仇莽莽 , 焦 巖 , 王芳姣 , 張 燕 , 鄭樂怡 , 馬 康 , 梁雪云 ,文玉軍 , 余建強 , 何仲義 , 牛建國 ,
(1.寧夏醫(yī)科大學基礎(chǔ)醫(yī)學院人體解剖與組織胚胎學系,銀川 750004; 2.寧夏醫(yī)科大學 寧夏顱腦疾病重點實驗室,銀川 750004; 3.寧夏醫(yī)科大學總醫(yī)院干細胞研究所,銀川 750004; 4.寧夏醫(yī)科大學寧夏特色中醫(yī)藥協(xié)同創(chuàng)新中心,銀川 750004)
腦缺血是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見的疾病之一[1],通常由腦內(nèi)動脈栓塞造成局部供血障礙引起,可導致腦細胞壞死或凋亡等[2-3]?;謴?fù)缺血區(qū)的血液再灌注是腦缺血的最佳治療方法,而缺血后血流的再通可導致腦缺血再灌注損傷[4]。探索有效預(yù)防腦缺血再灌注損傷的治療方法仍是目前臨床亟待解決的問題。腦缺血再灌注損傷發(fā)病機制復(fù)雜,炎性反應(yīng)是其主要病理過程之一,減輕腦缺血再灌注后繼發(fā)性炎性反應(yīng)受到人們的廣泛關(guān)注[5]。當腦缺血再灌注損傷發(fā)生后,靜息態(tài)的小膠質(zhì)細胞被激活,活化的小膠質(zhì)細胞通過過度釋放炎癥因子、蛋白及其他生物活性分子介導炎性反應(yīng),引起繼發(fā)性腦損傷[6]。瞬時受體電位通道M2(transient receptor potential cation channel subfamily member2,TRPM2)是一種非選擇性的可通透鈣離子的陽離子通道[7],研究[8-10]表明,TRPM2可能與小膠質(zhì)細胞的活化和炎癥因子的分泌有關(guān)。N-(對戊基肉桂?;┼彴被郊姿幔跱-(pamylcinnamoyl)anthranilic acid,ACA]為 TRPM2非選擇性離子通道抑制劑[11],可電壓非依賴性地抑制TRPM2 通道。目前抑制TRPM2 通道對腦缺血再灌注損傷影響的研究較少。本研究擬利用小鼠腦缺血再灌注損傷模型,探討ACA 抑制TRPM2對腦缺血再灌注損傷的作用及其可能的機制。
SPF 級 C57BL/6N 雄性小鼠 48 只,體質(zhì)量 18~22 g,由寧夏醫(yī)科大學實驗動物中心提供,購買于北京維通利華實驗動物技術(shù)有限公司[合格證號SCXK(京)2016-0006]。小鼠放置在安靜環(huán)境下飼養(yǎng),自由攝食和飲水。
2,3,5-氯化三苯基四氮唑(2,3,5-triphenyltetrazoliumchloride,TTC)購自美國 Sigma 公司,TRPM2 通道抑制劑ACA 購自中國MCE(MedChem-Express),牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)購自北京索萊寶科技有限公司,HE、Nissl染色試劑盒購自北京索萊寶科技有限公司,山羊抗離子鈣結(jié)合銜接分子 1(Iba1)多克隆抗體(ab48004)、小鼠抗誘導型一氧化氮合酶(iNOS)單克隆抗體[EPR16635]-Chimeric(ab210823)均購自美國 Abcam 公司,Cy3AffiniPureDonkeyAnti-Goat-IgG(H+L)、Cy5AffiniPureDonkeyAnti-MouseIgG(H+L)均購自美國Jackson 公司,腫瘤壞死因子-α(TNF-α)酶聯(lián)免疫吸附(Enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)試劑盒購自中國博士德生化科技有限公司。激光散斑血流成像儀購自瑞典帕瑞醫(yī)學公司,線栓購自中國北京西濃科技有限公司,體式顯微鏡購自中國深圳市瑞沃德生命科技有限公司,全波長酶標儀購自美國熱電公司,冰凍切片機購自德國萊卡公司。
