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槲皮素通过调节谷氨酸能和突触信号通路减轻缺血性中风诱导的神经退行性变

期刊:heliyonDOI:10.1016/j.heliyon.2024.e28016

这篇文档属于类型a,即报告了一项原创研究。以下是针对该研究的学术报告:

主要作者及研究机构

本研究的主要作者包括Fawad Ali Shah、Faisal Albaqami、Abdullah Alattar、Reem Alshaman、Sawsan A. Zaitone、Attia M. Gabr、Abdel-Moneim Hafez Abdel-Moneim、Mohamed El Dosoky和Phil Ok Koh。他们分别来自沙特阿拉伯的Prince Sattam bin Abdulaziz University、University of Tabuk、Qassim University、Imam Abdulrahman Bin Faisal University,埃及的Suez Canal University、Mansoura University,以及韩国的Gyeongsang National University。该研究于2024年3月20日发表在期刊Heliyon上。

学术背景

本研究的科学领域为神经科学和药理学,聚焦于缺血性中风(ischemic stroke)及其相关的神经退行性病变。缺血性中风是由于脑部血流中断导致的缺氧和营养不足,主要影响大脑皮层和纹状体,引发神经退行性病变。尽管已有多种治疗方法,但其疗效有限且存在副作用。因此,研究者探索了槲皮素(quercetin)作为一种潜在的神经保护剂在缺血性中风中的作用。槲皮素是一种强效抗氧化剂,已被证明在多种缺血模型中具有保护作用。本研究旨在探讨槲皮素是否通过调节谷氨酸能(glutamatergic)和突触信号通路来减轻缺血性中风引起的神经退行性病变。

研究流程

研究分为多个步骤,具体如下:

  1. 动物分类与药物处理
    使用体重190-230克、年龄8-9周的雄性SD大鼠作为研究对象。大鼠被随机分为四组:假手术组(sham)、中脑动脉闭塞组(MCAO)、槲皮素治疗+MCAO组(Qur+MCAO)、槲皮素治疗+假手术组(Qur+sham),每组13只。槲皮素的剂量为10 mg/kg。

  2. 中脑动脉闭塞手术(tMCAO)
    采用先前实验室的tMCAO手术方法。手术中,麻醉大鼠并保持体温稳定,通过颈部分离右侧颈总动脉(CCA),并阻断中脑动脉(MCA)90分钟。所有动物在再灌注72小时后被安乐死以收集组织样本。

  3. 神经行为测试
    在手术前对大鼠进行至少3天的训练。在手术后24、48和72小时进行行为评估,采用改良的28点神经评分系统评估感觉运动功能。

  4. 脑含水量测定
    收集脑样本后,立即称重以测定脑含水量,随后将样本在120°C下干燥6-8小时。

  5. 蛋白质印迹分析(Western Blot)
    使用裂解缓冲液裂解样本,测定蛋白质浓度。每个样本取30 μg蛋白质进行电泳,使用特异性抗体检测NR2A、NR2B、GluR1、CRMP2等蛋白质的表达水平。

  6. 免疫组织化学和免疫荧光
    使用旋转切片机切割4 μm厚的冠状脑切片,进行免疫组织化学和免疫荧光染色,检测PSD95、NR2B等蛋白质的表达和定位。

  7. 氧化应激测定
    从皮层区域提取样本,使用2’,7’-二氯荧光素二乙酸盐(DCFHDA)检测活性氧(ROS)水平,并通过硫代巴比妥酸(TBA)测定脂质过氧化(LPO)水平。

  8. 统计分析
    数据以均值±标准误表示,使用GraphPad Prism 5软件进行统计分析,显著性差异设定为p < 0.05。

主要结果

  1. 神经退行性病变评估
    MCAO组大鼠表现出严重的神经功能缺损,而槲皮素治疗显著改善了这些缺陷。MCAO组大鼠的脑水肿显著增加,槲皮素治疗显著减轻了水肿。此外,MCAO诱导的皮层神经元凋亡在槲皮素治疗后显著减少。

  2. NMDA受体信号通路
    MCAO显著降低了NR2A和NR2B的表达,槲皮素治疗恢复了这些蛋白质的表达。槲皮素还增加了PSD95的表达,进一步支持了其通过NR2A/PSD95相互作用促进神经元存活的机制。

  3. MAPK家族蛋白表达
    MCAO显著增加了p38和JNK的磷酸化水平,槲皮素治疗有效抑制了这些变化,表明其通过抑制MAPK信号通路减轻了缺血性损伤。

  4. CRMP2通路
    MCAO导致CRMP2的降解和磷酸化水平增加,槲皮素治疗显著抑制了这些变化,表明其通过调节CRMP2通路促进了神经突生长和神经元存活。

  5. 氧化应激
    MCAO显著增加了ROS和LPO水平,槲皮素治疗显著降低了这些氧化应激标志物的水平,表明其具有显著的抗氧化作用。

结论

本研究表明,槲皮素通过调节谷氨酸能信号通路、抑制氧化应激和炎症反应,显著减轻了缺血性中风引起的神经退行性病变。槲皮素通过增加NR2A/PSD95相互作用、抑制MAPK信号通路、调节CRMP2通路等多种机制,发挥了神经保护作用。这些发现为槲皮素作为缺血性中风治疗的潜在药物提供了重要的科学依据。

研究亮点

  1. 重要发现
    槲皮素通过多种途径减轻了缺血性中风引起的神经损伤,特别是在调节谷氨酸能信号通路和抑制氧化应激方面表现出显著效果。

  2. 方法创新
    研究采用了多种实验方法,包括神经行为测试、蛋白质印迹分析、免疫组织化学和免疫荧光染色,全面评估了槲皮素的神经保护作用。

  3. 研究对象的特殊性
    研究聚焦于缺血性中风这一全球性的健康问题,探索了槲皮素作为一种天然抗氧化剂的潜在治疗价值。

其他有价值的内容

研究还探讨了槲皮素在调节突触可塑性和神经元存活中的具体机制,为进一步开发针对缺血性中风的治疗策略提供了新的思路。此外,研究团队还强调了槲皮素在多种缺血模型中的广泛保护作用,为其在临床中的应用提供了理论支持。

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