文摘

本研究旨在调查脑源性神经营养因子(BDNF)是否可以调节局部脑缺血性中风的炎症。老鼠受到缺血,使右侧大脑中动脉闭塞(MCAO) 2小时。老鼠被随机分配控制、脑源性神经营养因子和抗体组。评估在炎症细胞、细胞因子和转录因子水平与免疫荧光、酶联免疫吸附试验,实时qPCR,分别和电泳迁移率改变分析。外源性脑源性神经营养因子显著提高运动感觉、感觉运动功能和vestibulomotor函数,虽然BDNF没有减少梗塞体积。外源性脑源性神经营养因子的激活和实验小胶质细胞在大脑。脑源性神经营养因子调节interleukin10及其mRNA的表达,而表达下调肿瘤坏死因子α和它的mRNA的表达。BDNF活动也增加了dna结合蛋白核factor-kappa b脑源性神经营养因子抗体,使内源性BDNF活动受阻,显示外源性BDNF的相反的效果。我们的数据表明,BDNF可能调节在缺血性脑组织炎症细胞、细胞因子、转录因子的水平。

1。介绍

中风是全球死亡和长期残疾的主要原因(1,2]。脑源性神经营养因子(BDNF)可以减少梗塞体积,提高神经系统的结果通过体内提供或超表达体内用遗传方法在实验中风。抑制BDNF夸大的缺血损伤。脑源性神经营养因子对神经元保护缺血性损伤通过绑定两个膜受体,我生成受体酪氨酸激酶受体B (trkB) [3]。7,8-dihydroxyflavone作为生物活性的高亲和性TrkB受体激动剂也可以保护神经元细胞凋亡,减少梗塞卷在中风动物模型4]。

炎症中扮演着重要的角色在缺血性中风的发病机制5,6]。居民迅速激活炎症细胞(主要是小胶质细胞),作品interlerukin10等炎性细胞因子(il - 10)和肿瘤坏死因子α(肿瘤坏死因子-α等)和细胞间易位转录因子核factor-kappa (NF - BκB)字符的局部炎症反应在脑缺血(7- - - - - -11]。不同的反应可能在中风的发病机制有不同的功能。活化的小胶质细胞可以分泌神经营养作用BDNF减轻缺血性损伤和展览等吞噬活动处理退化元素(7,11]。有几种细胞因子参与炎症过程。肿瘤坏死因子-α作为一种重要的促炎细胞因子,似乎加重脑缺血损伤(8]虽然il - 10,抗炎细胞因子,改善缺血性侮辱的大脑9]。激活NF -κB,一个重要的转录因子,可以调解的翻译许多下游基因,促进神经元存活(10]。

脑源性神经营养因子促进细胞增殖,增加吞噬活性和抑制细胞凋亡的小胶质细胞在脑12]。BDNF的表达会使肿瘤坏死因子-α和移植的表达模型中IL10多发性硬化(13]。NF -κB激活BDNF保护细胞免受损害,如血清饥饿和谷氨酸毒性(14]。然而,BDNF调节炎症过程是否在缺血性中风尚不清楚。在本研究中,我们评估了BDNF对当地的影响大脑细胞炎症过程,细胞因子和转录因子水平在缺血性中风。

2。方法

2.1。动物

批准的协议都是动物保护委员会(江苏省科学技术研究所,中国)。所有程序指导下进行发表在美国国立卫生研究院指导的护理和使用实验室动物(美国国立卫生研究院的出版物。85 - 23,1985年修订)。成年男性Sprague-Dawley老鼠(220 - 250 g)的模式动物研究中心提供的金陵医院(南京、江苏、中国)。老鼠被安置在控制环境条件与环境温度25°C,相对湿度65%,12/12-h光暗周期。还提供了一些食物和水随意。所有的努力都是减少实验用动物的数量和他们的痛苦。

