大鼠腰髓背角星形胶质细胞对外伤性疼痛刺激的反应及其与神经元关系的免疫电镜研究

本研究采用抗缝隙连接蛋白 43 ( Cx43 )和抗缝隙连接蛋白 3 2 ( Cx3 2 )免疫电镜双标记方法 ,观察了一侧胫、腓骨骨折后大鼠腰髓背角星形胶质细胞与神经元的超微结构改变。结果发现 ,在脊髓背角星形胶质细胞与神经元之间的结合区域存在着如下的超微结构 :( 1)轴突终末直接与星形胶质细胞突起 ( Cx43阳性 )形成一种突触样结构 ;( 2 )由神经元突触前膜、突触后膜及星形胶质细胞突起形成的“三方突触结构”;( 3 )星形胶质细胞与星形胶质细胞之间的缝隙连接 ;( 4 )新发现的由一侧的神经元( Cx3 2阳性 )和另一侧的星形胶质细胞突起 ( Cx43阳性 )组成的一种超微结构 ,骨折后此结构数目显著增高 ,可能是缝隙连接的同源结构 ,暂称为异源性缝隙连接。结果提示 :异源性缝隙连接结构可被疼痛刺激激活 ,并极有可能是神经元与星形胶质细胞之间密切接触并进行物质交流的结构基础之一     

miR-301a-3p对大鼠星形胶质细胞Cx43转录后的靶向调控作用

目的:研究大鼠星形胶质细胞中微小RNA-301a-3p(miR-301a-3p)对缝隙连接蛋白43(Cx43)表达的靶向调控作用及其作用位点。方法:合成miR-301a-3p agomir和miR-301a-3p antagomir,转染至星形胶质细胞,Western blot检测各组细胞中Cx43蛋白的表达情况;构建重组载体wt-pEZX-MT05-Cx43和mut-pEZX-MT05-Cx43,采用双萤光素酶报告基因实验验证miR-301a-3p的靶基因;构建表达载体pcDNA3.1-Cx43,通过回复实验分析miR-301a-3p对细胞凋亡的影响。结果:将miR-301a-3p agomir转染到星形胶质细胞后,Western blot检测显示,与对照组相比,Cx43蛋白表达显著降低(P<0.05)。双萤光素酶报告基因实验结果表明,miR-301a-3p能够与Cx43的3′-UTR结合,对其表达产生负调控;将不含Cx43 3′-UTR的重组载体pcDNA3.1-Cx43转染星形胶质细胞后,能够回复miR-301a-3p对Cx43蛋白表达的负调控作用,引起细胞凋亡。结论:Cx43是miR-301a-3p的一个靶基因,miR-301a-3p通过作用于Cx43 mRNA的3′-UTR而抑制其在大鼠星形胶质细胞中的表达。     

渗透压变化对缝隙连接蛋白在培养的大鼠下丘脑星形胶质细胞和神经元表达的影响

目的观察渗透压改变对培养的下丘脑星形胶质细胞的缝隙连接蛋白Connexin43（Cx43）和神经元的缝隙连接蛋白Cx32表达的影响。方法体外培养孕14d或新生1d SD大鼠下丘脑的神经元和星形胶质细胞并进行纯化和鉴定。实验各分两组，第1组：细胞由等渗培养液移至高渗培养液（含9％NaCl）分别放置1min、3min、5min、10min和15min后将液体吸出常规固定；第2组：细胞先置于高渗培养液中15min后换成等渗培养液，分别在1min、3min、5min和10min后将等渗培养液吸出常规固定。两者均进行抗Cx43或抗Cx32的免疫荧光染色，Confoeal显微镜观察。结果第1组，Cx43在刺激1min后在星形胶质细胞表达比对照组有所增加，3min达到高峰，以后逐渐降低，15min恢复正常；而Cx32在刺激后1min的神经元中表达比对照组增加，5min达到高峰，以后降低。15min恢复正常。第2组同样为Cx43在星形胶质细胞刺激1min后表达增加，3min达到高峰，以后降低，10min恢复正常；神经元的Cx32表达在刺激后5min达到高峰，以后降低，10min恢复正常。两组Cx43表达的高峰期均早于Cx32。结论Cx43和Cx32可能参与星形胶质细胞与神经元渗透压的调节。     

