1.1 设计 随机对照动物实验。多组间比较进行单因素方差分析。
1.2 时间及地点 实验于2021年2-12月在新乡医学院第一附属医院SPF级动物实验中心完成。
1.3 材料
1.3.1 实验大鼠 SPF级雄性SD大鼠55只,体质量220-300 g,7周龄,购自北京维通利华实验动物技术有限公司,生产许可证号:SCXK(京)2020-0015,饲养于新乡医学院第一附属医院动物研究实验室,通风良好,自然光照,室温18-22℃,湿度50%-60%,自由饮食饮水,适应环境1周后进行实验。经新乡医学院第一附属医院实验动物伦理委员会批准审核实验符合国家动物伦理规定,编号:AEEI-2019-062。
1.3.2 仪器与试剂 兔抗大鼠Nrf2、HO-1多克隆抗体(Abcam公司,批号:Ab137550,Ab13248);大肠杆菌JM109 (北京百奥莱博科技有限公司);莱菔硫烷(上海西格玛奥德里奇贸易有限公司,货号:S4441-5MG);β-actin(上海拜力生物科技有限公司,批号:5471);辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔 IgG(北京中杉金桥生物技术有限公司,批号:A0208);PCR试剂盒、反转录试剂盒(Thermo科技有限公司);Finesse 325型石蜡切片机(英国Shando公司);Bx51光学显微镜、IPP6.0图像分析系统(日本Olympus公司);2400PCR扩增仪(PE)、实时荧光定量PCR仪(美国BIO-RAD公司)。
1.4 实验方法
1.4.1 模型制作 除10只健康大鼠外其余45只均由10%戊巴比妥钠300 mg/kg腹腔注射麻醉后依据文献[9]建立脑缺血模型,俯卧固定于颈前区备皮、消毒处理,在颈中部位进行1.5 cm切口,露出右颈总动脉,置垫线备用,顺动脉向上游离,暴露颈外动脉,结扎颈总动脉及颈内动脉,颈外动脉用1 mL注射器穿刺断端,用前端涂油硅胶的尼龙绳插入颈总动脉,并缓慢推进,松开结扎颈内动脉线,将栓线由颈总脉插入颈内动脉,顺颅内方向推进,观察血流仪读数骤降时停止推进,固定栓线,青霉素处理伤口后逐层缝合,缺血1 h后,拔出栓线。待大鼠麻醉清醒后进行神经行为学观察,将具有提尾时左侧前肢不能伸直、行走时向左侧旋转或侧倾等神经功能症状的大鼠认为建模成功。
1.4.2 重组质粒提取 依据文献[10]取出冻存的携带HygroB-Nuerogenesin2基因质粒的大肠杆菌JM109,解冻在含氨卞青霉素的LB培养板中接种培养14 h,挑选生长良好的单克隆菌落质粒小量提取试剂盒碱裂解法提取质粒DNA,紫外分光光度计法检测重组Ngn2质粒浓度。
1.4.3 Ngn2转染处理 质粒提取完成后,脑内转染Ngn2。10 μL微量进样器吸取无菌水稀释(20∶1)的Ngn2 1.5 μL固定于离体定位仪上,4%戊巴比妥钠100 mL/kg腹麻醉后,将大鼠固定于脑立体定位仪上,头顶备皮、消毒后于正中切口,充分暴露前囟,在前囟后侧0.5 mm、中线右侧1.0 mm处,将微量注射器由颅骨表面垂直进针2.0-3.0 mm,将Ngn2缓慢注入大鼠颅内,缓慢拔出微量进样器,青霉素处理切口,逐层进行缝合。
1.4.4 分组及注射 健康组不进行干预。造模后24 h模型组大鼠侧脑室注射生理盐水;Ngn2组大鼠侧脑室注射Ngn2 10 mg/kg;Nrf2/HO-1组脑内注射HO-1 10 mg/kg及Nrf2激动剂莱菔硫烷10 mg/kg;联合调节组脑内注射Ngn2联合Nrf2/HO-1组用药10 mg/kg,1次/d,均连续注射3 d。
