高压氧对大鼠颅脑损伤后海马区神经干细胞增殖分化的影响重点
2023-10-04
来源:乌哈旅游
生堡塞坠窆[型盘查!!!鱼生!!旦箜箜鲞筮!!翅鱼堕垫』垦翌!磐E:奠型!坐坠笪垫!!:!!!:垫:№:!!・2543・・实验研究・高压氧对大鼠颅脑损伤后海马区神经干细胞增殖分化的影响杨永凯张帆陈春美王春华韦浩周晓辉刘春金作者单位:350009福州,福建医科大学附属福州市第一医院神经外科(杨永凯、张帆、韦浩、周晓辉),高压氧室(刘春金);350001福州,福建医科大学附属协和医院神经外科(陈春美、王春华)通信作者:张帆,Email:zhangfan0591@sina.comDOI:10.3760/cma.j.issn.1001-9030.2016.11.031【摘要】目的观察高压氧对大鼠颅脑损伤后神经功能缺损及内源性神经干细胞增殖分化的影响。方法成年健康Wistar大鼠随机分为假手术组、颅脑损伤组及高压氧治疗组,应用改良的自由落体方法制备脑损伤模型,运用改良大鼠神经功能缺损评分评价损伤前ld、伤后1、7及14d的神经功能,用免疫荧光双标记染色法观察伤后l、7及14d大鼠海马区神经干细胞增殖分化。结果在伤前1d和伤后1d时,颅脑损伤组神经功能缺损评分为O和(10.00±1.58)分,高压氧治疗组神经功能缺损评分为O和(10.33±2.13)分,两组比较差异无统计学意义(P>0.05),在颅脑损伤后7d和14d时,高压氧治疗组神经功能缺损评分[(4.67±0.84)、(2.85士1.91)分]显著低于颅脑损伤组[(6.32±1.16)、(5.71±0.69)分,P<0.05];颅脑损伤组和高压氧治疗组海马区5・溴脱氧尿嘧啶核苷(5一BrdU)/巢蛋白(Nestin)双标阳性细胞数,在颅脑损伤后1d为(1.0±0.3)个和(1.2士0.2)个,在伤后7d[(14.2±1.2)、(22.3±1.5)个]和14d[(9.64-0.7)、(13.84-1.4)个]均较伤后1d增多,在伤后7d较伤后14d明显增多(P<o.05);与颅脑损伤组比较,高压氧治疗组在伤后第7天及第14天双标阳性的细胞数明显增多(P<0.05)。结论高压氧能促进颅脑损伤大鼠神经功能缺损恢复,对颅脑损伤后内源性神经干细胞增殖分化有促进作用。【关键词】高压氧;颅脑损伤;神经干细胞;增殖分化基金项目:福州市卫生计生科研创新团队培育项目(2013.S.wtl);福建医科大学非直属附属医院科研发展专项课题(FZSl3002Z);福建省自然科学基金(2015J01498)Theeffectsofhyperbaricoxygentherapyonproliferationanddifferentiationofneuralstemcellsinrats诵tlItraumaticbraininjury拖增Yongkai,ZhangFan,ChenChunmei,WangChunhua,WeiHao,ZhouXiaohui,LiuChunjinDepartmentofNeurosurgery,theFirstHospitalofFuzhouCityAffiliatedFujianMedicalUniversity,Fuzhou350009,China(YangYK,ZhangF,WeiH,ZhouXH);HyperbaricOxygenRoom,theFirstHospitalofFuzhouCityaffiliatedFujianMedicalUniversity,Fuzhou350009,China(Liucj);DepartmentofNeurosur-伊可,UnionHospitalAffiliatedrujianMedicalUniversity,Fuzhou350001,China(ChenCM,WangCH)cDrre印on也,wo以^or:ZhangFan,Email:zhanffan0591@sina.com【Abstmct】ObjectiveToobservetheeffectsofhyperbaricoxygentherapyontheproliferationanddifferentiationofendogenousneuralstemcellsandneurologicalseverityaftertraumaticbraininjury.Meth-odsAdultWistarratswererandomlydividedintosham—operationgroup,traumaticbraininjurygroupandhyperbaricoxygentherapygroup.Animalmodelsoferaniocerebraltraumaweremadeusingtheim・provedfree—fallmethodintherats.NeuromotorfunctionofratswasassessedbasedonthemodifiedneuiD-logicalseverityscoresatdifferenttimes.Theproliferationanddifferentiationofneuralstemcellsofthebraintissuewasdetectedby5一bromo2’一deoxyuridine(5一BrdU)labelingfluorescenceimmunocyto-chemistryat1stday,7thdayand14thdayafterinjury.ResultsTheneurologicalseverityscoresinthetraumaticbraininjurygroupwere0and10.00±1.58at1stdaybeforeinjuryand1stdayafterinjury.Theneurologicalseverityscoresinthehyperbaricoxygentherapygroupwere0and10.33±2.13at1stdaybe—foreinjuryand1stdayafterinjury.TheneurologicalseverityscoresinthetraumaticbraininjurygroupandhyperbaricoxygentherapygrouphadnOstatisticaldifference(P>0.05).Theneurologicalseverityscores(4.674-0.84,2.85±1.91)inthehyperbaricoxygentherapygroupweresignificantlylowerthanthose(6.324-1.16,5.71±0.69)inthetraumaticbraininjurygroupat7thdayand14thdayafterinjury(P<0.05).Onlyfewof5一BrdUandNestinpositivecellswereobservedinhippocampusoft}Ietraumaticbrain万方数据史堡塞墼窆E叠盘查垫!!生!!旦箜箜鲞筮!!翅£垡!』堡翌!坚强:盟!!!些笪垫!!:!尘:!!:堕!:!!injuIygroup(1.0±O.3)andhyperbaricoxygentherapygroup(1.2±0.2)at1stdayafterinjury.The5一BrdUandNestinposifvecellsofthetraumaticbrainimrygroupandhyperbaricoxygentherapygroup岫toincreasefromthe7thComparedwiththe14thday(14.2±1.2,22.3±1.5)tothe14thday(9.6±0.7,13.8±1.4).day,the5一BrdUandNestinpositivecellssigniticantlyincreasedin7thday(P<injurygroup,the5一BrdUandNestinpositivecellssignificantly0.05).Comparedwiththetraumatii!brainincreasedinthehyperbaricoxygentherapygroupat7thdayand14thdayafterinjury(P<O.05).Condu-slonHyperbaricoxygentherapyisabletopromotetheneurologicalfunctionalrecoveryofratsaftertrau—maticbrainnonstherapyCallenhancetheproliferationanddifferentiationofendoge-neuralstemceHsaftertraumaticbraininjury.injury.Hyperbaricoxygen【Keywords】Hyperbaricanddi&rentiationPlanningHospitalsoxygen;Traumaticbraininjury;NeuralstemceHs;ProliferationFundprogrmn:TheCulturalProjectofInnovativeResearchTeaminFuzhouHealthandFamilySystem(2013一S—wtl);TheSpecialProjectonResearchandDevelopmentofNonAffiliatedofFujianMedicalUniversity(FZSl3002Z);NaturalScienceFoundationofFujianProvince(2015J01498)近年来研究结果表明,内源性神经干细胞终生存在于侧脑室室管膜下区(SVZ)和海马齿状回(DG)等脑内某些特定的区域。