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目的:Humanin(HN)是2011年新鉴定出的一种神经保护肽,HN能抑制AD相关因子及疾病诱导的神经细胞死亡。HN的第14位的氨基酸丝氨酸被甘氨酸取代可形成HN衍生物[Gly14]-Humanin(HNG)。研究表明HNG减少缺血/再灌注诱导的脑梗死体积和改善其神经功能障碍。本研究中,我们将探索神经保护肽HNG对小鼠创伤性脑损伤(traumatic brain injury,TBI)是否具有保护作用,并探索HNG的神经保护作用与凋亡及自噬之间的关系。方法:利用改良的自由落体装置建立小鼠TBI模型。TBI前15min小鼠侧脑室给予HNG,并于伤后47h腹腔注射碘化丙啶(propidium iodide,PI),TBI后48h(PI阳性细胞出现高峰时段)处死小鼠,采用体视学显微镜观察小鼠大脑损伤皮质及周边区,海马CA1,CA3及DG区PI阳性细胞数,研究HNG预处理对TBI引起的神经细胞质膜完整性破坏的影响。为了探讨PI阳性细胞能否代表脑外伤引起的细胞丢失,用组织缺损体积(lesion volume,LV)评估TBI后脑组织缺损情况,应用行为学试验(Motor Test和Morris水迷宫试验)评估TBI后各组试验动物的运动和学习记忆功能,探讨TBI前15min侧脑室给予HNG及TBI后不同时间点腹腔给予HNG能否改善脑外伤后神经组织损伤及神经功能障碍。为了进一步探索HNG对TBI的神经保护机制,采用TBI前15min侧脑室给予HNG,检测TBI后不同时间点损伤皮质区及海马区激活型caspase-3及凋亡相关蛋白表达水平,并对凋亡机制进行了深入的探讨;同时检测HNG对脑外伤后损伤皮质区及海马区神经细胞自噬激活的影响,并对其作用机制进行探讨。结果:(1)与生理盐水组对比,HNG侧脑室预处理(0.1μg)能明显减少TBI后48h损伤皮质区及海马区(CA1,CA3和DG)PI阳性细胞。此外,在正常组,假手术组及损伤对侧半球的皮质区及海马区均没有发现PI阳性细胞。(2)与生理盐水组对比,侧脑室预给予HNG(0.1μg)在TBI后14d及28d均能明显减少脑缺损体积,而TBI后1h或2h腹腔给予HNG(1μg)仍能减少脑缺损体积,但TBI后4h腹腔给予同样剂量HNG不能减少脑缺损体积。(3)TBI前,HNG组与生理盐水组具有相同的运动能力。TBI后,与TBI+vehicle组比较,TBI+HNG侧脑室给药组(0.1μg)能加快运动功能的恢复(TBI后第1-5d)。然而,TBI后1h腹腔给予HNG(1μg)只能轻微的加快运动功能的恢复(TBI后第2-3d)。而伤后2h和4h并不能加快运动的恢复。(4)TBI前,各组小鼠在定向航行试验,可视平台试验及空间探索试验中表现正常的学习曲线。HNG侧脑室预给药组在TBI后10-12d寻找平台所需时间明显比生理盐水对照组缩短,并且在空间探索试验具有更好的表现。采用HNG腹腔脑外伤后1h,2h和4h单次给药,结果发现上述各个时间单次给药均不能改善小鼠的定向航行试验,伤后1h(伤后2h或4h均不能)给予HNG能增加小鼠在平台所在象限的搜索时间。(5)免疫印迹分析显示HNG能逆转TBI诱导的caspase-3和PARP的剪切,Bax的增加和Bcl-2的减少,免疫荧光检测表明HNG能减少损伤皮质区及海马CA1,CA3及DG的caspase-3阳性细胞(TBI后48h)。进一步研究HNG的抗凋亡机制发现,HNG能通过抑制内外源性两条凋亡途径而抑制TBI诱导的凋亡激活。(6)与生理盐水组对比,HNG能抑制TBI诱导的自噬的激活,即抑制LC3II,Beclin-1及Vps34等蛋白的激活,维持p62的蛋白水平。进一步免疫荧光检测表明HNG能减少损伤皮质区及海马CA1,CA3及DG的Beclin-1阳性细胞(TBI后24h)。结论:(1)HNG能抑制TBI诱导的细胞质膜完整性的破坏,减少脑缺损体积,改善运动和记忆功能障碍。(2)HNG能抑制TBI诱导的凋亡和自噬的激活,这可能参与HNG对TBI的神经保护机制。