2.2。实验小组

研究中使用的老鼠被随机分配到控制( ),只有汽车,BDNF集团( ),脑源性神经营养因子和抗体组( ),脑源性神经营养因子抗体诱导。表中所示的程序1

2.3。政府的药物

老鼠与戊巴比妥钠麻醉i.p(40毫克/公斤。美国Sigma-Aldrich)和放置在一个立体定位框架。立体定位注射是由汉密尔顿注射器使用以下坐标:0.5毫米吻侧前囱,5.5毫米3.5毫米侧中线,腹侧颅骨表面。大鼠对照组有10μL磷酸缓冲盐(PBS, pH值7.4);大鼠抗体组有5μg BDNF抗体(美国PeproTech)稀释10μL PBS (pH值7.4);大鼠BDNF组有10μg BDNF(美国PeproTech)稀释10μL PBS (pH值7.4)。年底的注入,针替代了5分钟才被慢慢撤回。

2.4。短暂性大脑中动脉闭塞(MCAO)和再灌注

(之前MCAO过程被描述15]。总之,老鼠与戊巴比妥钠麻醉(40毫克/公斤i.p)。颈动脉暴露,涂硅尼龙长丝4:0轻轻从颈外动脉颈内动脉的腔,直到圆形的顶阻塞大脑中动脉的起源。法律辩护基金激光多普勒流量计(;Perimed PF5000,斯德哥尔摩,瑞典)是用来证实大脑中动脉血流的减少阻塞后约20%的基本的脑血流量。2小时后,老鼠简要reanesthetized和灯丝撤回。直肠温度保持在37°C使用直肠探头和加热垫在手术。生理参数监测预处理和缺血(表2)。

2.5。组织处理

老鼠牺牲6 h和24小时再灌注。老鼠深麻醉。实时定量PCR、酶联免疫吸附试验和电泳迁移率改变分析,老鼠灌注transcardially 0.1 PBS (pH值7.4),和大脑迅速被移除,直到使用存储在液态氮;免疫荧光,老鼠灌注transcardially 0.1 PBS (pH值7.4)其次是固定剂的解决方案包含4%多聚甲醛在PBS (pH值7.4)。大脑被移除和固定在同一个固定剂的解决方案一个附加的6 - 12 h在4°C。cytosectioning之前,组织cryoprotected用20%蔗糖在PB 24 h后30%蔗糖在PB 48 h。

2.6。2、3、去除氯(TTC)和终端原位dUTP末端标记(TUNEL)测定

TTC染色,五冠部分由bremega小脑和TTC沾2%(美国Sigma-Aldrich) 37°C 30分钟。各个部分的梗死面积测量蒙蔽的方式使用图像J(美国国家卫生研究院)。那时梗塞体积计算Swanson的方法(16]。确定apoptosis-like细胞死亡,TUNEL染色(原位细胞死亡检测装备,豆荚;美国罗氏公司)进行再灌注后24小时( )。大脑切片被安装到幻灯片,4%多聚甲醛固定20分钟PBS (pH值7.4),使用3% H2O2在甲醇和0.1% Triton x - 100。TdT酶比例和混合核苷酸被添加在指定的设备60分钟37°C幻灯片与PBS洗3次(pH值7.4)。50μL辣根过氧化物酶(POD)和幻灯片是在湿润孵化室添加了30分钟37°C。洗3次后PBS (pH值7.4),75年μL diaminobenzidine (DAB)补充道。幻灯片是在室温下孵化10分钟。幻灯片是安装在玻璃盖玻片和光学显微镜下分析。

2.7。行为测试

从麻醉后复苏,行为神经赤字评估MCAO后24小时。电池由四个测试系统地评估电机、感官,vestibulomotor赤字。以下行为进行了测试。像之前描述的那样姿势反射和轻偏瘫测试(17):(0)不可见神经赤字,(1)左前爪弯曲,(2)减少阻力侧推和前掌弯曲盘旋,(3)减少阻力侧推和前掌弯曲盘旋,和(4)不能自发地走。

前掌放置测试完成(如前所述18]。对于每个测试,肢体放置分数如下:(0)直接和完整的放置,(1)延迟和/或不完整的(> 2 s),和(2)不放。

修改梁平衡试验是描述(19]:规模如下:(1)稳定的姿势与爪子上的梁,(2)爪子上的梁或摇摆不定,(3)一个或两个lim滑落,(4)三个四肢滑落,(5)尝试用爪子梁,但瀑布,和(6)梁上吊着,然后下降或下降没有尝试。