48 只雄性C57BL 小鼠隨機分為3 組。假手術(shù)組(Sham):麻醉小鼠后,游離左側(cè)頸總動脈(common carotid artery,CCA)、頸外動脈(external carotid artery,ECA)及頸內(nèi)動脈(internal carotid artery,ICA)后,逐層縫合。大腦中動脈栓塞再灌注組(middle cerebral artery occlusion/reperfusion,MCAO/R):建立 MCAO/R 模型;ACA 組:建立MCAO/R 模型后,腹腔注射ACA。每組16 只。
1.4.1 小鼠腦缺血再灌注損傷模型的建立 采用3.5%的水合氯醛麻醉小鼠后,分離CCA,沿CCA 向遠心端游離ECA、ICA,活結(jié)結(jié)扎CCA。在ECA(遠離CCA 處)與ICA 交叉處剪小口,將線栓從小口處插入至CCA 近心端,將線栓反轉(zhuǎn)180°與 CCA 平行,接著將線栓插入 ICA 約 1 cm 至有阻力時將線栓固定后剪斷多余線栓。逐層縫合后,將小鼠放在37 ℃恒溫毯上至其蘇醒。1 h 后拔出線栓,小鼠MCAO/R 模型完成。
1.4.2 Bederson 評分評估小鼠神經(jīng)功能 腦缺血再灌注損傷模型建立1 h 及24 h 后,采用Bederson 評分評估各組小鼠神經(jīng)功能。0 分:無神經(jīng)功能缺損;1 分:優(yōu)先向一側(cè)轉(zhuǎn)彎;2 分:環(huán)形轉(zhuǎn)圈;3 分:偏向一側(cè)縱向傾倒;4 分:小鼠無運動;5分:小鼠死亡。本實驗采用雙盲進行評分。將MCAO/R1 h 后Bederson 評分為2 分的模型納入后續(xù)實驗。
1.4.3 給藥方法 ACA 組于小鼠腦缺血后約2 h腹腔注射 ACA(25 mg·kg-1)。ACA 用 0.5%的二甲基亞砜(dimethyl sulphoxide,DMSO)新鮮配制。MCAO/R 組腹腔注射0.5%的DMSO。
1.4.4 小鼠大腦皮質(zhì)腦血流測定 在MCAO/R模型建立24 h 后,麻醉小鼠,剔去小鼠顱腦頂骨部鼠毛,切開皮膚,完全暴露骨膜,并在骨膜上滴加少量生理鹽水,將激光散斑血流成像儀掃描器調(diào)至小鼠腦正上方處,監(jiān)測大腦皮質(zhì)腦血流變化,記錄并分析數(shù)據(jù)。局部腦血流減少率=(ROI1-ROI2)/ROI1×100%(ROI1 表示右側(cè)腦血流量;ROI2 表示左側(cè)腦血流量)。
1.4.5 TTC 染色檢測小鼠腦梗死率 在MCAO/R模型建立24 h 后,將各組小鼠斷頭迅速取出新鮮大腦。用生理鹽水沖洗,放入預(yù)冷的腦槽中,在-20 ℃冰箱速凍5~8 min,將小鼠大腦冠狀切成厚度為2 mm 的腦片5 片,按順序放入已加入TTC 的反應(yīng)槽中,在37 ℃孵育箱中孵育12 min,棄掉TTC 溶液,加入4%多聚甲醛溶液,4 ℃過夜,后將腦片按順序擺放在刻度板上拍照。用Image-Proplus 軟件測梗死面積(A)和腦片的總面積(B),腦梗死率=(A1+A2+…+An)/(B1+B2+…+Bn)×100%(公式為最簡式,以抵消分子分母所乘的厚度 2 mm)。