低渗刺激后大鼠视上核星形胶质细胞释放牛磺酸调节神经元的活动

目的:观察低渗刺激大鼠后,视上核(SON)内星形胶质细胞调节神经元活动的机制。方法:大鼠分为4组:(1)等渗对照组,经尾静脉注入生理盐水;(2)低渗刺激组,经尾静脉注入低渗盐水(0.83%葡萄糖+0.3%NaCl);(3)氟代柠檬酸(胶质细胞代谢抑制剂,fluorocitrate,FCA)+低渗刺激组,经侧脑室注射FCA(1 nmol/μl/只)2 h后,再经尾静脉注入低渗盐水;(4)甘珀酸(缝隙连接通道阻断剂,carbennoxolon,CBX)+低渗刺激组,经侧脑室注射CBX(50μg/只,10μg/lμl)2 h后,再经尾静脉注入低渗盐水。各组动物刺激后90 min,常规固定、取材、下丘脑连续冠状切片。应用抗牛磺酸(taurine,Tau)、抗加压素(vasopressin,VP)、抗甘氨酸受体(glycine recep-tor,GlyR)、抗缝隙连接蛋白(connexin43,Cx43)的抗体进行标记,以及Fos/胶质原纤维酸性蛋白(GFAP)双标记的免疫荧光染色方法,观察其在SON神经元和星形胶质细胞内的表达。结果:与对照组相比,低渗刺激组大鼠,SON内星形胶质细胞的胞体增大、突起变粗;Tau,Cx43和GFAP的平均荧光强度(MFI)增强,神经元上的GlyR表达增强,但VP和Fos的表达减弱。FCA,而不是CBX,明显减少星形胶质细胞的Tau,GFAP,Cx43的表达。FCA和CBX均可抑制神经元上的VP、GlyR、Fos阳性反应。结论:低渗刺激激活SON内星形胶质细胞,被激活的星形胶质细胞经Cx43半通道释放牛磺酸而抑制神经元的活性,减少VP的释放。     

戊四唑致痫大鼠脑内缝隙连接的作用

目的: 研究缝隙连接(gap junction, GJ)在癫痫发病中的作用及机制。方法: 以戊四唑 (pentylene-tetrazol, PTZ)致痫大鼠模型为研究对象,采用免疫组织化学和实时定量RT-PCR技术,分别检测缝隙连接蛋白Cx32和Cx43在癫痫发作后不同时点皮层和海马神经元的表达。加用卡马西平(carbamazepine, CBZ)和甘珀酸(carbenoxolone, CBX)干预,观察二者对Cx32/43表达以及大鼠癫痫发作的影响。结果: 免疫组织化学染色显示PTZ致痫2 h后大鼠脑内Cx32/43阳性细胞开始增多,8 h后增多更为明显。实时定量RT-PCR示致痫2 h Cx32 mRNA迅速升高,5 h达高峰。Cx43 mRNA表达水平较低,但明显高于对照组。CBX显著抑制了Cx32/43的表达,CBZ对Cx32和Cx43的表达无明显影响。二者均抑制了大鼠的痫样发作。结论: GJ参与癫痫的发病过程,具有促进癫痫发作的作用。CBZ不影响Cx32/43的表达,表明其抗癫痫作用机制与阻断GJ 无关。     

