組胺在低氧預(yù)處理和酸后處理對抗缺血性腦損傷中的不同作用.pdf

1、腦缺血性疾病是指血管狹窄或閉塞造成的暫時(shí)性或永久性腦供血不足而引起的病變,它是導(dǎo)致人類殘疾及死亡的頭號(hào)殺手之一。在過去幾十年中,研究者對腦缺血的研究主要集中于尋找外源性的藥物,如神經(jīng)保護(hù)劑,來提高缺血后神經(jīng)元的存活率,但神經(jīng)保護(hù)劑的單一療法,與缺血級(jí)聯(lián)反應(yīng)的復(fù)雜性是相悖的,因此至今尚未取得突破性進(jìn)展。近年來,內(nèi)源性保護(hù)策略(包括預(yù)處理和后處理)引起了研究者的廣泛關(guān)注,它是指給予組織一個(gè)亞劑量的刺激或損傷(如短暫缺血或低氧),通過激活機(jī)體

2、自身的保護(hù)機(jī)制,來減輕嚴(yán)重(或致死性)缺血所造成的損害,達(dá)到神經(jīng)保護(hù)目的.有眾多神經(jīng)遞質(zhì)和蛋白可能參與了預(yù)處理或后處理保護(hù)作用的形成,但是其作用機(jī)制尚未闡明。
　　 組胺在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)或調(diào)質(zhì),其可由組氨酸經(jīng)組氨酸脫羧酶(HDC)脫羧而成。組胺能神經(jīng)元胞體位于下丘腦結(jié)節(jié)乳頭核,該神經(jīng)元在腦內(nèi)有著廣泛而彌散的投射。近年來的眾多研究發(fā)現(xiàn),中樞組胺能神經(jīng)系統(tǒng)在腦缺血后的神經(jīng)損傷和神經(jīng)功能恢復(fù)中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用.如α

3、-FMH(一種選擇性的HDC抑制劑)可加重缺血后海馬CA1區(qū)的神經(jīng)元死亡。而側(cè)腦室內(nèi)注射組胺或者腹腔內(nèi)注射組胺的前體物質(zhì)組氨酸均能減輕腦缺血后的神經(jīng)元損傷。同時(shí),腦缺血或低氧均可誘導(dǎo)組胺能神經(jīng)元釋放組胺。最近,我們課題組首次在培養(yǎng)的皮層神經(jīng)元上發(fā)現(xiàn),組胺預(yù)處理能對抗NMDA急性處理誘發(fā)的興奮性損傷作用,而這種作用是通過H2受體／cAMP／PKA通路介導(dǎo)的。這些證據(jù)提示,組胺在腦缺血過程中發(fā)揮了重要調(diào)節(jié)作用。但尚不清楚組胺是否參與內(nèi)源性保

4、護(hù)機(jī)制,即組胺在預(yù)處理和后處理對抗腦缺血中的作用。本課題旨在利用組氨酸脫羧酶基因敲除(HDC-KO)小鼠來探討組胺在低氧預(yù)處理中的調(diào)節(jié)作用及機(jī)制,同時(shí)研究酸后處理是否對腦缺血具有神經(jīng)保護(hù)作用,并且這種保護(hù)作用是否和組胺具有相關(guān)性。
　　 1.組胺在低氧預(yù)處理誘導(dǎo)的小鼠局灶性腦缺血耐受中的作用及機(jī)制
　　 我們發(fā)現(xiàn),低氧預(yù)處理(8％O2,3h)可顯著減小野生型(WT)小鼠由大腦中動(dòng)脈缺血(MCAO)再灌引起的神經(jīng)癥狀等級(jí)及

5、腦梗死體積,但對HDC-KO小鼠則無明顯保護(hù)作用；而經(jīng)側(cè)腦室注射組胺的HDC-KO小鼠上,低氧預(yù)處理則又可誘導(dǎo)腦缺血耐受。同時(shí),在WT小鼠上,α-FMH可完全拮抗低氧預(yù)處理誘導(dǎo)的神經(jīng)保護(hù)作用.低氧預(yù)處理還可減輕WT小鼠在MCAO時(shí)周邊區(qū)腦血流的下降,但在HDC-KO小鼠上,周邊區(qū)腦血流的下降反而加劇。同時(shí),低氧預(yù)處理2h、3h或4h后,WT小鼠的皮層組胺含量顯著下降,HDC酶的活性顯著升高,提示低氧預(yù)處理可促進(jìn)組胺的釋放。進(jìn)一步,低氧后

6、處理3 h后,WT小鼠VEGF的mRNA和蛋白表達(dá)均高于HDC-KO或經(jīng)α-FMH處理的WT小鼠。此外,給予VEGFR2／Flk1拮抗劑SU1498可顯著抑制低氧預(yù)處理對腦梗死體積的減少及周邊區(qū)腦血流的改善作用。本研究顯示,內(nèi)源性組胺參與調(diào)節(jié)低氧預(yù)處理保護(hù)作用,并且該調(diào)節(jié)作用可能與組胺對VEGF的誘導(dǎo)表達(dá)進(jìn)而激活其VEGFR2／Flk1有關(guān)。
　　 2.組胺在酸后處理抗腦缺血再灌注損傷中的作用
　　 腦缺血后處理是近五年

7、來發(fā)現(xiàn)的一種新的內(nèi)源性保護(hù)策略,在各種整體缺血模型和離體缺糖缺氧(OGD)模型中均驗(yàn)證了這種后處理的保護(hù)作用,但由于其難以直接應(yīng)用于臨床,尋找其它后處理手段顯得尤為必要。由于組織酸化是腦缺血后處理的重要因素之一,我們推測在腦缺血后給予短暫的酸后處理也可能具有神經(jīng)保護(hù)作用。我們在小鼠皮層紋狀體腦片和培養(yǎng)的大鼠皮層神經(jīng)元上均發(fā)現(xiàn),酸后處理(pH6.8)可時(shí)間依賴的顯著提高OGD再灌注后的腦片或細(xì)胞存活率。在WT小鼠MCAO模型上,再灌5 m

8、in后給小鼠呼吸20％的CO25min以降低腦內(nèi)pH,可顯著改善24 h后神經(jīng)功能的缺失癥狀,并減少腦梗死體積。同時(shí),酸后處理對HDC-KO和α-FMH處理小鼠也具有明顯的神經(jīng)保護(hù)作用,提示組胺可能不參與酸后處理神經(jīng)保護(hù)機(jī)制的形成。酸后處理可顯著抑制神經(jīng)元OGD再灌注引起的細(xì)胞凋亡及caspase-3表達(dá)增加。同時(shí),與單純MCAO組相比,給予酸后處理的小鼠缺血周邊區(qū)的caspase-3和bax表達(dá)也明顯減少。進(jìn)一步,我們在整體模型上發(fā)現(xiàn)

9、,線粒體通透性轉(zhuǎn)化孔(MPTP)的開放劑atractyloside(Atra)可逆轉(zhuǎn)酸后處理誘導(dǎo)神經(jīng)保護(hù)作用。在細(xì)胞模型上,酸后處理可顯著抑制再灌引起的線粒體膜電勢下降(用于評(píng)價(jià)MPTP開放),活性氧簇(ROS)產(chǎn)生,并提高內(nèi)源性的抗氧化多肽--還原型谷胱甘肽(GSH)的含量。而MPTP的抑制劑也可抑制線粒體膜電勢的下降并減少ROS的產(chǎn)生,同時(shí)給予Atra可部分逆轉(zhuǎn)酸后處理對ROS產(chǎn)生的抑制作用。在小鼠MCAO模型上,缺血再灌30min