胶带测试完成前(20.]:规模被评价为:(1)< 10秒;(2)10 - 19秒;(3)为20 - 29秒;(4)- 39秒;(5)40至49秒;50 - 59岁秒(6);(7)≥60秒。

2.8。免疫荧光

所有部分(7μ米)同时运行,以确保相同的染色条件。在PBS (pH值7.4)清洗后,部分被孵化的37°C 2 h与主抗体在PBS (OX-42 pH值7.4,ED1 pH值7.2)使用以下稀释:OX-42 (1/200), ED-1(1/200)(英国AbD Serotec)。4洗后,抗体可视化是通过孵化与Alexa萤石37°C 30分钟488 -共轭驴antimouse(1/200)(美国表达载体)。消极的控制由省略主要抗体。部分被盖玻片与荧光安装介质(美国Sigma-Aldrich)。部分被储存在4°C到查看。部分是在徕卡SP5共焦显微镜(徕卡、法国)。

2.9。酶联免疫吸附试验(ELISA)

在再灌注6 h和24 h,每组6老鼠被牺牲和脑匀浆经缺血性脑。脑源性神经营养因子的浓度,il - 10和TNF -α脑匀浆测定使用特定ELISA包根据制造商的指示(美国研发系统)。

2.10。实时定量聚合酶链反应

总RNA从冷冻分离脑组织使用试剂盒试剂(美国英杰公司)根据制造商的建议,并受DNase(美国Promega)治疗。逆转录(RT)的反应进行了使用Firststrand互补脱氧核糖核酸合成装备(豆类、日本)根据制造商的指示。获得cDNA放大使用以下引物:TNF -α5′-GCATGATCCGAGATGTGGAA-3′, 5′-AGACACCGCCTGGAGTTCTG-3′, il - 10、5′-CCTTACTGCAGGACTTTAAGGGTTA-3′, 5′-CTGGGCCATGGTTCTCT-3′,和β肌动蛋白,5′-GACAGGATGCAGAAGGAGATTACT-3′, 5′-TGATCCACATCTGCTGGAAGGT-3′。放大和数据采集是运行在一个实时PCR系统(美国Bio-Rad)使用SYBR绿色PCR反应混合液(豆类、日本)。在95°C条件predenaturation 10分钟,其次是40周期在95°C 15秒和55°C 1分钟。所有样本分析在三个独立实验的一式三份。反应没有互补脱氧核糖核酸被用作模板控制和RT控制也没有设置排除基因组DNA污染。使用2基因表达水平进行了计算−ddCt方法(21]。

2.11。电泳迁移率改变分析(EMSA)

核提取物是由低渗的溶解高盐萃取紧随其后。EMSA执行使用工具包(美国Promega凝胶转变分析系统)来测定NF -κB dna结合的活动。NF -κ寡核苷酸探针,5′-AGTTGAGGGGAC TTTCCCAGGC-3′, end-labeled了(γ- - - - - -32P]。与50 Protein-DNA绑定进行化验μ克核蛋白质。绑定中含有4%甘油、1% NP40 MgCl 1毫米2EDTA,氯化钠50毫米,0.5毫米,0.5毫米德勤,10毫米三羟甲基氨基甲烷/液盐酸(pH值7.5)。在每一个反应,20000 cpm的放射性标记的探针是包括在内。样品在室温下15分钟,孵化和核蛋白质32复杂是分开自由P-labeled寡核苷酸32P-labeled寡核苷酸通过4%的原生聚丙烯酰胺凝胶电泳0.5×此种。实现分离后,凝胶干燥(80°C, 30分钟)和暴露在x射线胶片(富士Hyperfilm)−80°C的加剧冗长。

