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中国医科大学学报 ›› 2017, Vol. 46 ›› Issue (1): 62-67.doi: 10.12007/j.issn.0258-4646.2017.01.014

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PI3K/mTOR/自噬通路在间歇性低氧加重全脑缺血大鼠神经损伤中的作用

郭向飞 1,赵雅宁 1,李建民 2,刘文倩 1,陈长香 1   

  1. 华北理工大学 1 护理与康复学院社区护理教研室;2 附属医院神经外科,河北 唐山 063000
  • 收稿日期:2016-06-13 出版日期:2017-01-28 发布日期:2017-01-10
  • 通讯作者: 赵雅宁 E-mail:zyning789@126.com
  • 作者简介:郭向飞(1989 -),女,硕士研究生 .

Role of PI3K/mTOR/autophagy Pathway in Global Cerebral Ischemia/reperfusion Injury Aggravated by Intermittent Hypoxia in Rats

GUO Xiangfei1,ZHAO Yaning1,LI Jianmin2,LIU Wenqian1,CHEN Changxiang1   

  1. 1Community Nursing Department,College of Nursing and Rehabilitation in North China University of Science and Technology,Tangshan 063000,China;2Department of Neurosurgery,Affiliated Hospital of North China University of Science and Technology,Tangshan 063000,China
  • Received:2016-06-13 Online:2017-01-28 Published:2017-01-10

摘要: 目的 比较常态大鼠和间歇性低氧大鼠全脑缺血再灌注后磷脂酰肌醇 3 激酶(PI3-K)、雷帕霉素靶蛋白(mTOR)及 Beclin-1 表达变化,探讨 PI3K/mTOR/自噬通路在间歇性低氧加重全脑缺血大鼠神经损伤中的作用。方法 80 只雄性 Wistar 大 鼠采用数字随机法随机分成假手术组(SO 组)、单纯脑缺血再灌注组(I/R 组)、间歇性低氧 7 d 脑缺血再灌注组(IH7+I/R 组)以及 间歇性低氧 21 d 脑缺血再灌注组(IH21+I/R 组),每组 20 只。造模前,IH7+I/R 组、IH21+I/R 组分别给予间歇性低氧 7 和 21 d。采 用改良的 Pulsinelli 四血管阻断法制备脑缺血再灌注模型,HE 染色、电镜观察海马 CA1 区神经细胞形态变化;免疫组织化学法、 实时定量 PCR 检测大鼠脑组织海马 CA1 区 PI3-K、mTOR 和 Beclin-1 表达情况 ;Morris 水 迷 宫 测 试 检 测 大 鼠 学 习 记 忆 功 能 。 结果 与 SO 组比较,I/R 组大鼠在各时间点出现神经元结构损伤,存活神经细胞数量减少,大鼠的学习记忆功能下降;免疫组化示 PI3-K、mTOR 和 Beclin- 1 免疫阳性细胞数增加(P < 0.05);实时定量 PCR 示 PI3- K、mTOR 和 Beclin- 1 表 达 增 强(P <0.05)。与 I/R 组比较,IH7+I/R 组和 IH21+I/R 组大鼠在各时间点神经元结构损伤加重,存活神经细胞数量减少,大鼠的学习记忆能力下降;免疫组化示 PI3-K、mTOR 和 Beclin-1 免疫阳性细胞数增加(P < 0.05);实时定量 PCR 示 PI3-K、mTOR 和 Beclin-1 表达 增强(P < 0.05);上述变化在 IH21+I/R 组更为显著(P < 0.05)。结论 间歇性模式低氧可加重全脑缺血再灌注损伤后神经损伤,其机制与 PI3K/mTOR/自噬通路活化有关。

关键词: 间歇性低氧, 脑缺血再灌注, 磷脂酰肌醇 3 激酶, 雷帕霉素靶蛋白, 自噬

Abstract: Objective To investigate the changes in the expression of phosphatidylinositol 3-kinase(PI3-K),mammalian target of rapamycin(mTOR)and Beclin-1 in the hippocampus of normal rats and intermittent hypoxia rats with cerebral ischemia/reperfusion,so as to explore the role of PI3K/mTOR/autophagy pathway in global cerebral ischemia/reperfusion injury aggravated by intermittent hypoxia. Methods A total of 80 healthy male Wistar rats were randomly divided into sham operation group(SO group,n =20),merely ischemia/reperfusion group(I/R group,n =20),intermittent hypoxia for 7-day ischemia/reperfusion group(IH7+I/R group,n =20),and intermittent hypoxia for 21-day ischemia/reperfusion group(IH21+I/R group,n =20). IH7+I/R group and IH21+I/R group were respectively given intermittent hypoxia for 7 days and 21 days before ischemia/reperfusion. The cerebral ischemia/reperfusion model was established by modified Pulsinelli four-vessel occlusion method. The morphological changes of nerve cells in hippocampal CA1 region were observed by HE staining and electron microscope. The protein expressions of PI3-K, mTOR and Beclin-1 of nerve cells in hippocampal CA1 region were detected by immunohistochemical staining and RT-PCR. The learning memory capacity of rats were assessed by the Morris water maze test. Results Compared with SO group,I/R group increased the never cells morphology damages,reduced the number of survival neurons,and declined the ability of learning and memory(P < 0.05). Immunohistochemistry showed that the number of PI3-K immunoreactive cell,mTOR immunoreactive cell and Beclin-1 immunoreactive cell increased in I/R group compared with S0 group(P < 0.05). RT-PCR showed that the expressions of PI3-K,mTOR and Beclin-1 increased in I/R group compared with S0 group(P <0.05). Compared with I/R group,intermittent hypoxia groups increased the never cells morphology damages,decreased the number of survival neurons,and declined the ability of learning and memory(P < 0.05). Immunohistochemistry showed that the number of PI3-K immunoreactive cell, mTOR immunoreactive cell and Beclin-1 immunoreactive cell increased in IH7+I/R and IH21+I/R groups compared with I/R group(P < 0.05). RT-PCR showed that the expressions of PI3-K,mTOR and Beclin-1 increased in IH7+I/R and IH21+I/R groups compared with I/R group(P <0.05),and the changes were more significant in IH21+I/R group(P < 0.05). Conclusion Intermittent hypoxia can aggravate neurological injury after ischemia,which is related to PI3K/mTOR/autophagy pathway activation.

Key words: intermittent hypoxia, cerebral ischemia, phosphatidylinositol 3-kinase, mammalian target of rapamycin, autophagy

中图分类号: 

  • R743
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