1.4.6 腦組織灌注、固定、脫水及切片 在MCAO/R 模型建立24 h 后將各組小鼠麻醉,依次使用預(yù)冷的0.9%的氯化鈉溶液及4%多聚甲醛溶液灌注,斷頭取出完整大腦后放置于預(yù)冷的4%多聚甲醛溶液中,4 ℃過夜。將腦組織依次轉(zhuǎn)入20%蔗糖溶液及30%蔗糖溶液中進行梯度脫水。冠狀冰凍切片,厚度為20 μm。
1.4.7 HE 染色觀察小鼠腦組織形態(tài)學變化 將冰凍切片在室溫條件下復(fù)溫15 min,4%多聚甲醛中固定5 min,流水沖洗 3 min;蘇木素室溫浸染 20 min,自來水流水沖洗10 min;分化液分化5 s,流水沖洗2 min;返藍液返藍2 min,流水沖洗3 min;伊紅染色10 min,流水沖洗7 min;95%乙醇Ⅰ3 s,95%乙醇Ⅱ3 s,100%乙醇Ⅰ3 s;100%乙醇Ⅱ、二甲苯Ⅰ、二甲苯Ⅱ中各1 min;透明后用中性樹脂封片,室溫晾干后正置顯微鏡拍片。
在中國大陸情境下,國家既直接影響社會工作職業(yè)自主性,也通過其他三個層面,即職業(yè)、組織、服務(wù)使用者的影響間接影響社會工作職業(yè)自主性。即在目前語境下,當一線社工面臨國家這一層面限制自主性的時候,如何訴諸于職業(yè)、組織、服務(wù)使用者,獲得一種“推力”,以此獲得自身發(fā)展的獨立和自主。作為從事一線服務(wù)的社工而言,本身是有自身的能動性,他們對這種復(fù)雜情境的反思就是一線社工建構(gòu)職業(yè)自主性的實踐策略。
1.4.8 Nissl 染色觀察小鼠腦組織神經(jīng)元丟失情況 將冰凍切片室溫復(fù)溫30 min,用PBS 洗3次,每次 5 min,轉(zhuǎn)入試劑 A(Cresyl violet Stain)染液中,56 ℃浸染 1 h,過水 3 次,每次 2~3 s,后放入試劑 B(Nissl Differentiation)中,孵化 3 min(至低倍鏡下透亮,肉眼白底淡紫色),100%乙醇Ⅰ、100%乙醇Ⅱ各1 min,二甲苯Ⅰ5 min、二甲苯Ⅱ中10 min,用中性樹脂封片,室溫晾干后正置顯微鏡拍片。
1.4.9 免疫熒光染色檢測小鼠腦組織Iba1 與i-NOS 表達 將冰凍切片室溫復(fù)溫15 min,TBS 洗3 次,5 min/次。用 5%BSA 封閉 2 h,分別加入山羊抗 Iba1 多克隆抗體(1∶200)和小鼠抗 iNOS 單克隆抗體(1∶200),4 ℃孵育過夜,TBS 洗 3 次后,分別加入 Cy3 標記驢抗山羊 IgG(H+L)(1∶500)或 Cy5 標記驢抗小鼠 IgG(H+L)(1∶500),室溫孵育 3 h,TBS 洗 3 次,10 min/次,用含 DAPI 的抗熒光淬滅封片劑封片,熒光顯微鏡觀察拍照,用圖像分析軟件Imagine J 分析平均熒光強度。每組取6 只小鼠樣本同一區(qū)域進行拍照,計算平均熒光強度值,比較組間差異。
1.4.10 ELISA 檢測小鼠血清 TNF-α 含量 在MCAO/R 模型建立24 h 后,采用眼眶取血的方法采集各組小鼠血液樣本,靜置后離心取上層血清。采用ELISA 試劑盒檢測TNF-α 含量,具體操作參照說明書方法。
數(shù)據(jù)運用SPSS 22.0 統(tǒng)計軟件進行分析,計量資料以均數(shù)±標準差()表示,組間比較采用單因素方差分析(One-way ANOVA),兩兩比較采用Dunnett-t 檢驗。P≤0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。
與 Sham 組(0.00±0.00)分相比,在腦缺血再灌注損傷 24 h 后,MCAO/R 組小鼠 Bederson 評分[(2.00±0.00)分]升高(P<0.05);在給予 ACA治療后,ACA 組小鼠 Bederson 評分[(0.83±0.58)分]較 MCAO/R 組降低(P<0.05)。
