A szevoflurán rövid belélegzése csökkentheti a glia hegek képződését újszülött patkányok hipoxiás-ischaemiás agysérülése után 3. rész

Az SPC felszabályozza a HIF{0}} kifejezést a hippocampusban

Egy korábbi tanulmányban azt találtuk, hogy a szevoflurán utókondicionálása csökkentette az asztrogliózist és a glia hegképződést a hippocampusban, és javította a tanulási és memóriazavarokat a HI után.

A glia hegesedés az idegrendszerrel kapcsolatos betegség. A betegség gyakran emlékezetkieséssel jár, és jelentős fájdalmat okoz a betegeknek. Tudnunk kell azonban, hogy szoros kapcsolat van a glia hegesedése és a memória között, de ez nem jelenti azt, hogy a memória elkerülhetetlenül hanyatlik.

A gliahegek kezelése során nagyon fontos a pozitív hozzáállás és a helyes kezelési módszerek. Arra kell törekednünk, hogy fenntartsuk az optimista hozzáállást, ösztönözzük a betegeket a megfelelő kezelésre, és biztosítsuk számukra a szükséges segítséget.

Ezenkívül a megfelelő étrend és a testmozgás fontos módja a gliahegesedés megelőzésének és kezelésének. A kiegyensúlyozott és gazdag étrend elegendő tápanyagot biztosíthat a szervezet helyreállításához. A megfelelő testmozgás elősegítheti a vérkeringést és az anyagcserét, valamint erősítheti a szervezet immunitását.

Összefoglalva, bár a glia hegesedése befolyásolhatja a memóriát, a pozitív hozzáállás és a megfelelő kezelés segíthet a nehézségek leküzdésében, valamint egészséges test és éles lélek megőrzésében. Ezért pozitív hozzáállással nézzünk szembe a kihívásokkal, és haladjunk bátran előre. Látható, hogy javítanunk kell a memórián, a Cistanche deserticola pedig jelentősen javíthatja a memóriát, mert a Cistanche deserticola szabályozhatja a neurotranszmitterek egyensúlyát is, például növelheti az acetilkolin és a növekedési faktorok szintjét. Ezek az anyagok nagyon fontosak a memória és a tanulás szempontjából. Ezenkívül a Cistanche deserticola javíthatja a véráramlást és elősegítheti az oxigénszállítást, ami biztosítja, hogy az agy elegendő tápanyagot és energiát kapjon, ezáltal javítva az agy vitalitását és állóképességét.

Kattintson a know-kiegészítőkre a memória javítása érdekében

Megerősítették, hogy a HIF{{0}} kulcsfontosságú tényező ebben a neuroprotektív mechanizmusban (Yang et al., 2019). A szevoflurán által kiváltott specifikus szabályozás további vizsgálata érdekében megvizsgáltuk a HIF-1 fehérje expresszióját a 12-es hippocampusban. , 24 és 48 órával az SPC után. Eredményeink dinamikus változásokat tártak fel a HIF-1 expressziójában: 12 órával a kezelés után fokozott HIF-1 expressziót figyeltek meg a HI és HIS csoportokban az ál-csoporthoz képest (P < 0,0001), de gyakorlatilag nem volt különbség a HI között és HIS-csoportok (7A. és B. ábra).

Huszonnégy órával az SPC után a HIF1 expressziója csökkent a HI csoportban a HIS csoporthoz képest (P < 0.001), de még mindig nőtt az ál-csoporthoz képest (P < 0,001; 7C ábra) .

Negyvennyolc órával az SPC után a HIF-1 kifejezés a HI-csoportban nagyon alacsony szintre tért vissza, és nem különbözött az ál-csoporttól; azonban a HIF-1 expressziója továbbra is nagyon magas szinten maradt fenn aHIS csoportban (P < 0.01; 7D ábra). Ezt követően a HIF-1 mRNS expresszióját vizsgáltuk ( GAPDH-hoz viszonyítva) a hippocampusban 12, 24 és 48 órával az SPC után valós idejű PCR elemzéssel.

Az eredmények azt mutatták, hogy a HIF{{0}} mRNS expressziója a HI után 24 órával érte el a csúcsot (P < 0,001; 7E ábra), és nem volt nyilvánvaló különbség a HI és aHIS csoportok között a három vizsgált időpontban. Így a HIF-1 szevoflurán által kiváltott dinamikus szabályozása valószínűleg poszttranszlációs szabályozást foglal magában, ami összhangban van hipotézisünkkel.

Annak a hipotézisünknek a további vizsgálatára, hogy az SPC csökkenti az asztrogliózist a HI sérülés után újszülött patkányokban a DJ-1 felszabályozásával, hogy gátolja a HIF-1 ubiquitilációját, megvizsgáltuk a VHL és DJ-1 fehérjék expresszióját (8A ábra).

A VHL fehérje fizikailag kölcsönhatásba lép a DJ{{0}}-val (Parsanejad et al., 2014), amint azt egy elfogulatlan tömegspektrometriás képernyőn elemezték, és ezt aPD modellben is megerősítették. Eredményeink azt mutatták, hogy a DJ-1 gátolhatja a VHL-függő ubiquitilációt és stabilizálja a HIF-1 expressziót. Ezen túlmenően eredményeink azt mutatták, hogy a VHL expressziója csökkent, ha a DJ-1 expresszió nőtt a HIS csoportban, összehasonlítva HI csoport (P < 0,05; 8B és C ábra).

A HIF-1-gátló YC-1 gyengíti a sevoflurán által kiváltott tanulási és memóriajavulást

Az újszülöttkori HIE számos negatív hosszú távú hatáshoz vezet; az egyik legsúlyosabb diszfunkció a tanulás és a memória károsodása. Számos bizonyíték támasztja alá, hogy az SPC képes megvédeni a HI károsodását, és javítja a tanulási és memóriafunkciókat (Wang et al., 2019a; Xue et al., 2019; Yanget al., 2019).

Beadtuk az YC{{0}}-t, a HIF-1 inhibitorát, hogy ellenőrizzük, a szevoflurán védőmechanizmusa kapcsolatban áll-e a HIF-fel-1. A Morris vízi labirintus segítségével értékelték ki a tanulást és a felismerést a műtét utáni 29–34. napon (9A. ábra). Nyilvánvaló különbségek voltak a menekülési késleltetésben a HI- és HIS-csoportok között (P < 0,0001). Az YC-1 kezelés jelentősen megnövelte a menekülési késleltetést a szevoflurán expozíció után (P < 0,01; 9B. ábra).

A térbeli szonda tesztben a HIS csoport jobban teljesített, mint a HI (P < {0}}.01) és a HIS + YC-1 (P < 0,05; 9C. ábra) Az YC-1 injekciós csoport azonban nem mutatott jelentős javulást a HI csoporthoz képest. Ettől eltekintve az úszási sebesség vagy felfüggesztési teszt eredményei alapján nem észleltek motoros károsodást (P > 0,05; 9D és E ábra).

A szabadföldi tesztek eredményei nem mutattak ki különbséget a központban eltöltött idő vagy a csoportok közötti teljes megtett távolság tekintetében (P > 0,05; 9F–H ábra), ami azt jelzi, hogy a négy csoport között nem volt eltérés a mozgásszervi aktivitás vagy a szorongásos viselkedés között.

Vita

Ebben a tanulmányban a klasszikus Rice–Vannucci modellt használták az SPC HIE-re gyakorolt ​​hatásának értékelésére P7 patkányokban (Jevtovic-Todorovicet al., 2003; Grandvuillemin et al., 2017). Eredményeink azt mutatták, hogy: (1) Az SPC javította a hosszú távú tanulást és a memóriát az újszülöttkori HIE-ben azáltal, hogy csökkentette a túlzott hippocampális asztrogliózist és a glia hegesedést; (2) a szevoflurán indukálhatja a megfigyelt neuroprotekciót azáltal, hogy stabilizálja a HIF-1 expressziót az ubiquitiláció gátlásán keresztül; és (3) a HIF-1 ubiquitilációjának szevoflurán általi gátlása a DJ-1 fokozásával indukálható, amelyről kimutatták, hogy neuroprotektív PD (Parsanejad et al., 2014), és amelyet az SPC szabályoz.