2.12。细胞计数

图像从大脑中与免疫荧光被捕获和分析部分利用Image-Pro + 6.0。缺血皮层的细胞数。从前囱5张幻灯片,间隔约2毫米,被用于计算每个老鼠。6个随机领域所涉及的每个幻灯片都和OX-42或ED1-positive细胞的平均数量/毫米2计算了。

2.13。统计分析

数据被当作平均数±标准差。组间差异比较用方差分析(方差分析)事后紧随其后 借助SPSS13.0统计软件以及与软件(美国)。 被认为是具有统计学意义。

3所示。结果

3.1。BDNF水平增加了大脑

在大脑组织评估脑源性神经营养因子的浓度,得到了大脑匀浆后6 h和24小时再灌注和脑源性神经营养因子的浓度测定用ELISA试剂盒。BDNF水平显著增加了19.7折在脑源性神经营养因子组BDNF管理局抗体并不影响大脑BDNF水平( 纳克/克, , ,图1)。脑源性神经营养因子的浓度比,减少再灌注24 h时6小时再灌注;然而,与对照组相比显著增加( 纳克/克, , ,图1)。没有显著差异的脑源性神经营养因子抗体组和对照组之间的水平( 纳克/克, , ,图1)。

3.1.1。BDNF保护大脑免受缺血性侮辱和减少神经赤字

我们研究了细胞损伤使用TUNEL检测和测量梗死体积,利用TTC染色而神经赤字被四个测试行为测试再灌注后24小时。TUNEL-positive细胞的数量在脑源性神经营养因子组比对照组显著降低( , , ,数据2(d),2(e),2(h)),而脑源性神经营养因子抗体不增加TUNEL阳性细胞( , , ,数据2(d),2(f),2(h))。然而,梗塞体积测量中发现类似的三组无统计学差异。外源性脑源性神经营养因子显著提高运动感觉功能( , 、表3),感觉运动功能( , 、表3),vestibulomotor函数( , 、表3)与对照组相比,而脑源性神经营养因子抗体并没有改变上面的函数。没有显著差异的躯体感觉三组(表函数3)。

3.2。脑源性神经营养因子在大脑活化的小胶质细胞的数量增加

活化的小胶质细胞可以通过OX-42标记和免疫荧光探测到。脑源性神经营养因子的活化的小胶质细胞与对照组相比( / , , ,图2早在再灌注后6 h。)另一方面,当内源性BDNF的活动是由脑源性神经营养因子抗体,抑制活化的小胶质细胞的数量明显减少( /毫米2, , ,图2)。在再灌注24小时,有更多的小胶质细胞激活的脑源性神经营养因子组比对照组( /毫米2, , ,图2)。然而,没有显著差异的数量抗体组和对照组之间活化的小胶质细胞( /毫米2, , ,图2)。

3.3。脑源性神经营养因子在大脑的实验小胶质细胞的数量增加

ED1标记的实验小胶质细胞可以吞噬受损细胞等炎性细胞。实验的数量小胶质细胞在大脑在脑源性神经营养因子组比对照组显著增加再灌注后6 h ( /毫米2, , ,图3)。脑源性神经营养因子的抗体,这可能阻止脑源性神经营养因子的镇定效果,减少ED1积极的小神经胶质细胞的数量( /毫米2, , ,图3再灌注后6 h。在再灌注24小时,外源性脑源性神经营养因子的实验小胶质细胞的数量增加( /毫米2, , ,图3)。然而,ED1积极的小神经胶质细胞的数量显示在抗体组与对照组无显著差异( /毫米2, , ,图3)。

3.4。脑源性神经营养因子促进抗炎细胞因子的表达

IL10是一个著名的抗炎细胞因子。il - 10和mRNA表达被ELISA试剂盒检测和实时qPCR,分别。当脑源性神经营养因子抗体阻止了内源性BDNF在大脑的活动,IL10对照组相比显著降低( 纳克/克, , ,图4(a))。脑源性神经营养因子抗体的应用也使upregulation IL10信使rna再灌注后6 h ( , , ,图5(一个))。然而,没有显著差异IL10及其mRNA表达BDNF组和对照组之间再灌注后6 h。外源性脑源性神经营养因子明显增加地方IL10大脑组织再灌注后24小时( 纳克/克, , ,图4(一))和增加了1.93折的mRNA表达与对照组相比。然而,BDNF抗体没有影响IL10及其mRNA水平再灌注后24小时。