大鼠大脑中动脉缺血后海马星形胶质细胞反应的研究

目的:观察大鼠大脑中动脉缺血后皮层损伤侧海马星形胶质细胞反应的变化。方法:采用大鼠大脑中动脉阻塞再灌流模型,应用免疫印迹和免疫组织化学方法测定脑缺血后3 d、7 d以及30 d皮层损伤侧海马胶质纤维酸性蛋白(GFAP)以及增殖细胞核抗原(PCNA)蛋白的表达,观察星形胶质细胞增殖的变化。结果: GFAP免疫组化结果显示,脑缺血后7d皮层损伤侧海马CA1、CA2区星形胶质细胞数量较假手术组增加且胞体增大;脑缺血后30 d皮层损伤侧海马CA1、CA2区呈胶质疤痕样改变。同时,免疫印迹法显示脑缺血后7 d皮层损伤侧海马GFAP表达增强;脑缺血后30 d皮层损伤侧海马GFAP表达增高更加明显。此外,免疫印迹法显示脑缺血后3 d皮层损伤侧海马PCNA蛋白表达水平升高;脑缺血后7 d PCNA蛋白表达水平达到峰值;脑缺血后30 d,PCNA蛋白表达水平降低,但仍高于假手术组。结论: 大鼠大脑中动脉缺血后可引起其皮层损伤侧海马星形胶质细胞过度反应和增殖。     

同种异体骨髓间充质干细胞移植上调急性心肌梗死大鼠Cx43的表达

目的研究同种异体骨髓间充质干细胞(MSCs)移植心肌梗死(MI)大鼠后缝隙连接蛋白43(Cx43)在不同时期的动态变化。方法建立大鼠MI模型。将同种异体MSCs用5-氮胞苷诱导成心肌样细胞并行荧光标记,经二次开胸注射入MI大鼠梗死区和梗死边缘区。各亚组分别于移植后4、8和12周在荧光显微镜下跟踪MSCs移植情况。同时用免疫组化分析Cx43表达与缝隙连接(GJ)分布。结果MSCs体外诱导可分化为自发搏动的心肌样细胞,表达心肌特异性肌钙蛋白T(cTnT)和形成肌丝结构。MSCs移植后可长期存活并在4、8和12周,并有效上调缺血区Cx43的表达,改善GJ分布紊乱状态。在梗死区Cx43无特殊改变。结论MSCs具有分化为心肌样细胞的可塑性,移植后上调MI后缺血区Cx43表达,改善GJ分布紊乱。     

缝隙连接蛋白在PTSD大鼠蓝斑的表达变化

目的观察创伤后应激障碍(PTSD)样行为异常大鼠蓝斑神经元缝隙连接蛋白43(Connexin43,Cx43)表达变化,探讨PTSD的发病机制。方法采用国际认定的SPS方法刺激建立大鼠PTSD模型,取成年健康雄性Wistar大鼠100只,随机分为连续单一刺激(single prolonged stress,SPS)模型1d、4d、7d、14d组和对照组,应用免疫组化、免疫印记和逆转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)方法检测PTSD大鼠蓝斑神经元缝隙连接蛋白43的表达变化。结果经SPS刺激后大鼠蓝斑神经元细胞内Cx43蛋白和mRNA于1d开始逐渐升高,4d时表达最多,之后逐渐下降。结论创伤后应激障碍模型大鼠蓝斑Cx43的表达变化,可能与PTSD大鼠蓝斑功能异常相关。     

心房颤动致犬肺静脉肌袖缝隙连接蛋白40表达降低

目的探讨心房颤动时犬肺静脉肌袖缝隙连接蛋白40和43(Cx40,Cx43)基因及蛋白表达的变化及其意义。方法17只杂种犬随机分为心房颤动组(11只)和对照组(6只),房颤组经颈外静脉将电极置入右心耳快速起搏(400次/分)8周复制房颤模型,开胸取右上肺静脉近心房1cm内组织,用荧光实时定量PCR及Western blot技术检测缝隙连接蛋白40和43(Cx40,Cx43)mRNA及蛋白的表达量。结果房颤组和对照组犬肺静脉肌袖组织Cx40和Cx43的mRNA表达无显著性差异,房颤组Cx40蛋白表达明显低于对照组(P<0.05),Cx43蛋白表达无显著性差异。结论房颤可使肺静脉肌袖Cx40蛋白表达降低,缝隙连接发生重构,从而促进房颤的维持和稳定。     