A glialsebek befolyásolják a neuronok összehangolását és a szinapszisok kialakulását a fejlődő agyban. Itt azt találtuk, hogy a szevoflurán felszabályozza az agyvédő DJ-1 fehérjét, csökkenti a HIF-1 ubiquitináció szintjét, javítja a glia hegesedését, és befolyásolja a hosszú távú tanulási és memóriafunkciókat az agy védelme érdekében. A legtöbb élve született baba a túlélő HIE súlyos neurológiai diszfunkcióban szenved, mint például agyi bénulás, epilepszia, és különösen hosszú távú tanulási és memóriazavar (Edwards et al., 2010; Descloux és mtsai, 2015).

A HIE jelenlegi kezelése azonban főként a tüneti kezelésre összpontosít (Yuan, 2009). Csak néhány kezelés, mint például az egész testet érintő mérsékelt hipotermia, biztosíthat idegvédelmet és javíthatja a hosszú távú eredményeket.

Az inhalációs anesztetikum szevoflurán alkalmazása az újszülöttkori HIE után olyan idegvédelmet biztosít, amely képes visszafordítani a HI által okozott károsodást, amint azt állatkísérletek igazolták (Lai et al., 2016; Kim et al., 2017). Az érzéstelenítők hatása a fejlődő idegrendszerre szintén évek óta a kutatások forró témája (Archer et al., 2017).

Az inhalációs érzéstelenítők agyra gyakorolt ​​hatása koncentrációfüggő. Az alacsony koncentrációjú és a rövid távú kezelések védő hatást fejtenek ki a sérült agyra, míg a magas koncentrációjú és hosszú távú kezelések károsíthatják az agyszövetet. Az agykárosodás elleni védelem mögött meghúzódó mechanizmus azonban még nem tisztázott.

Ezért megvizsgáltuk a szevoflurán lehetséges mechanizmusait a tanulási és memóriafunkciók javítására. Az asztrociták a központi idegrendszer kulcsfontosságú összetevői a sérülésre adott válaszban, beleértve az újszülöttkori asphyxiát (Zhao és Rempe, 2010). A HI károsodást követő akut fázisban ezek a gliasejtek aktiválódnak és szaporodni kezdenek.

A gliasejtek proliferációja döntő fontosságú a sérülés helyének lezárásához, a hippocampális szöveti szerkezet átalakításához, valamint a helyi immunválasz időbeli és térbeli szabályozásához; ez a válasz azonban a krónikus fázisban károssá válik (Peknyand Nilsson, 2005; Pekny et al., 2014). Valójában ez a túlzott asztrocita hipertrófia rontja a hippokampusz anatómiai struktúráit.

Pontosabban, immunfluoreszcencia eredményeink azt mutatták, hogy a CA1 és CA3 piramisréteg körüli asztrociták, valamint a DG régióban (különösen a szemcsesejtréteg és a hilum közötti határon) súlyosan tönkretették a normál szöveti szerkezetet. A glia scaffolds folyamatai a szabályos neuronsorba nőttek.

A morfológiai eredmények azt mutatják, hogy ezek a túlzott mértékű GFAP-ot kifejező sugárirányú gliák sűrű hálóba orientálták a folyamataikat, amely falszerű struktúrát alkotott, amely akadályozta a szinapszis fejlődését, és közvetlenül károsította a térfüggő tanulást és memóriát (Wanner et al., 2008). A Morris vízi labirintus teszt, a hippokampuszhoz kapcsolódó tanulás és memória kimutatására használt klasszikus viselkedéstesztet (Wu et al., 2018) kombináltak ebben a tanulmányban az immunfluoreszcens festési eredményekkel, hogy új bizonyítékot nyerjenek arra vonatkozóan, hogy a szevoflurán javíthatja a tanulást és a memóriát azáltal, hogy csökkenti a túlzott asztrogliózist és a glia hegesedést.

Nemcsak a neurocan és GFAPin hipertrófiás asztrociták immunfluoreszcenciája csökkent SPC után, hanem a fehérje expressziós szintje is. Eközben a Nissl-festés sűrűbb, szabályosabb hippocampális architektúrát, hiperkromatikus citoplazmát, nagyon kis neuronallosst és markáns sejtsorvadást mutatott ki az SPC után.