在腦缺血再灌注損傷24 h 后,激光散斑血流成像結(jié)果顯示,MCAO/R 組小鼠的缺血側(cè)腦血流量減少率[(49.10±4.47)%]較 Sham 組[(2.50±0.42)%]升高(P<0.05),給予 ACA 治療后,與MCAO/R 組比較,ACA 組小鼠的腦血流量減少率[(24.13±1.49)%]下降(P<0.05),見圖 1。
TTC 染色結(jié)果顯示,大腦正常組織被染為紅色,腦梗死部分未著色。與Sham 組[(0.00±0.00)%]梗死率相比,MCAO/R 組小鼠腦梗死率[(33.14±6.86)%]增加(P<0.05);與 MCAO/R 組相比,ACA 組腦梗死率[(7.78±3.51)%]降低(P<0.05),見圖 2。
圖1 ACA 對MCAO/R 小鼠缺血側(cè)腦血流的影響
圖2 ACA 對MCAO/R 小鼠缺血側(cè)腦梗死率的影響
各組腦冠狀切片Nissl 染色結(jié)果顯示,與Sham 組相比,MCAO/R 組小鼠大腦顳側(cè)皮質(zhì)、海馬CA1、CA3 區(qū)及缺血半暗帶區(qū)神經(jīng)元數(shù)目減少,殘留細胞大多表現(xiàn)為核固縮,深染,細胞失去正常結(jié)構(gòu)。與MCAO/R 組比較,ACA 組各區(qū)域神經(jīng)元數(shù)量增加,見圖4。
腦缺血再灌注損傷24 h 后,免疫熒光染色方法觀察Iba-1 表達水平,選取缺血半暗帶區(qū)域觀察,Sham 組陽性細胞胞體較小,突起細小,而MCAO 組陽性細胞胞體明顯變大,突起變粗。結(jié)果顯示,MCAO/R 組小鼠 Iba-1 免疫熒光強度(98.34±8.71)較 Sham 組免疫熒光強度(35.59±10.54)升高(P<0.05),與 MCAO/R 組相比,給予ACA 治療后小鼠Iba-1 免疫熒光強度(86.02±8.32)減少(P<0.05),見圖 5。
對腦缺血再灌注損傷24 h 后腦片進行免疫熒光iNOS 染色,選取缺血半暗帶區(qū)域觀察ACA對MCAO/R 小鼠iNOS 表達的影響。結(jié)果顯示,MCAO/R 組小鼠大腦皮質(zhì)區(qū)域iNOS 免疫熒光強度(75.73±6.94)較 Sham 組免疫熒光強度(30.77±1.91)升高(P<0.05),而給予 ACA 治療后免疫熒光強度(37.86±5.98)減少(P<0.05),見圖 6。
ELISA 結(jié)果顯示,MCAO/R 組小鼠血清TNF-α 水平[(9.99±1.03)pg·mL-1]較 Sham 組[(1.59±0.20)pg·mL-1]升高(P<0.05),與 MCAO/R 相比,給予 ACA 治療后血清 TNF-α 水平[(5.26±4.00) pg·mL-1]降低(P<0.05)。
圖3 ACA 對MCAO/R 小鼠缺血側(cè)不同區(qū)域形態(tài)學的影響(↑:嗜酸性粒細胞;bar=50 μm)
圖4 ACA 對MCAO/R 小鼠缺血側(cè)腦組織神經(jīng)元的影響(bar=50 μm)
圖5 ACA 對MCAO/R 小鼠腦缺血側(cè)Iba-1 表達的影響
圖6 ACA 對MCAO/R 小鼠缺血側(cè)iNOS 表達的影響
本實驗采用線栓法建立MCAO/R 模型[12],TTC 染色顯示,MCAO/R 模型均出現(xiàn)一致的白色梗死區(qū)域,同時,模型建立后,激光散斑血流成像結(jié)果顯示,MCAO/R 模型小鼠缺血側(cè)腦血流降低,HE 染色顯示腦組織形態(tài)學的損傷,Nissl 染色呈現(xiàn)出神經(jīng)元的丟失,結(jié)果均證明本實驗中腦缺血再灌注模型建立成功。