低渗刺激下大鼠视上核星形胶质细胞对神经元反应的调控机制

目的观察低渗刺激后大鼠视上核(SON)星形胶质细胞对神经元反应的调节机制,以及牛磺酸拮抗剂(TAG)和缝隙连接阻断剂-甘珀酸(CBX)对反应的影响。方法成年SD大鼠20只,对照组经尾静脉注射0.9%盐水;低渗组经尾静脉注射低渗盐水(0.83%葡萄糖 0.3%NaCl);TAG 低渗组和CBX 低渗组分别经侧脑室注射TAG或CBX,2h后经尾静脉注射低渗盐水。常规固定取材制片。切片进行抗Fos、抗加压素(VP)、抗甘氨酸受体(GlyR)、抗胶质原纤维酸性蛋白(GFAP)、抗缝隙连接蛋白43(Cx43)免疫荧光染色,镜下观察在视上核神经元和星形胶质细胞的表达。结果低渗组视上核星形胶质细胞的GFAP和Cx43表达高于对照组,GlyR阳性神经元较对照组多,Fos和VP阳性神经元较对照组少;TAG 低渗组和CBX 低渗组,星形胶质细胞的反应同低渗组,而GlyR阳性神经元较低渗组少,VP-、Fos-阳性神经元较低渗组均有所增加。结论低渗刺激激活视上核星形胶质细胞,被激活的星形胶质细胞可能经缝隙连接释放牛磺酸而抑制神经元,减少VP的释放,此过程可被TAG和CBX所阻断。     

Temporal profile of connexin 43 expression after photothrombotic lesion in rat brain

Following focal ischemic injury, several mechanisms lead to secondary expansion of the affected area and therefore increase the initial damage. We thoroughly investigated the expression of astrocytic connexin 43 (Cx43) after photothrombosis in rat brain. The temporal profile of Cx43 mRNA as well as protein expression was studied in remote, structurally uninjured cortical and hippocampal areas. The hippocampal formation revealed an increased number of Cx43 mRNA positive astrocytes and an up-regulated protein expression exclusively in the ipsilateral stratum oriens. We assume a participation of this region in glia scar formation. While Cx43 mRNA positive cells were transiently increased, immunoreactivity was reduced in the somatosensory cortex of injured hemispheres. The observed decrease of Cx43 protein in the post-ischemic cerebral cortex implies an impairment of gap junctional intercellular communication which might be detrimental to the brain.     

局灶性脑缺血再灌注致血脑屏障破坏与zileuton的保护作用

目的： 探讨局灶性脑缺血再灌注损伤（CIRI）致血脑屏障(BBB) 通透性破坏的影响因素,观察高选择性5-脂氧合酶（5-LO）抑制剂zileuton的保护作用并分析其机制。方法: 线栓法制备大鼠大脑中动脉闭塞2 h/再灌注24 h模型（MCAO2 h/R24 h）,于缺血前2 h、再灌注0、5、10 h,分别灌胃给予zileuton10、50 mg·kg-1。伊文氏蓝示踪剂检测BBB;AutoCAD图像分析软件计算脑水肿程度;RT-PCR法检测脑组织白三烯受体1mRNA（CysLTR1 mRNA）;ELISA法检测血清白三烯B4（LTB4）;免疫组化法检测脑组织水通道蛋白4（AQP4）、基质金属蛋白酶9（MMP-9）蛋白。结果: MCAO2 h/R24 h后,BBB通透性明显增高,出现脑水肿,血清LTB4含量升高,梗塞侧脑组织CysLTR1mRNA表达增强,缺血区与梗塞灶周边缺血半暗带（IP）区AQP4与MMP-9蛋白表达上调; zileuton10、50 mg·kg-1均能有效控制CIRI所致的BBB破坏,改善脑水肿,降低血清LTB4含量,下调脑组织CysLTR1mRNA、AQP4与MMP-9表达。结论: CIRI后BBB通透性明显破坏,zileuton的保护作用与抑制脑组织和循环血液中的5-LO通路活化、下调脑组织缺血区与IP区的AQP4与MMP-9蛋白表达有关。     