A Golgi-festés arra is bizonyítékot szolgáltatott, hogy az SPC növelheti a dendrittüskék számát. A tanulmány másik új eredménye az, hogy az SPC a hippocampusban a PSD95 és GAP43 szinaptikus markerek expresszióját a HI csoporthoz képest felfelé szabályozta.

Ez a jelenség arra utal, hogy a glia hegek gyengülése mellett a szevoflurán elősegítheti a hippocampalis szinapszis kialakulását, ami közvetlenül javítja a tanulási és memóriafunkciókat (Zhanget al., 2015; Lu és mtsai, 2017).

Az SPC gyengítette a glia hegesedését és a túlzott asztrocitaproliferációt az újszülött HIE-ben a fejlődés során. A dendritespine számok megemelkedhetnek az SPC után, így bizonyítékot szolgáltatva arra, hogy a szevoflurán szinapszisképződést indukálhat a HI után (Roberts et al., 2010). Az YC-1, egy HIF1-inhibitor alkalmazása megfordította az SPC által kiváltott terápiás hatást, jelezve, hogy a szinapszisképződés védelme szorosan összefügg a HIF-fel-1.

Kulcsfontosságú transzkripciós faktorként a HIF-1 különféle célgénekkel rendelkezik, amelyek különböző funkciókat látnak el, például a sejttúlélésben, a glükóztranszportban és az anyagcserében, valamint az ischaemia utáni angiogenezisben szerepet játszó folyamatokat (Ostrowski és Zhang, 2020). Ezenkívül a HIF{{ A 2}} kifejezést különféle mechanizmusok szigorúan szabályozzák. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a HIF-1 nem tud következetesen magas, hatékony szinten létezni az agyszövetben az oxigénfüggő ubiquitilációs lebomlási útvonal miatt (Hirayama és Koizumi, 2017).

Ezért a HIF-expressziós szintek fenntartásának módjának megtalálása kiterjesztheti védőhatását a HI után. A közelmúltban egy új kezelési módot javasoltak, amelyben enyhe hipoxiás utókondicionálást alkalmaznak egy HI-sérülés után az agykárosodás enyhítésére (Zhan et al., 2012). .A hipoxiás utókondicionálás bizonyítottan csökkenti a gliaaktivációt, beleértve az asztrocitákat és a mikrogliát is.

Ezenkívül a gyulladásos markerek csökkenését figyelték meg hipoxiás utókondicionálás után (Teo és mtsai, 2015). Bebizonyosodott, hogy a védelem mögött rejlő potenciális mechanizmus szorosan összefügg a HIF-1 expresszió fenntartásával (Zhu et al., 2014). Jelenleg a hipoxia utókondicionálása szinte lehetetlen a klinikai gyakorlatban hagyományos károsító és káros kezelésként alkalmazni. sok lehetséges veszélyt rejt magában. Ezenkívül a hipoxia tolerancia egyéni különbségei megnehezítik a hipoxia dóziskontrolljának standardizálását a kondicionáló kezelés után (Zhan et al., 2012).

Az újszülöttkori HIE esetében a hipoxia-kezelés pontatlan utókondicionálása rendkívül valószínű, hogy másodlagos sérülést okoz. Ezzel szemben a sevoflurán biztonságosabb, enyhébb és jobban kontrollálható a klinikai gyakorlatban, és amint azt kutatásunkban kimutattuk, a HIF{1}} expresszióját is fokozhatja.

A PD-ben betöltött neuroprotektív szerepéhez hasonlóan úgy tűnik, hogy kutatásunkban a DJ-1 alapvető szerepet játszik az SPC-ben. A VHL, egy széles körben ismert E3 ubiquitin ligáz komplex legjobban meghatározott szubsztrátja a HIF-1 (Zhang et al., 2018). Bebizonyosodott, hogy a DJ-1 kölcsönhatásba lép a VHL-lel, és hatékonyan csökkentheti a VHL-expressziót, ami a HIF-1 stabilizálását idézi elő (Parsanejad et al., 2014).