TRPM2 作為一種活性氧的感受器,參與了一系列的生理病理過程[13]。ACA 可以從胞外以電壓非依賴、濃度依賴的方式抑制TRPM2 通道[14]。本文觀察了ACA 對腦缺血再灌注小鼠的行為學影響,結(jié)果顯示,ACA 促進了腦缺血再灌注損傷后小鼠神經(jīng)功能的恢復(fù)。同時,激光散斑血流成像結(jié)果顯示,ACA 干預(yù)24 h 后,小鼠缺血側(cè)腦血流量增加;TTC 染色結(jié)果顯示,ACA 組小鼠腦梗死率較MCAO/R 組下降;HE 及 Nissl 染色結(jié)果發(fā)現(xiàn),ACA 組缺血側(cè)顳側(cè)皮質(zhì)區(qū)、海馬CA1、CA3及缺血半暗帶區(qū)組織結(jié)構(gòu)改善,炎性細胞減少,神經(jīng)元數(shù)目增加。上述結(jié)果均證明ACA 對小鼠腦缺血再灌注損傷具有改善作用。
當腦缺血再灌注損傷發(fā)生后,靜息態(tài)的小膠質(zhì)細胞被激活,活化的小膠質(zhì)細胞通過過度釋放炎癥因子、蛋白及其他生物活性分子而介導炎性反應(yīng),引起繼發(fā)性腦損傷[15-16]。抑制小膠質(zhì)細胞活化已被認為是減輕腦缺血再灌注損傷的治療方向[17-19]。小膠質(zhì)細胞內(nèi)鈣離子(Ca2+)的水平控制著多種細胞過程,包括小膠質(zhì)細胞的激活以及促炎因子和抗炎因子的分泌[20-21]。TRPM2 可調(diào)控細胞內(nèi)Ca2+的穩(wěn)態(tài)[13],有研究[8]報道,在短暫性大腦中動脈梗塞損傷模型中,小膠質(zhì)細胞中TRPM2mRNA表達上調(diào);過氧化氫和二磷酸腺苷核糖誘導小膠質(zhì)細胞的Ca2+內(nèi)流和TRPM2 陽離子電流升高[9]。以上發(fā)現(xiàn)均表明,TRPM2 與小膠質(zhì)細胞的功能密切相關(guān)。Iba-1 為小膠質(zhì)細胞表面標志性蛋白,常被作為小膠質(zhì)細胞的標記物。當腦缺血再灌注后,小膠質(zhì)細胞形態(tài)變大、突起變粗,Iba-1的表達量上調(diào),小膠質(zhì)細胞明顯活化[18]。使用ACA后,小膠質(zhì)細胞活化程度受到了抑制。因此推斷,抑制TRPM2 可能抑制小膠質(zhì)細胞的活化。
炎性反應(yīng)是腦缺血再灌注損傷的主要病理過程之一,因此如何減輕腦缺血再灌注后繼發(fā)性炎性反應(yīng)受到廣泛關(guān)注。有研究[10]顯示,TRPM2可促進多種促炎介質(zhì)如TNF-α 和白細胞介素-6(interleukin-6,IL-6)的分泌增加。腦缺血后外周免疫細胞中TRPM2 被激活,可促進炎性反應(yīng),加重缺血性腦損傷[22]。Wehrhahn 等[23]報道,暴露于脂多糖的單核細胞中TRPM2 的表達增加,誘導產(chǎn)生促炎細胞因子如IL-6、IL-8 和TNF-α,加重炎性反應(yīng)。本實驗探討了ACA 對MCAO/R 小鼠的炎癥相關(guān)因子iNOS 及TNF-α 表達水平的影響,結(jié)果顯示,ACA 治療后可降低缺血再灌注損傷后腦組織中iNOS 表達及血清TNF-α 水平。
綜上所述,小鼠腦缺血再灌注后,ACA 抑制TRPM2 通道對腦缺血再灌注損傷小鼠具有保護作用,其機制可能與ACA 抑制小膠質(zhì)細胞活化并降低炎性因子的分泌有關(guān)。ACA 抑制TRPM2通道如何介導小膠質(zhì)細胞活化并介導炎癥通路,還需進一步研究。本研究結(jié)果初步表明TRPM2可能成為腦缺血再灌注損傷治療的潛在靶點之一。