3.5。脑源性神经营养因子抑制促炎细胞因子表达

肿瘤坏死因子-α促炎细胞因子。确定当地BDNF抑制TNF -α在缺血性脑组织中,我们使用ELISA试剂盒和实时qRCR测量TNF -α分别和mRNA的表达。给予外源性脑源性神经营养因子抑制TNF -α( 纳克/克, , ,图4(b)),而抑制内源性BDNF的BDNF抗体调节TNF -α( 纳克/克, , ,图4再灌注后6 h (b))。外生BDNF也显著降低TNF -α( 纳克/克, , ,图4在再灌注24小时(b))。在mRNA水平,BDNF抑制大脑肿瘤坏死因子- mRNA的表达α中风后6 h ( , , ,图5 (b))和24小时( , , ,图5 (b))再灌注。肿瘤坏死因子-的信使rnaα增加了2.28折的抗体组再灌注后6 h。然而,TNF - BDNF抗体没有影响α和它的信使rna再灌注后24小时。

3.6。脑源性神经营养因子NF - dna结合活性增加κB卒中后

NF - dna结合活性κB被许多压力,如缺血活性,活性测定使用EMSA和表达为任意密度测量单元(AU)。外源性脑源性神经营养因子NF - DNA结合活性增加κB 10.7%与对照组相比6小时再灌注后,抑制了内源性BDNF BDNF抗体时,活动明显减少( , , ,图6)。在再灌注24小时,外生BDNF能够显著提高DNA结合活性与对照组相比 , , ,图6)。然而,有抗体组和对照组之间无显著差异( , , ,图6)。

4所示。讨论

我们的数据表明,BDNF能减轻缺血性侮辱的细胞损伤,减少神经赤字和调节炎症细胞,细胞因子和核转录因子水平在脑卒中后。外源性脑源性神经营养因子可以增加激活的数量和实验小胶质细胞,移植il - 10表达下调,TNF -α并增加NF - dna结合活性κB当BDNF抗体阻止这些在缺血性脑组织脑源性神经营养因子的镇定效果。

首先,我们表明,引入BDNF直接向大脑脑源性神经营养因子的浓度增加。我们还发现,脑源性神经营养因子抗体可能不会改变BDNF的表达在中风后大脑组织。我们的数据证实了先前的报道,直接注射BDNF大脑可以提高脑源性神经营养因子的浓度。

其次,外生BDNF能够保护大脑免受缺血性损伤和减少神经赤字。我们发现外生BDNF明显降低TUNEL-positive细胞的数量。我们还发现,脑源性神经营养因子提高了运动感觉功能,感觉运动功能,vestibulomotor函数。我们的结果与先前的报告相一致22,23]。然而,BDNF可能不会减少梗塞体积是不同于以前的一些研究[3,24]。Schabitz et al。22)还发现,BDNF可能不会改变梗塞体积。

第三,我们提供证据,BDNF调制在缺血性脑组织炎症细胞、细胞因子和转录水平。炎症细胞水平上,我们发现外生BDNF可能增加数量的激活和实验小胶质细胞早在再灌注后6 h,持续了至少24小时。当内源性BDNF的活动被脑源性神经营养因子抗体,激活和实验小胶质细胞的数量减少。先前的报道表明,BDNF能够促进小胶质细胞增殖和吞噬活动体外而在体内和抑制小胶质细胞凋亡11,12]。这些结果与我们的数据一致。BDNF机制激活小胶质细胞可能是BDNF能维持细胞内的高程2 +小胶质细胞的25,26]。能够很好的接受,活化的小胶质细胞保护大脑免受缺血性和excitotoxic受伤的27]。小胶质细胞激活后,它可以分泌神经营养因子,如脑源性神经营养因子。脑源性神经营养因子可以保护神经元免受缺血。更多的脑源性神经营养因子可以激活小胶质细胞和它是一个autoloop。实验小胶质细胞可以吞噬受损细胞等炎性细胞可能发起更多损害大脑缺血性中风。这些可以部分解释的保护对缺血性脑源性神经营养因子的侮辱。