Feltételeztük, hogy a szevoflurán megvédi az agyat a hipoxiás károsodástól azáltal, hogy fokozza a DJ{0}} szabályozását és gátolja a VHL ubikvitilációs aktivitását. Valós idejű PCR és Western blot analízissel nyert új eredményeink alátámasztják ezt a hipotézist. Először is, a HIF-1 különbsége az SPC és a HIgroups között nem a transzkripciós változásokból ered.

Másodszor, a VHL-expresszió csökkent, míg a DJ{0}}-expresszió nőtt az SPC-csoportban. Harmadszor, a HIF{1}} védett szinapszisképződés és tanulási és memóriafunkció stabilizálása, valamint a fordított astrogliosis és glia hegesedés. Így a szevoflurán nagy valószínűséggel szabályozza a HIF-1-t azáltal, hogy DJ-1 interakción keresztül gátolja a VHL általi ubiquitilációt. Egy korábbi tanulmány kimutatta, hogy a HIF-1 alapvető szerepet játszik az idegi őssejtek szabályozásában és a válaszok elősegítésében. hipoxiára (Cunningham et al., 2012).

A HIF-1 az idegi őssejtek multipotenciájának és a differenciálódáskor bekövetkező fejlődési eredményeknek a belső szabályozója. További vizsgálatok kimutatták, hogy a HIF-1 elősegítette az idegi őssejtek neuronokká történő differenciálódását, és gátolta azok gliasejtekké történő differenciálódását a Notch és Wnt jelátviteli útvonalak szabályozása révén a szubventrikuláris zónában (Lie et al., 2005; Morris et al., 2007; Kuwabara et al., 2009; Mazumdaret al., 2010).

Az újszülött patkányok hippokampuszában a HIF{0}} neuroprotektív hatást is biztosíthat azáltal, hogy modulálja a neurális progenitorsejtek differenciálódási eredményeit a túlzott asztrogliózis mérséklése érdekében. A konkrét mechanizmus azonban még tisztázásra vár, és további kutatásokat igényel. A jelenlegi vizsgálatnak számos korlátja volt. Először is, az asztrocita aktiválás dinamikus változásait nem figyelték meg vagy nem rögzítették.

Másodszor, nem vizsgálták azt a végleges mechanizmust, amellyel a HIF1 csökkenti az asztrogliózist. Harmadszor, bár az asztrocita és a mikroglia aktivációt egyidejűleg is megfigyelték, vizsgálatunk az asztrocitákra összpontosított a mikroglia aktiváció vagy az azt követő gyulladásos reakció helyett, amelyet rendkívül értékes lenne megvizsgálni.

Másodszor, a nőstény patkányok viselkedési tesztje valamivel jobb volt, mint a hím patkányoké, és a nőstény patkányok gliasejtek növekedése is valamivel kisebb volt, mint a maleráké.

A két nem viselkedési tesztjei azonban nem mutattak statisztikai különbséget a szevoflurán utókondicionálás után. A HI utáni fejlődésre gyakorolt ​​nemspecifikus hatások hátterében álló specifikus mechanizmust jövőbeli kutatásunkban vizsgáljuk. Ezenkívül olyan genetikai módszerek, mint például a DJ-1 kódoló gén kiütése, hasznosak lennének annak bizonyítására, hogy az SPC-kezelés neuroprotektív hatásai a HIF-1 ubiquitilációjának gátlásából erednek-e.

Mindazonáltal eredményeink azt mutatják, hogy a szevoflurán enyhíti az asztrogliózist és a glia hegek képződését a patkány hippocampusban, és csökkenti a tanulási és memóriazavarokat a HI-sérülés után a HIF{0}} expresszió stabilizálásával. Ez a mechanizmus összefüggésbe hozható a DJ-1 majd-europrotektív fehérje szevoflurán által kiváltott felszabályozásával, ezáltal csökkentve a VHL-t, a HIF-1 ubiquitinligázát. Ezek az eredmények új célokat jelentenek az újszülöttkori ischaemiás hipoxiás encephalopathia kezelésében.

