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文檔簡(jiǎn)介
1、隨著全球氣候的變暖,高溫導(dǎo)致的神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂越來(lái)越多見(jiàn)。熱應(yīng)激環(huán)境下,當(dāng)人體維持熱平衡的汗液蒸發(fā)降溫超過(guò)環(huán)境中的最大蒸發(fā)量時(shí),體內(nèi)熱量蓄積,下丘腦調(diào)節(jié)熱蓄積和熱消散平衡失敗,人體的熱平衡被破壞,體核溫度持續(xù)升高,導(dǎo)致中暑高熱、虛脫。軍隊(duì)的日常訓(xùn)練及實(shí)戰(zhàn)常處在高溫環(huán)境中,某些特殊兵種(如坦克兵、防化兵)要長(zhǎng)期在高溫環(huán)境下生活、工作。此外,由于疾病導(dǎo)致體溫過(guò)高或持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的發(fā)熱等情況的存在,致使中署、熱痙攣、熱衰竭等疾病更易發(fā)生,出現(xiàn)頭
2、痛、驚厥、昏迷等癥狀。因此,研究高溫應(yīng)激對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)損害機(jī)制,從而研制和開發(fā)出各種保護(hù)技術(shù)和設(shè)備,就具有重要的軍事意義和應(yīng)用價(jià)值。 從低等動(dòng)物細(xì)菌到高等動(dòng)物人類,受高溫作用后均可發(fā)生熱應(yīng)激反應(yīng),此反應(yīng)的特點(diǎn)是選擇性合成一組多肽——熱休克蛋白(HSPs),它是一種保護(hù)機(jī)體的蛋白,由細(xì)胞核內(nèi)高度保守的熱應(yīng)激基因編碼的產(chǎn)物。HSPs一般按照其相對(duì)分子質(zhì)量的大小進(jìn)行分類,其中HSP70在熱應(yīng)激中升高最顯著,作用也最大。 盡管存
3、在爭(zhēng)議,多項(xiàng)研究表明高溫可導(dǎo)致不同程度的腦損傷,而神經(jīng)元的細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)改變則被認(rèn)為是最終導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞死亡的微觀基礎(chǔ)。細(xì)胞骨架按纖維直徑的大小可分為微管、微絲、中間纖維以及纖維網(wǎng)。微絲是由α-tubulin和β-tubulin異二構(gòu)體形成的原微絲構(gòu)成,是神經(jīng)元骨架蛋白重要的組成部分。細(xì)胞骨架的完整性對(duì)維持神經(jīng)系統(tǒng)正常生理功能具有至關(guān)重要的作用。 因此詳細(xì)了解熱應(yīng)激對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的損傷機(jī)制,以及HSPs在此過(guò)程中的作用,可以為尋找熱應(yīng)激
4、損傷神經(jīng)系統(tǒng)的保護(hù)性方法和技術(shù)提供有益的思路。目前的研究表明高溫可導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育畸形,記憶力下降,而在體外培養(yǎng)的神經(jīng)元上,這方面的報(bào)道較少。本研究旨在體外培養(yǎng)神經(jīng)元高溫?fù)p傷模型的基礎(chǔ)上,探討高溫?fù)p傷后神經(jīng)元的形態(tài)、骨架蛋白及HSP70的改變,初步探討HSP70的神經(jīng)元保護(hù)作用,希望能為高溫導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)損傷的機(jī)制及治療做一些有益的基礎(chǔ)工作。 本實(shí)驗(yàn)在建立的小鼠大腦皮質(zhì)神經(jīng)元高溫?fù)p傷模型基礎(chǔ)上,將培養(yǎng)的皮質(zhì)神經(jīng)元分為未經(jīng)高溫處理的
5、對(duì)照組、高溫處理的實(shí)驗(yàn)組,采用倒置顯微鏡、免疫熒光雙標(biāo)記法結(jié)合激光共聚焦掃描等方法,觀察對(duì)照組及處理組各溫度下?lián)p傷的神經(jīng)元的形態(tài)學(xué)、骨架蛋白β-tubulin和HSP70的表達(dá)變化。本次實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果如下: [1]光鏡觀察:在倒置顯微鏡下,正常神經(jīng)細(xì)胞經(jīng)胰蛋白酶消化后呈圓形。接種培養(yǎng)后10h,胞體增大呈圓形或橢圓形,分散的神經(jīng)細(xì)胞開始貼壁。24h后大部分神經(jīng)細(xì)胞貼壁,突起延長(zhǎng),開始相互連接。7d后細(xì)胞光暈明顯,胞體飽滿并聚集成團(tuán),
6、細(xì)胞團(tuán)間有粗大的突起并相互連接,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)稠密。處理組高溫后漂浮細(xì)胞增加,神經(jīng)細(xì)胞數(shù)目減少,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)稀疏,有的細(xì)胞突起漂浮,有的失去突起,呈圓形或橢圓形。這種形態(tài)改變溫度越高越明顯。 [2]激光共聚焦顯微鏡觀察:高溫處理組38、39、40、41、42℃熱刺激后β-tubulin熒光強(qiáng)度低于正常對(duì)照組,且溫度愈高,降低愈明顯。HSP70熒光強(qiáng)度呈鐘形分布,39℃最高,37℃、42℃最低。高溫時(shí)間組39℃刺激后不同恢復(fù)時(shí)間點(diǎn)(0,2,
7、6,24,72h)神經(jīng)元β-tubulin熒光強(qiáng)度均低于對(duì)照組,且隨恢復(fù)時(shí)間延長(zhǎng)β-tubulin熒光強(qiáng)度值逐漸升高。高溫時(shí)間組39℃刺激后不同恢復(fù)時(shí)間點(diǎn)(0,2,6,24,72h)HSP70熒光強(qiáng)度均高于對(duì)照組。且隨恢復(fù)時(shí)間的延長(zhǎng)HSP70熒光強(qiáng)度值先升高后降低,于2h時(shí)達(dá)高峰,24h仍維持在較高的水平。 [3]熒光顯微鏡觀察:高溫時(shí)間組39℃刺激后,HSP70蛋白由細(xì)胞漿轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核內(nèi)聚集,停止刺激后再逐漸轉(zhuǎn)移回細(xì)胞漿中。
8、 本次實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下: [1]高溫刺激會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)元形態(tài)和軸突發(fā)生變化,出現(xiàn)神經(jīng)元凋亡或死亡,溫度越高損傷越嚴(yán)重。 [2]神經(jīng)元熱損傷中骨架蛋白β-tubulin發(fā)生了變化,可能發(fā)生了蛋白的解聚、錯(cuò)折疊,部分可能發(fā)生了變性。但隨著恢復(fù)時(shí)間的延長(zhǎng),這些骨架蛋白又重新聚合、正確折疊,變性的蛋白降解。 [3]體外培養(yǎng)的神經(jīng)元在正常溫度和高溫環(huán)境中均有HSP70表達(dá)。高溫刺激后HSP70的表達(dá)明顯高于正常溫度。這可能是
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