脑损伤后内源性神经干细胞开始增殖、分化,并游移到损伤部位,分泌各种神经营养因子等,诱导血管形成并建立新的突触联系HJ。刘海等‘21研究结果表明高压氧使大鼠脊髓损伤后内源性神经干细胞增殖、分化加强,脊髓损伤后的神经功能得到改善,提示高压氧的治疗作用可能与激活内源性神经干细胞的增殖有关。我们采用大鼠颅脑损伤模型,用高压氧干预颅脑损伤后大鼠,观察大鼠海马区内源性神经干细胞增殖分化。材料与方法由落体方法∞o上略进行改良制作大鼠脑损伤动物模型,将麻醉大鼠的头颅固定后,常规消毒铺巾,沿中线矢状切开头皮,剥离骨膜,显露右侧颅骨,用牙科钻以前囟前3.0mm,向右旁开3.0mm处为中心做一直径5.0mm的骨窗,将20g打击锤从40cm高度自由落下撞击安置在头颅部位硬膜上的撞垫,由撞垫将力传递至颅脑,造成局灶性脑损伤。术后用双氧水及生理盐水清洗创口,止血、缝合头皮,大鼠清醒后分笼喂养。该模型可按打击锤重量乘以落高来分级。4.高压氧治疗方法:首先用纯氧充分洗舱1060min后,在20rain内匀速加压至2.0ATA(0。2mPa)稳压rain,其问用纯氧通风10min,舱内氧浓度>96%。稳压结束后用20min匀速减压至常压出舱。每天1次,共14d。1.材料:5一溴脱氧尿嘧啶核苷(5-BrdU)购自Sigma公司;兔抗大鼠巢蛋白(Nesfin)抗体购自英国Abeam公司;小鼠抗5-BrdU购自Abcam公司;颅脑定位仪(深圳市瑞沃德生命科技有限公司);一80℃低温冰箱(美国Thermo公司);NOL.LSM710激光扫描共聚焦显微镜(德国CarlZeiss公司);Leitzl512病理组织切片机(德国Leitz公司);SHC2600/7500-8型医用空气加压氧舱(上海七零一所杨园高压氧舱有限公司)。2.实验动物及分组:健康清洁级雄性Wistar大鼠45只,体重300~400g,3—4个月龄,由上海斯莱克实验5.大鼠神经功能评估:在大鼠颅脑损伤前1d、伤后l、7、14d处死大鼠前应用改良神经功能评分(mNSS)表进行神经功能损伤评分,评分标准参见文献[4],该量表通过运动实验、感觉实验、平衡木实验等反射丧失和不正常运动,综合评价神经系统损伤的严重程度,评分在13—18分为重度损伤;7—12分为中度损伤;1~6分为轻度损伤。本实验颅脑损伤组及高压氧治疗组中将mNSS评分为7~12分的大鼠列为研究对象。6.5-BrdU标记及组织免疫荧光双标记染色:高压氧治疗后分别于1、7、14d处死大鼠。处死前2d开始腹腔注射5-BrdU(50mg/kg)每天2次,每次问隔8h。取脑标本时用4%多聚甲醛灌流后,再将脑置于4%多聚甲醛中浸置4—6h后,取海马齿状回脑组织用磷酸盐缓冲液(PBS)漂洗,经乙醇常规脱水,二甲苯透明后,浸蜡包埋,连续厚5Ixm切片,组织切片按免疫组织化学染色操作步骤完成后使用激光共聚焦显微镜采集实验结果。参照Kuhn等bo和Costa等M1方法,计算双标阳性细胞数,每个亚组5只大鼠,每只大鼠取非连动物有限责任公司提供,许可证号:SCXK(沪)2012—0002。采用完全随机设计方法将大鼠分为3个组,分别为:(1)假手术组(/7,=15):仅切开头皮和颅骨开窗而不致脑损伤;(2)颅脑损伤组(/'t=15):按颅脑损伤模型方法建立;(3)高压氧治疗组(//,=15):大鼠颅脑损伤模型成功后3h内进行高压氧治疗,每日1次,连续14d。以上3组根据颅脑损伤后处死大鼠的时问(颅脑损伤后1、7、14d)随机分为3个亚组,每个亚组5只大鼠。3.大鼠颅脑损伤模型的制作:在传统的Feeney自万方数据虫堡塞墼窆}叠苤查!Q!垒生!!旦复箜鲞复!!塑g堕!』星婴量!强:堕!堡坚堂!垫!鱼:!尘:垫,№:!!续的3张切片,每张切片选取2个视野计数细胞。7.统计学方法:应用SPSS18.0统计软件分析,计量资料以均数±标准差(面±s)表示,各组间比较采用方差分析,两两比较采用SNK—q检验,以P<0.05为差异有统计学意义。结果表23组大鼠在不同时间5-BrdU/Nestin双标阳性细胞数比较(个,n=15,互±S)注:5-BrdU:5-溴脱氧尿嘧啶核苷;Nestin:巢蛋白;与颅脑损伤组比较,ap<O.05;与伤后7d比较,“P<0.051.高压氧对大鼠颅脑损伤后神经功能恢复程度的影响:颅脑损伤组和高压氧治疗组大鼠在伤后1、7、14明,在颅脑损伤后7d和14d时,神经功能缺损较前均有一定程度的改善,高压氧治疗组比颅脑损伤组改善明显,提示颅脑损伤可诱导一定数量的神经元再生,高压氧促进了神经元的再生,这可能与大鼠颅脑损伤后内源性神经干细胞增殖有关。5一BrdU是胸腺嘧啶核苷的类似物,当细胞处于d的神经功能缺损评分均高于伤前1d,随着时间延d长神经功能缺损评分逐渐降低。在伤前1d、伤后1时,颅脑损伤组和高压氧治疗组神经功能缺损评分差异无统计学意义(P>0.05),伤后7d和14d时,高压氧治疗组评分显著低于颅脑损伤组(P<0.05),提示高压氧治疗组大鼠神经功能恢复较快,见表l。