A szerző hozzájárulása: A tanulmány koncepciója és tervezése: PZ és QSG; kísérleti megvalósítás: QSG, YHZ és ZYW; adatelemzés: QSG;reagensek/anyagok/elemző eszközök biztosítása: HX, CL; papírírás:QSG; statisztikai szakértelem, finanszírozás megszerzése, adminisztratív, műszaki vagy tárgyi támogatás, felügyelet: PZ. Minden szerző jóváhagyta a dolgozat végleges változatát.

Összeférhetetlenség: A szerzők kijelentik, hogy nincs összeférhetetlenségük.Pénzügyi támogatás: Ezt a tanulmányt a Kínai Nemzeti Természettudományi Alapítvány támogatta, 81671311, 81870838; a kínai Liaoning tartomány kulcskutatási és fejlesztési programja, 2018225004. sz.; és a Kínai Shengjing Kórház Kiváló Tudományos Alapja, 201708. sz. (mind PZ-nek). A finanszírozási forrásoknak nem volt szerepük a tanulmány elgondolásában és tervezésében, az adatok elemzésében vagy értelmezésében, a dolgozat megírásában, illetve a tanulmány publikálásra való benyújtásában.

Szerzői jogi licencszerződés: A Szerzői Jogi Licencszerződést minden szerző aláírta a közzététel előtt.Adatmegosztási nyilatkozat: Az aktuális vizsgálati területen elemzett adatkészletek ésszerű kérésre a megfelelő szerzőtől beszerezhetők.Plagizálás ellenőrzése: Kétszer ellenőrizte az iThenticate.Peer review: külső szakértői értékelés .

Nyílt hozzáférésű nyilatkozat: Ez egy nyílt hozzáférésű folyóirat, és a cikkeket a Creative Commons AttributionNonCommercial-ShareAlike 4 feltételei szerint terjesztik.0 Licenc, amely lehetővé teszi mások számára, hogy nem kereskedelmi céllal újrakeverjék, finomítsák és építsenek rá, mindaddig, amíg a megfelelő kreditet megadják, és az új alkotásokat azonos feltételekkel engedélyezik.

Hivatkozások

1. Aleyasin H, Rousseaux MW, Phillips M, Kim RH, Bland RJ, Callaghan S, SlackRS, MJ, Mak TW, Park DS (2007) A Parkinson-kór génje, a DJ{2}}a stroke kulcsfontosságú szabályozója is - okozta károsodás. Proc Natl Acad Sci US A104:18748-18753.

2. Aleyasin H, Rousseaux MW, Marcogliese PC, Hewitt SJ, Irrcher I, Joselin AP, Parsanejad M, Kim RH, Rizzu P, Callaghan SM, Slack RS, Mak TW, Park DS(2010) DJ-1 védelmet nyújt a nigrostriatális tengelyt a neurotoxin MPTP-ből az AKT útvonal modulációjával. Proc Natl Acad Sci USA 107:3186-3191.

3. Archer DP, Walker AM, McCann SK, Moser JJ, Appireddy RM (2017) Anestheticneuroprotection in experimental stroke in rotents: a systematic review and meta-analízis. Aneszteziológia 126:653-665.

4. Barkhuizen M, van den Hove DL, Vles JS, Steinbusch HW, Kramer BW, Gavilanes AW (2017) 25 éves kutatás a globális asphyxiával kapcsolatban az éretlen patkányagyban. Neurosci Biobehav Rev 75:166-182.

5. Berra E, Benizri E, Ginouvès A, Volmat V, Roux D, Pouysségur J (2003) A HIFprolil-hidroxiláz 2 a kulcsfontosságú oxigénérzékelő, amely alacsony egyensúlyi állapotú HIF-1alfa-szintet állít be normoxiában. EMBO J 22:4082-4090.

6. Burda JE, Sofroniew MV (2014): Reaktív gliózis és a központi idegrendszer károsodására és betegségére adott multicelluláris válasz. Neuron 81:229-248.

7. Choudhury GR, Ding S (2016) Reaktív asztrociták és terápiás potenciális infocalis ischaemiás stroke. Neurobiol Dis 85:234-244.

For more information:1950477648nn@gmail.com