缓激肽对大鼠缺血区血脑屏障的影响

目的研究缓激肽对局部脑缺血区超微结构、血脑屏障的通透性及继发性脑水肿的影响。方法制备大鼠大脑中动脉缺血模型,在大脑中动脉缺血2hr再灌注1hr末,颈内动脉灌注小剂量缓激肽(10μg/kg/min),应用电镜观察血脑屏障超微结构的改变;测定脑组织伊文思蓝含量来判断血脑屏障的通透性;应用干湿法测定脑含水量的变化。结果缓激肽灌注大鼠脑毛细血管紧密连接开放,对照组大鼠紧密连接完整;与对照组相比,缓激肽灌注组缺血侧脑组织伊文思蓝含量明显高于缺血对照组(P<0.01),但再灌注24hr后脑含水量并没有增加(P>0.05)。结论小剂量缓激肽通过开放紧密连接来增加缺血区血脑屏障的通透性,但并不会增加继发性脑水肿的程度。     

内毒素诱发肝性脑病大鼠脑超微结构观察

目的：观察内毒素诱发肝硬化大鼠发生肝性脑病时血脑屏障超微结构变化。方法：用小剂量内毒素（３ｍｇ／ｋｇＢＷ）一次性腹腔内注射诱发肝硬化大鼠发生肝性脑病。取部分大脑皮层组织制备超薄切片,在电子显微镜下观察其超微结构变化。结果：肝性脑病时血脑病大鼠脑微血管明显扩张。内皮皱折增多,内皮下基底膜电子密度降低。甚至局部溶解消失。微血管周围星状胶质细胞突起及皮层内胶质细胞明显肿胀。细胞器成分减少,基质解聚。结论     

Ghrelin对脑缺血再灌注大鼠脑水肿和水通道蛋白4表达的影响

 目的： 探讨ghrelin对脑缺血再灌注大鼠脑水肿、血脑屏障通透性及水通道蛋白4（AQP4）表达的影响。方法： 成年SD雄性大鼠随机分为3组:sham组、大脑中动脉阻塞（MCAO）组和ghrelin处理组。采用线栓法复制MCAO模型（缺血2 h,再灌注22 h）。Ghrelin组大鼠于再灌开始时经股静脉注射ghrelin 10 nmol/kg。TTC染色观察脑梗死体积,神经功能评分判断脑功能障碍程度,分别以体积计算和干湿重法检测脑肿胀程度和脑含水量的变化,收集脑血管外伊文思蓝(EB)来评估血脑屏障的破坏程度,免疫组化和Western blotting检测AQP4的表达变化。结果： 与MCAO组比较,ghrelin处理组的脑梗死体积较小（P<0.01）,神经功能评分较低（P<0.01）,脑组织中的EB渗出量较少（P<0.01）。Ghrelin处理组大鼠的脑肿胀体积、脑含水量和AQP4表达明显低于MCAO组（P<0.05）。结论： Ghrelin减轻大鼠脑缺血/再灌注损伤,减轻脑水肿和血脑屏障的破坏,抑制脑组织中AQP4的表达。AQP4在ghrelin的脑保护机制中可能发挥重要作用。     

神经干细胞移植对脑损伤大鼠皮层connexin43表达的影响

目的观察神经干细胞(neural stem cells,NSCs)移植治疗大鼠脑损伤前后大脑皮质神经元的缝隙连接蛋白43(Connexin 43,Cx43)表达变化,探讨NSCs移植治疗对脑外伤功能恢复的作用。方法体外培养NSCs,自由落体撞击大鼠左脑大脑皮质运动感觉区以制作脑外伤模型,采用免疫组织化学、RT-PCR来检测脑外伤后2w和4w及脑外伤神经干细胞移植后2w和4w时的Cx43的表达变化。结果大鼠大脑皮质Cx43的表达水平创伤组明显多于sham组,移植组Cx43的表达水平明显多于创伤组(P<0.05)。结论 Cx43的表达变化可能与NSCs移植对脑外伤恢复作用有关。     

