Plumbagin通過Nrf-2的上調來抑制鼠脊髓損傷后氧化應激及炎性反應的實驗研究.pdf

1、研究目的：
　　脊髓損傷(spinal cord injury，SCI)可引起難以恢復的神經(jīng)功能損害。在脊柱骨折脫位損傷中多見。脊髓損傷的病理生理過程包括兩個重要階段，第一個時間段是機械的直接損傷階段，直接的機械暴力作用于脊髓組織導致脊髓的不可逆性損傷，暴力瞬間完成，迅速造成脊髓組織水腫、出血、局部缺血、電解質紊亂等病理生理變化。第二個時間段屬于繼發(fā)性損傷階段。它的影響廣泛并且深遠，是由一系列的生化改變組成。其中氧化應激反應及炎性

2、反應是脊髓損傷后繼發(fā)性破壞的兩大主要生化過程，兩者對機體細胞的毒害作用是巨大的。一般情況下直接暴力所導致的原發(fā)性損傷是無法避免的，很難去干預。但是對于脊髓損傷后的繼發(fā)性損害是可以做出有效的干預的。這也是目前脊髓損傷研究領域里的研究熱點。Plumbagin具有超強的抗氧化能力，是一個潛在的抗氧化劑。它在抗癌、抗炎、止痛方面發(fā)揮著十分重要的作用。脊髓損傷時，應用Plumbagin是否能夠發(fā)揮其抗氧化能力，目前還沒有類似的研究報道。創(chuàng)立了一個

3、脊髓撞擊損傷的大鼠動物模型，用來觀察Plumbagin對脊髓損傷后BBB評分、尼氏小體染色、氧化應激反應、脂質過氧化產(chǎn)物、機體內(nèi)抗氧化蛋白酶、促炎細胞因子及細胞質、細胞核內(nèi)轉錄因子的影響，以深入地明確Plumbagin在脊髓損傷繼發(fā)性損傷中的神經(jīng)保護作用及其相關機制。
　　研究方法：
　　1.動物
　　雄性威斯塔大鼠，體重在180-210g之間。由山東大學動物實驗中心提供。嚴格按照中國動物研究協(xié)會相關規(guī)定完成實驗流程操

4、作。實驗動物自由進食。飼養(yǎng)動物條件（室溫:22±1℃;12hr-12hr光/暗周期;濕度60-70％）。
　　2.大鼠脊髓損傷模型創(chuàng)立、分組及取材
　　大鼠被隨機地分成3組:1、雄性大鼠假手術組，接受假手術。2、脊髓損傷組，接受人工誘導的脊髓損傷，并腹腔內(nèi)打入生理鹽水。3、脊髓損傷治療組，接受人工誘導的脊髓損傷，并腹腔內(nèi)注射Plumbagin(20mg/kg)，損傷第一天注射一次，隨后連續(xù)注射9天。在脊髓損傷后的第1天、第3

5、天、第5天和第10天，通過BBB評分及斜板傾斜實驗對大鼠神經(jīng)運動能力進行評價。根據(jù)各部分實驗要求選擇Plumbagin用藥時間及相應的時間點進行動物處死和取材。
　　在手術之前所有的大鼠均禁飲食12h，禁水4h，整個手術過程中注意實驗動物的保暖，所有操作均在無菌條件下進行，應用10％水合氯醛(3.5ml/kg)麻醉。麻醉成功后，取大鼠背側的后正中線做切口，剝離兩側的肌肉，顯露T8-T10椎板，切除椎板，注意避免損傷下方的硬膜，應用

6、底部直徑為1.5mm，重量為10g擊錘，從2.5cm高度自由墜落，撞擊T9段的大鼠脊髓，導致大鼠脊髓損傷，碰擊后將重錘迅速離開。脊髓及周圍軟組織行注射抗生素處理，由內(nèi)向外逐層縫合關閉刀口。假手術組只是單一切除椎板，對大鼠的脊髓不做任何處理。大鼠脊髓損傷模型建立成功的指標:脊髓損傷的部位出現(xiàn)充血、水腫，撞擊瞬間老鼠尾巴擺動，下肢撲動，明顯軟癱，大鼠清醒后下肢感覺、功能障礙。術后常規(guī)皮下注射慶大霉素(12mg/kg)預防感染。保持干燥，按摩

7、促進排尿，直至大鼠自主排尿。
　　3.Niss1小體染色
　　在第10天取材測定。將制備好的脊髓組織石蠟切片置入二甲苯中脫蠟5-10min，三次。前后經(jīng)無水乙醇、90％乙醇、70％乙醇脫水。置入蒸餾水浸泡2min。置入尼氏(Niss1)染色液染色。蒸餾水洗2遍，置入95％酒精5秒，70％的酒精洗2遍。封片處理，觀察鏡下尼氏小體情況。
　　4.損傷脊髓組織ROS測定
　　在脊髓損傷后的第1天、第3天、第5天和第10

8、天取材測定。選擇DCFH-DA做為ROS監(jiān)測的探針，在ROS存在時，DCFH被活性氧氧化為強綠色熒光物DCF(dichlorofluorescein)，其熒光在激發(fā)波長502nm，發(fā)射波長530nm附近有最大波峰，強度是跟細胞內(nèi)的ROS呈正比，反應ROS的活性水平。本次實驗激發(fā)波長485nm，發(fā)射波長525nm。
　　5.損傷脊髓組織TBARS測定
　　在脊髓損傷后的第1天、第3天、第5天和第10天取材測定。取損傷脊髓組織勻

