完全结扎的方法建立慢性脑低灌注性认知损害(CCH-VCI)小鼠模型(均为5月龄雌性c57BL/6小鼠)。设置正常对照组(Control)、假手术组(Sham)、手术模型组(CCH-VCI)和模型药物干预组(CCH-VCI+LM11A-31),采用ELISA检测外周血中炎症因子水平,组织化学和Western blotting方法检测各组小鼠脑内NF-κB表达和磷酸化水平、神经凋亡和JNKs表达及磷酸化水平、树突棘数量密度和PSD-95表达情况,以及p75NTR在各组的表达。
结果:通过双侧颈动脉不完全结扎成功建立CCH-VCI小鼠模型。分组实验显示,CCH-VCI组与假手术组比较其小鼠血清TNF-α、IL-1和IL-6水平增高(TNF-α:129.17±5.42vs.29.64±4.27;IL-1β:40.67±3.69vs.16.13±2.41;IL-6:50.59±8.88vs.14.43±2.93;pg/ml,P均<0.05)、脑内p75NTR相对表达上调(0.400±0.037vs.0.053±0.005,P<0.05)、NF-κB p65表达和磷酸化水平增高(p65/β-Actin:0.349±0.033vs.0.073±0.003,P<0.05;p-p65/p65:0.587±0.055vs.0.310±0.018,P<0.05)、JNKs表达和磷酸化水平增高(JNKs/β-Actin:0.348±0.009vs.0.057±0.001,P<0.05;p-JNKs/JNKs:0.463±0.015vs.0.282±0.049,P<0.05)、神经凋亡增加(TUNEL阳性染色面积比%:1.587±0.128vs.0.363±0.021,P<0.05)、PSD-95表达降低(0.144±0.004vs.0.495±0.019,P<0.05)、树突棘数量密度降低(0.160±0.055vs.0.480±0.084,P<0.05,个/μm),而p75NTR被阻断后上述变化程度降低,且正常对照组和假手术组之间均无统计学差异。
结论:p75NTR在慢性低灌注性认知损害中对神经炎症反应、神经凋亡、突触可塑性破坏等环节起到介导和调节作用,是有效干预的潜在靶点。
通过以上结果,本课题研究得出以下结论:
1.p75NTR参与了慢性脑低灌注性认知损害的发病基础,其本质是p75NTR参与介导了慢性缺血缺氧条件下的神经损害过程。
2.在慢性缺血缺氧条件下p75NTR表达上调并促进与神经损伤有关的病理过程,如神经炎症反应、神经凋亡。
3.在慢性缺血缺氧条件下,p75NTR通过促进神经炎症反应、神经凋亡和神经突触可塑性等机制环节从而促进了神经损伤的发生,并破坏神经网络和结构的完整性,这也是慢性脑低灌注性认知损害的重要病理机制之一,有希望成为其有效的干预靶点。
各部分研究内容摘要如下:
第一部分 慢性脑低灌注性认知损害患者血清p75神经营养素受体细胞外段水平及其与炎症因子的关系
目的:检测慢性脑低灌注性血管性认知损害(CCH-VCI)患者血清p75神经营养素受体胞外段(p75NTR-ECD)水平,并探讨其与肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素1β(IL-1β)、白细胞介素6(IL-6)的关系。
资料和方法:选择海军军医大学长海医院脑血管病中心2018年8月至12月收治的34例CCH-VCI患者,以及同期相同年龄段的36名中老年健康人和34例缺血性脑卒中患者作为研究对象。采用酶联免疫吸附试验测定并比较3组研究对象的血清p75NTR-ECD、TNF-α、IL-1β、IL-6水平。采用Spearman相关分析研究CCH-VCI患者血清p75NTR-ECD水平与TNF-α、IL-1β、IL-6水平的相关性。
结果:CCH-VCI组血清p75NTR-ECD水平高于健康对照组和缺血性脑卒中组[(544.36(440.88,628.50)pg/mL vs276.49(262.59,313.87)pg/mL、366.87(337.09,450.43)pg/mL],差异均有统计学意义(U=87.500、335.500,p均<0.05)。CCH-VCI组患者血清TNF-α、IL-1β、IL-6水平分别为196.02(141.20,280.35)pg/mL、68.23(60.79,91.94)pg/mL、51.04(40.24,65.26)pg/mL,缺血性脑卒中组分别为218.67(143.76,281.28)pg/mL、76.87(59.10,99.91)pg/mL、64.45(43.13,86.76)pg/mL,均分别高于健康对照组[分别为73.71(56.94,79.81)pg/mL、42.98(34.52,51.34)pg/mL、14.97(11.76,21.19)pg/mL],差异均有统计学意义(U=4.000、31.000,132.000、106.000,13.000、48.000;p均<0.05)。CCH-VCI患者血清p75NTR-ECD水平与TNF-α水平存在相关性(r=0.391,p=0.022),但与IL-1β和IL-6水平均无明显相关性(r=0.032、0.164,p=0.855、0.355)。
结论:慢性脑低灌注损伤后p75NTR可能与TNF-α等炎症因子有关,并共同参与了CCH-VCI的发病。