电针预处理对MCAO大鼠模型血脑屏障和MMP-9的影响

目的:探讨电针(EA)预处理对大鼠脑缺血再灌注后血脑屏障(BBB)通透性及脑内基质金属蛋白酶-9(MMP-9)表达的影响。方法:96只成年雄性SD大鼠随机分为假手术(Sham)组、单纯电针(EA)组、缺血(MCAO)组及电针预处理(EA+MCAO)组,每组24只。使用线栓法制作大鼠大脑中动脉阻塞(MCAO)模型,缺血120 min再灌注48 h后处死取脑。分别采用干湿重法测定各组动物脑水含量,伊文斯蓝(EB)法检测血脑屏障通透性,Western Blot检测紧密连接蛋白(TJP)及MMP-9表达水平,同时明胶酶谱法检测MMP-9活性。结果:与Sham组相比,MCAO组大鼠脑水含量及EB含量增多(P0.05),缺血侧脑组织TJP水平下降(P0.05),MMP-9表达及活性明显升高(P0.05);与MCAO组大鼠比较,EA+MCAO组脑水含量及EB含量减少(P0.05),缺血侧脑组织TJP水平升高(P0.05),同时MMP-9表达及活性显著降低(P0.05)。结论:电针预处理通过抑制缺血后脑内MMP-9的表达及活性,维持BBB完整性,有效改善脑缺血后的脑水肿症状。     

Magnesium sulphate treatment decreases blood-brain barrier permeability during acute hypertension in pregnant rats

Eclampsia is associated with increased blood–brain barrier (BBB) permeability and formation of cerebral oedema. Magnesium sulphate is used to treat eclampsia despite an unclear mechanism of action. This study was to determine the effect of magnesium sulphate on in vivo BBB permeability and formation of cerebral oedema during acute hypertension and on brain aquaporin-4 (AQP4) protein expression. An in vivo model of hypertensive encephalopathy was used in late-pregnant (LP) rats following magnesium sulphate treatment, 270 mg kg⁻¹ i.p. injection every 4 h for 24 h. Permeability of the BBB was determined by in situ brain perfusion of Evan's Blue (EB) and sodium fluorescein (NaFl), and dye clearance determined by fluorescence spectrophotometry. Cerebral oedema was determined following acute hypertension by measuring brain water content. The effect of magnesium treatment on AQP4 expression was determined by Western blot analysis. Acute hypertension with autoregulatory breakthrough increased BBB permeability to EB in both brain regions studied ( P < 0.05). Magnesium attenuated BBB permeability to EB during acute hypertension by 41% in the posterior cerebrum ( P < 0.05) but had no effect in the anterior cerebrum ( P > 0.05). Treatment with magnesium did not change NaFl permeability, cerebral oedema formation or AQP4 expression. In summary, BBB permeability to Evan's Blue was increased by acute hypertension in LP rats, and this was attenuated by treatment with magnesium sulphate. The greatest effect on BBB permeability to EB was in the posterior cerebrum, an area particularly susceptible to oedema formation during eclampsia.     

Rapamycin alleviates brain edema after focal cerebral ischemia reperfusion in rats

Brain edema is a major consequence of cerebral ischemia reperfusion. However, few effective therapeutic options are available for retarding the brain edema progression after cerebral ischemia. Recently, rapamycin has been shown to produce neuroprotective effects in rats after cerebral ischemia reperfusion. Whether rapamycin could alleviate this brain edema injury is still unclear. In this study, the rat stroke model was induced by a 1-h left transient middle cerebral artery occlusion using an intraluminal filament, followed by 48?h of reperfusion. The effects of rapamycin (250?μg/kg body weight, intraperitoneal; i.p.) on brain edema progression were evaluated. The results showed that rapamycin treatment significantly reduced the infarct volume, the water content of the brain tissue and the Evans blue extravasation through the blood–brain barrier (BBB). Rapamycin treatment could improve histological appearance of the brain tissue, increased the capillary lumen space and maintain the integrity of BBB. Rapamycin also inhibited matrix metalloproteinase 9 (MMP9) and aquaporin 4 (AQP4) expression. These data imply that rapamycin could improve brain edema progression after reperfusion injury through maintaining BBB integrity and inhibiting MMP9 and AQP4 expression. The data of this study provide a new possible approach for improving brain edema after cerebral ischemia reperfusion by administration of rapamycin.