神经甾体对缺血性脑损伤的保护作用及其机制的研究

论文摘要

随着国民经济的发展和医疗保健事业的健全，我国已进入一个高龄化社会。脑血管疾病的死亡率已居死亡病因的第三位，而至今仍缺乏有效的预防和治疗措施。脑血管疾病的死亡率和致残率之所以很高，是因为哺乳类动物的中枢神经元对缺血的耐受性非常低，而且再生能力又相当差，所以如何更有效地保护缺血引起神经元死亡，一直是基础和临床医学研究的焦点。神经甾体是指中枢神经元自身合成的一类甾体激素。脱氢表雄酮（dehydroepiandrosterone，DHEA）和脱氢表雄酮硫酸盐（dehydroepiandrosterone sulfate，DHEAS）是中枢神经系统中含量最丰富、活性最强的神经甾体之一。研究证明，DHEA和DHEAS能增强大鼠的学习记忆功能和改善高龄大鼠的记忆力减退。临床资料表明，DHEAS的脑内浓度随着加龄逐渐降低，与老年性痴呆症（包括阿尔茨海默病和血管性痴呆）的发病呈负性相关。目前DHEA已广泛用于雄激素不足的替代治疗，但是在预防和治疗缺血性脑损伤和阿尔茨海默病的临床前期试验中未得到一致的结果。本课题将进一步深入研究DHEA和DHEAS对缺血性脑损伤的保护作用、有效时间窗及其调控分子机制，为DHEA和DHEAS能更有效地应用于缺血性脑损伤的治疗提供理论依据。早期的研究发现，短暂性不完全脑缺血损伤大鼠海马CA1区的长时程增强（Long-term potentiation，LTP）诱导，降低N-甲基-D-天门冬氨酸（N-methyl-D-aspartate，NMDA）受体亚基NR2B的酪氨酸磷酸化水平，提示下调NMDA受体的表达可能是LTP损伤的主要原因之一。我们的前期研究证明，DHEAS通过激活sigma-1（σ1）受体能上调NR2B酪氨酸磷酸化水平。因此，本课题提出DHEAS能改善脑缺血导致的NR2B酪氨酸磷酸化水平下降，又可能恢复缺血后NMDA受体依赖性LTP诱导的研究设想。通过双侧颈总动脉20分钟夹闭（two-vessels occlusion，2VO）制备不完全脑缺血大鼠模型，并在脑血流再灌注3h后开始进行连续3天的DHEAS（20mg／kg）皮下给药，或在缺血后第4天进行DHEAS（50μM）急性脑片给药。脑缺血后第4天的检测结果显示，2VO-大鼠海马CA3-CA1突触传递LTP诱导障碍，NMDA受体亚基NR2B的酪氨酸磷酸化水平下降。脑血流再灌注3h后的DHEAS连续3天给药能改善脑缺血引起的NR2B酪氨酸磷酸化水平下降，恢复LTP诱导。σ1受体特异性拮抗剂NE-100能阻止DHEAS对NR2B酪氨酸磷酸化水平以及LTP诱导的保护作用。同时，我们发现孕酮（progesterone，PROG）通过拮抗σ1受体，能阻止DHEAS对脑缺血损伤LTP的保护作用。上述结果证明，DHEAS通过激活σ1受体，上调NR2B酪氨酸磷酸化水平，能改善脑缺血导致的NMDA受体功能下调，从而恢复NMDA受体依赖性LTP的诱导。DHEA被认为是重要的神经营养因子，但是整体和离体研究就DHEA对缺血性脑损伤的作用目前仍未有明确的结果。有研究报道，DHEA能阻止谷氨酸引起的海马神经元死亡，又能促进NMDA受体的钙离子内流，提示DHEA对缺血性脑损伤可能有的神经保护和神经毒性作用是导致临床治疗效果不一致的原因。本研究通过改变DHEA在脑缺血再灌流后不同时间点的给药，观察DHEA在缺血再灌不同阶段所起的作用，拟阐明DHEA对缺血性脑损伤可能有的神经保护和神经毒性作用。通过确定DHEA作用的时间窗，希望能提高DHEA对脑卒中治疗的成功率，降低脑卒中的死亡率和致残率。在成年雄性SD大鼠，采用双侧椎基底动脉电凝和双侧颈总动脉夹闭10min的方法，制备全脑缺血再灌注的（four-vessels occlusion，4VO）大鼠模型。在缺血前、后1小时，或再灌注3、4、6、12、24、36、48及72小时后分别进行一次DHEA（40mg／kg）给药。再灌注后第3天开始进行“Morris”水迷宫测试，第7天检测海马CA1突触功能，并分别计数海马CA1锥体神经元和齿回颗粒细胞。4VO-大鼠海马CA1区有20％的锥体神经元死亡、CA3-CA1突触传递和LTP诱导损伤、记忆功能减退。重要的是在脑缺血前或后1h的DHEA给药加重海马CA1神经元死亡。而在再灌注3-48h期间内，与DMSO处理的4VO大鼠相比，DHEA给药可显著减少神经元死亡，恢复LTP诱导，并改善记忆功能损伤。DHEA的神经损伤和神经保护双向作用都能被σ1受体拮抗剂NE-100所阻断。上述结果提示在全脑缺血再灌注的大鼠海马CA1区，DHEA通过激活σ1受体在缺血再灌流急性期有神经毒性作用，随后出现宽的有效时间窗的神经保护作用。综上所述，DHEA和DHEAS对缺血性脑损伤都具有神经保护作用。根据作用机制的不同，我们提出DHEAS对局灶性脑缺血所致的记忆功能减退有改善作用，而DHEA对脑缺血引起神经元死亡有保护作用。但是由于DHEA和DHEAS都能增加NMDA受体的钙离子内流，所以在脑缺血急性期使用将会出现神经毒性作用，加重脑损伤。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一部分:DHEAS对不完全脑缺血损伤海马长时程增强诱导的保护作用及其分子机制
• 前言
• 材料和方法
• 结果
• 讨论
• 小结
• 参考文献
• 第二部分:DHEA对缺血性神经元损伤的保护和毒性双向作用
• 前言
• 材料和方法
• 结果
• 讨论
• 小结
• 参考文献
• 附录
• 发表论文及获奖情况
• 致谢
• 综述及参考文献