第二部分 氧糖剥夺条件下p75神经营养素受体在人神经母细胞瘤细胞中的表达和作用
目的:探讨氧糖剥夺(OGD)条件下p75神经营养素受体(p75NTR)在人神经母细胞瘤细胞(SH-SY5Y)中的表达变化和作用。
材料和方法:SH-SY5Y细胞OGD模型的建立采用三气培养箱无糖无血清培养方法。模型成功建立后设立3组:无血清常规培养组(对照组)、OGD组和OGD+p75NTR竞争性阻断剂LM11A-31处理组(OGD+LM11A-31组)。在细胞培养12h时用利用四甲基偶氮唑盐(MTT)法检测3组细胞存活率,乳酸脱氢酶(LDH)活力检测试剂盒测定LDH释放活力,流式细胞术检测凋亡细胞比例,蛋白质印迹法检测p75NTR的蛋白表达。
结果:成功构建SH-SY5Y细胞OGD模型。细胞培养12h时,OGD组细胞存活率(%)显著低于对照组,(50.34±5.55vs.94.80±4.06,P<0.05);OGD+LM11A-31组细胞存活率同样低于对照组(64.68±4.59vs.94.80±4.06,P<0.05),但高于OGD组(64.68±4.59vs.50.34±5.55,P<0.05)。OGD组LDH释放活性(U/L)显著高于对照组(353.09±30.67vs.46.93±5.49,P<0.05);OGD+LM11A-31组LDH释放活性同样高于对照组(282.20±25.60vs.46.93±5.49,P<0.05),但低于OGD组(282.20±25.60vs.353.09±30.67,P<0.05)。OGD组细胞凋亡比例(Q2+Q4,%)明显高于对照组(14.98±2.59vs.1.82±0.45,P<0.05);OGD+LM11A-31组凋亡细胞比例也高于对照组(7.36±1.98vs.1.82±0.45,P<0.05),但低于OGD组(7.36±1.98vs.14.98±2.59,P<0.05)。OGD组p75NTR相对表达水平高于对照组(0.41±0.02vs.0.06±0.01,P<0.05);OGD+LM11A-31组p75NTR表达也高于对照组(0.19±0.03vs.0.06±0.01,P<0.05),但是低于OGD组(0.19±0.03vs.0.41±0.02,P<0.05)。
结论:氧糖剥夺条件下p75NTR在SH-SY5Y细胞中表达增加,可能促进了神经细胞损伤和凋亡。
第三部分 p75NTR在慢性脑低灌注性认知损害模型小鼠神经损伤中的作用
目的:研究p75NTR在慢性脑低灌注性认知损害模型小鼠脑内的表达和在这种慢性脑缺血缺氧条件下对神经损伤的影响。
材料和方法:采用双侧颈动脉不完全结扎的方法建立慢性脑低灌注性认知损害(CCH-VCI)小鼠模型(均为5月龄雌性c57BL/6小鼠)。设置正常对照组(Control)、假手术组(Sham)、手术模型组(CCH-VCI)和模型药物干预组(CCH-VCI+LM11A-31),采用ELISA检测外周血中炎症因子水平,组织化学和Western blotting方法检测各组小鼠脑内NF-κB表达和磷酸化水平、神经凋亡和JNKs表达及磷酸化水平、树突棘数量密度和PSD-95表达情况,以及p75NTR在各组的表达。
结果:通过双侧颈动脉不完全结扎成功建立CCH-VCI小鼠模型。分组实验显示,CCH-VCI组与假手术组比较其小鼠血清TNF-α、IL-1和IL-6水平增高(TNF-α:129.17±5.42vs.29.64±4.27;IL-1β:40.67±3.69vs.16.13±2.41;IL-6:50.59±8.88vs.14.43±2.93;pg/ml,P均<0.05)、脑内p75NTR相对表达上调(0.400±0.037vs.0.053±0.005,P<0.05)、NF-κB p65表达和磷酸化水平增高(p65/β-Actin:0.349±0.033vs.0.073±0.003,P<0.05;p-p65/p65:0.587±0.055vs.0.310±0.018,P<0.05)、JNKs表达和磷酸化水平增高(JNKs/β-Actin:0.348±0.009vs.0.057±0.001,P<0.05;p-JNKs/JNKs:0.463±0.015vs.0.282±0.049,P<0.05)、神经凋亡增加(TUNEL阳性染色面积比%:1.587±0.128vs.0.363±0.021,P<0.05)、PSD-95表达降低(0.144±0.004vs.0.495±0.019,P<0.05)、树突棘数量密度降低(0.160±0.055vs.0.480±0.084,P<0.05,个/μm),而p75NTR被阻断后上述变化程度降低,且正常对照组和假手术组之间均无统计学差异。
结论:p75NTR在慢性低灌注性认知损害中对神经炎症反应、神经凋亡、突触可塑性破坏等环节起到介导和调节作用,是有效干预的潜在靶点。
通过以上结果,本课题研究得出以下结论:
1.p75NTR参与了慢性脑低灌注性认知损害的发病基础,其本质是p75NTR参与介导了慢性缺血缺氧条件下的神经损害过程。
2.在慢性缺血缺氧条件下p75NTR表达上调并促进与神经损伤有关的病理过程,如神经炎症反应、神经凋亡。
3.在慢性缺血缺氧条件下,p75NTR通过促进神经炎症反应、神经凋亡和神经突触可塑性等机制环节从而促进了神经损伤的发生,并破坏神经网络和结构的完整性,这也是慢性脑低灌注性认知损害的重要病理机制之一,有希望成为其有效的干预靶点。