表13组大鼠不同时间神经功能缺损评分比较(分,n=15,孟±s)DNA合成期(S期)时,代替胸腺嘧啶,掺人到新合成的DNA中,可作为增殖细胞的标志物。Nestin是成熟神经元所特有的核内蛋白,免疫荧光5一BrdU/Nestin双标阳性细胞可以反映新增殖的内源性神经干细胞。本研究结果显示在伤后7d和14d,高压氧组比颅脑损伤组大鼠海马区有更多神经干细胞增殖;还可以看出内源性神经干细胞的增殖分化,在第7天增殖达到高峰,而后降低。本研究结果表明,高压氧能改善颅脑损伤大鼠神经功能缺损,促进海马区内源性神经干细胞的增殖分化,在临床工作中颅脑损伤患者早期进行高压氧治疗效果较好,可能与上述结论有关。参考文献[1]DhivyaaA,DeborahbetsofneuralstemAL,Ryan注:与颅脑损伤组比较,8P<O.052.高压氧对大鼠颅脑损伤后海马区神经干细胞增殖的影响:激光共聚焦显微镜观察,5-BrdU/Nestin荧光染色切片中,四甲基异硫氰酸罗丹明(TRITC)标记的5-BrdU阳性细胞呈红色,异硫氰酸荧光素(FITC)标记的Nestin阳性细胞呈绿色,5-BrdU/Nestin双标阳性细胞显示为黄色。检测结果显示,假手术组大鼠海马区没有发现5-BrdU/Nestin双标阳性细胞;在颅脑损伤后1d时,颅脑损伤组和高压氧治疗组海马区仅有少量的5-BrdU/Nestin双标阳性细胞,在伤后第7天及第14天海马区5-BrdU/Nestin双标阳性的细胞数明显增多,且伤后7d较伤后14d增多(P<0.05),提示颅脑损伤组和高压氧治疗组大鼠海马区神经干细胞增殖在第7天为增殖高峰期。与颅脑损伤组比较,高压氧治疗组在伤后第7天及第14天双标阳性的细胞数明显增多(P<0。05),提示高压氧治疗组大鼠海马区增殖的神经干细胞比颅脑损伤组明显增多,见表2。讨论JF,eta1.BraininjuryexpandsthetheSVZbynunl—cellsandprogenitorsinenhancingtlleirresponsivenesstoEGF[J].AanNeuro,2009,l(2):95一11】.DOI:10.1042/AN20叫>0002.[2]刘海,王忠诚,安沂华,等.高压氧对大鼠脊髓损伤后内源性神经干细胞的诱导作用[J].中国康复理论与实践,2006,12(5):369—371.LiuH。WangZC,AnYH,eta1.Inductionofendogenousneuralstemafterhalfcut—offofspinalcordinratscellswithhyperbaricoxygenRehabilTheoryPractice,2006,12(5):369-371.[J].ChinJDOI:10.3969/j.isan.1006-9771.2006.05.001.[3]FeeneyDM,BoyesonMG,LinnRT,eta1.ResponsesMethodologytocorticalinjury:andlocaleffectsofcontusionsintherat[J].BrainRes,1981,211(1):67177.[4]ChenJ,SanbergumbilicalcordDOI:10.1016删-8993(81)90067-6.PR,LiY,eta1.Intravenousadministrationofhumm:bloodreducesbehavioraldeficitsafterstrokeinrats[J].Stroke,2001,32(11):2682-2688.DOI:lO.1161/hsl101.098367.[5]KuhnHG,Dickinson—AnsonH,GageFH.Neurogenesisinthedentategyrusoftheadultrat:Age—relateddecreaseofneuronalprogenitor.pro・mNSS是根据运动、感觉、平衡能力及生理反射对大鼠各项生理功能进行等级评分,正常记0分,异常者根据严重程度记l一6分,各项累加,总分最高18分,分值越高表示神经功能损害越严重。本实验的结果表liferation[J].JNeurosci,1996,16(6):2027-2033.[6]CostaSR,KenyBR,BardgettRD,eta1.Exploitationofimmunofluores-eont:eforthequantificationandeharacterizationofsmallnumbersofpas.teuriaend∞poms[J].FEMSMierobiolEcol,2006,58(3):593-600.(收稿日期:2016-06—10)DOI:http://dx.doi.org/lO.1111/i.1574-6941.2006.00188.X.万方数据