1.4.5 检测脑微结构 给药结束24 h后,所有大鼠均采用弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)单次轴向自旋回波序列,利用Paravision version 5.1软件对数据进行重构,获取分数各向异性(fractional anisotropy,FA)图像。分别在分数各向异性图像上选取脑组织双侧灰质脑区梗死灶周围皮质及白质脑区梗死核心为感兴趣区域,获取DTI参数值分数各向异性,计算相对分数各向异性值(relative FA,rFA),相对分数各向异性值=右侧分数各向异性/左侧分数各向异性。
1.4.6 苏木精-伊红染色 脑微结构检测结束后采用1%戊巴比妥钠40 mg/kg将大鼠麻醉后取脑组织梗死灶周置入40 g/L多聚甲醛内后固定6 h,将脑缺血区定位后,石蜡切片经二甲苯脱蜡,浓度梯度乙醇脱水,苏木素染色浸泡20 min后清洗,盐酸乙醇分化30 s,浸水15 min,0.5%伊红染液浸泡3 min,清冲水洗,经乙醇、二甲苯石碳酸及二甲苯常规脱水后,进行中性树脂封固,获取5张不重叠视野,×200光学显微镜下观察大鼠脑组织的病理形态。
1.4.7 TUNEL法检测神经胶质细胞凋亡 脑组织进行常规石蜡脱水、包埋、切片(2.0 μm),二甲苯脱蜡2次、无水乙醇脱水2次、体积分数95%和 75%乙醇各洗1次, 按TUNEL法检测细胞凋亡说明书进行细胞凋亡检测,每个切片随机选择5个区域使用×400荧光显微镜检测凋亡细胞(绿色荧光染色),计数阳性细胞率,将凋亡细胞在总细胞中的百分比定义为凋亡指数(%)。
1.4.8 免疫印迹检测Nrf2、HO-1蛋白表达 取大鼠脑缺血半暗带,在距额叶前端3 mm和9 mm处做冠状切割,取中间6 mm厚的脑组织块,沿此脑块矢状缝两侧旁开2 mm处切去中间区域,后沿矢状切面旁开2 mm处,并和矢状切面呈30°夹角斜切,内侧皮质即为缺血半暗带,冰上裂解30 min提取蛋白,测定蛋白浓度后煮样,设置80 V、30 min,110 V、120 min电泳,转膜后50 g/L脱脂奶粉封闭1 h,TBST稀释一抗Nrf2(1∶1 000)、HO-1(1∶3 000),4 ℃过夜孵育,洗膜3次10 min/次后加二抗(1∶2 000)室温孵育1h,洗膜3次10 min/次,ECL发光系统显像,用Image J软件进行灰度值分析。
1.4.9 Real-Time PCR检测Ngn2及Nrf2、HO-1 mRNA表达 麻醉后断头法处死大鼠后取其脑组织,依据TRIzol试剂盒说明步骤提取总RNA,紫外分光光度计测定RNA浓度,电泳下观察RNA完整性,依据反转录试剂盒合成cDNA后进行PCR扩增,寡核苷酸物序列由上海生工生物工程公司合成,PCR扩增反应体系(25 μL):SYBR Green Mix(12.5 μL)、上游引物F(0.5 μL)、下游引物R(0.5 μL)、ddH2O(9.5 μL)、cDNA模板(2 μL),反应条件为90 ℃、10 min,90 ℃、20 s,65℃、1 min,90 ℃、20 s,65 ℃、15 s,共计40个循环,使用PCR仪采集待测基因及内参照β-actin扩增各循环荧光信号引物,绘制标准曲线,采用2-ΔΔCt计算相对表达量,见表1。
1.5 主要观察指标 ①大鼠脑组织中相对分数各向异性值表达;②脑组织的病理形态;③神经胶质细胞凋亡表达;④脑组织Nrf2、HO-1蛋白和mRNA表达。
1.6 统计学分析 文章统计学方法采用GraphPad Prism 8.0软件进行统计分析,计量资料用x±s表示,多组间比较用单因素方差分析,P < 0.05为差异有显著性意义。文章的统计学方法已经河北华北医疗集团峰峰总医院生物统计学专家审核。