在缺血性中风的大脑局部炎症细胞因子水平,我们发现脑源性神经营养因子可以降低大脑肿瘤坏死因子-α在缺血性中风。外生的BDNF减少大脑肿瘤坏死因子-α和抑制TNF -的mRNA的表达α。当脑源性神经营养因子的活性被其抗体,蛋白质水平和当地TNF - mRNA的表达α在大脑被降低了。这些结果与之前的研究一致表明,外源性脑源性神经营养因子抑制TNF的表达α在老鼠的大脑模型多发性硬化(13]。肿瘤坏死因子-α一个重要的促炎细胞因子,起着至关重要的作用,在缺血中风的病理生理学6]。外生的TNF -α加剧了缺血性脑损伤而抑制肿瘤坏死因子-α可以减少脑损伤(8,28]。脑源性神经营养因子可以提供保护通过减少当地TNF -大脑缺血性中风α

脑源性神经营养因子不仅减少当地的促炎细胞因子,它也增加了局部抗炎细胞因子。IL10是一个重要的抗炎细胞因子。我们的数据显示BDNF增加IL10水平和调节的mRNA表达IL10再灌注24小时。一旦内源性BDNF活动被脑源性神经营养因子抗体,当地的il - 10和大脑信使rna的增加。这些与其他研究结果一致13]。以前的出版物表明,外生前/缺血后管理IL10 MCAO后可以提供神经保护(9,29日]。表达的IL10体内显著的保护对脑缺血皮层组织使用IL10转基因小鼠(30.]。我们的数据表明,脑源性神经营养因子可能通过上调当地IL10保护大脑免受缺血大脑。

在转录水平的炎症在缺血性中风老鼠的大脑,我们发现外源性脑源性神经营养因子NF - dna结合活性的增加κ我们也提供了证据表明,NF - dna结合活性κB时抑制脑源性神经营养因子的作用被抑制。这些结果表明,脑源性神经营养因子可以调节NF -κB的活动。脑源性神经营养因子的激活NF -κB在不同的细胞是通过TrkB-PI3-kinase-Akt通路(31日]。抑制TrkB,脑源性神经营养因子的受体细胞,减少NF -的激活κB (32]。NF -的激活κB引起BDNF保护细胞免受各种各样的损害,包括血清饥饿、谷氨酸毒性和缺血(14]。一旦NF -的活性κB是由不同的抑制剂,抑制脑源性神经营养因子的保护与不同的损害减少(31日]。我们的数据表明NF -κB在神经元脑源性神经营养因子的保护发挥了重要作用。

在我们的研究中,大脑的脑源性神经营养因子在局部炎症的影响显示抗体组和对照组之间无显著差异再灌注后24小时。这可能因为BDNF抗体只BDNF的活动,不得阻塞镇压当地BDNF的表达在脑卒中后。我们的数据表明,脑源性神经营养因子抗体(图并没有改变BDNF水平1)。再灌注后24小时(25 h BDNF抗体后得到),新的BDNF可能取代antibody-conjuncted BDNF的表达,所以BDNF抗体的影响可能会被删除。

5。结论

总之,我们的数据表明,BDNF可能减轻缺血性侮辱的细胞损伤,减少神经赤字和调节炎症细胞水平,细胞因子水平,缺血性中风转录因子水平。

利益冲突

作者没有利益冲突的披露。

作者的贡献

刘x y江:魏,参与研究的概念和设计,获取原始数据,分析和解释数据,起草手稿,重要的修订手稿的科学有效性,统计分析。j .朱陆t . z,陈和g徐参与研究的概念和设计,采集的原始数据和关键论文的修改。y江泽民和n .魏的贡献同样这项工作。

确认

这项研究得到了中国自然科学基金(30878048)徐和江苏省自然科学基金(BK2009319) x。