9、漿，上清液留用。使用TBARS活力測定試驗盒，按照操作手冊步驟加樣，523nm波長，測定OD值，說明書公式計算數(shù)值，結果應用nM TBARS/mg單位表達。
　　6.損傷脊髓組織GSH測定
　　在脊髓損傷后的第1天、第3天、第5天和第10天取材測定。取損傷脊髓組織勻漿，上清液留用。按照GSH測定試劑盒說明書步驟加樣，混均勻，靜置5min，412nm處，測量OD值。套入公式計算，結果應用nmoles of GSH/mg表示。<

10、br>　　7.損傷脊髓組織CAT測定
　　在脊髓損傷后的第1天、第3天、第5天和第10天取材測定。取損傷脊髓組織勻漿，上清液留用。按照CAT活力測定試劑盒步驟分別加入樣本及底物后測量OD值，套入公式計算CAT活力。
　　8.損傷脊髓組織總SOD活性測定
　　在脊髓損傷后的第1天、第3天、第5天和第10天取材測定。取損傷脊髓組織勻漿，上清液留用。按照SOD活力測定試劑盒步驟加樣。37℃孵育30min，560nm測量吸光度

11、。根據(jù)公式計算SOD活力。
　　研究結果：
　　1.大鼠脊髓撞擊損傷模型建立成功
　　三組大鼠手術前的BBB評分都是21分，脊髓損傷的大鼠清醒后后肢癱瘓不能活動，靠前肢移動身體。組Ⅱ脊髓損傷組及組Ⅲ脊髓損傷+plumbagin治療組術后BBB評分為0級，組Ⅰ假手術組術后會出現(xiàn)運動緩慢，均在術后4-5天后恢復正常，BBB評分達到21分。
　　2.BBB評分、斜板實驗角度改善情況及尼氏小體染色情況
　　實驗結果

12、發(fā)現(xiàn)假手術組評分基本正常;脊髓損傷組評分明顯差于假手術組(P＜0.05);Plumbagin治療組評分明顯高于脊髓損傷組(P＜0.05)，但仍低于單純開窗組。本實驗中假手術組爬行角度是基本正常的，但脊髓損傷組的爬行角度要明顯低于假手術組(P＜0.05)。Plumbagin治療組的爬行角度要顯著高于脊髓損傷組(P＜0.05)，但仍低于假手術組。尼氏小體染色結果發(fā)現(xiàn):單純開窗組尼氏體在形態(tài)上正常，脊髓損傷組在脊髓損傷后day10可見尼氏體稀

13、疏、崩解消失，染色變淺，模糊不清，神經(jīng)元腫脹、萎縮或壞死，Plumbagin治療組在脊髓損傷后day10可見尼氏體在數(shù)量上較少外，其余皆和假手術組相似。
　　3.ROS及LP反應程度的檢測結果
　　本實驗探索了Plumbagin是否能夠抑制脊髓損傷組織內(nèi)ROS的表達水平及脂質過氧化反應程度。實驗發(fā)現(xiàn)脊髓損傷組和Plumbagin治療組在傷后Day1即可見ROS活性明顯上升，在傷后Day5達高峰，然后逐步回落，Day10時仍明

14、顯高于單純開窗組(P＜0.05)。Plumbagin治療組與脊髓損傷組相比，ROS活性在各時間分布點均明顯降低(P＜0.05)。脊髓組織TBA含量變化:脊髓損傷組和Plumbagin治療組的TBA含量在SCI后迅速上升，day1達高峰，其后開始下調，但Day10時仍明顯高于假手術組(P＜0.05)。Plumbagin治療組與脊髓損傷組相比，TBA含量在各時間點均明顯降低。(P＜0.05)。
　　4.機體內(nèi)各抗氧化成分的檢測結果

15、r>　　二相抗氧化酶是非常關鍵的蛋白酶，它們是由Nrf-2/ARE通路進行調度，并且在氧化應激時對機體起著主要的保護作用。為了探討Plumbagin對脊髓損傷引起的體內(nèi)氧化成分與抗氧化成分之間的失衡所起的作用，測定了一些氧化還原酶的活性如:GSH，CAT，SOD，GSH-Px，GST及NQO1。實驗結果發(fā)現(xiàn)，SCI后，脊髓損傷組的抗氧化酶活性明顯下調，其后逐步開始上升，但Day10時仍明顯低于假手術組(P＜0.05)。Plumbagin

16、治療組與脊柱損傷組相比，抗氧化酶的活性在各時間點均明顯升高(P＜0.05)。
　　5.Plumbagin對脊髓損傷引起的炎性因子的影響
　　脊髓損傷后局部的炎性物質水平是顯著升高的。理論上Plumbagin是可以通過抑制NF-κB通路來減輕SCI后的炎性反應的。實驗結果也顯示，與假手術對照組相比，脊髓損傷組的炎性因子（TNF-α，IL-1β）的表達水平是顯著上調的。另外與單純脊髓損傷組相比，應用Plumbagin組的炎性因子

17、（TNF-α，IL-1β）的表達水平是顯著下調的。
　　研究結論：
　　1.Plumbagin能夠改善大鼠脊髓損傷模型的后肢運動能力的BBB評分及斜板實驗角度。
　　2.Plumbagin能改善大鼠脊髓損傷模型的尼氏染色病理改變。
　　3.Plumbagin可以通過降低活性氧及脂質過氧化物來起到神經(jīng)保護作用。
　　4.Plumbagin能夠通過上調非酶氧化物GSH及其他抗氧化蛋白酶如CAT、SOD、GSH-