δ阿片受体激动剂[d-Ala2, d-Leu5]脑啡肽激活有助于大鼠海马对抗全脑缺血时的突触改善

Delta Opioid Receptor Activation with Delta Opioid Peptide [d-Ala2, d-Leu5] Enkephalin Contributes to Synaptic Improvement in Rat Hippocampus against Global Ischemia.

作者信息Guangming Zhang, Zelin Lai, Lingling Gu, Kejia Xu, Zhenlu Wang, Yale Duan, Huifen Chen, Min Zhang, Jun Zhang, Zheng Zhao, Shuyan Wang
PMID34470528
发布时间2021-01-30
DOI10.1177/09636897211041585

实验完整度

包含大鼠全脑缺血模型、Nissl染色、Golgi染色、场电位记录和Western blot等多层次实验,并进行了功能验证(突触传递)和机制验证(信号通路)。

主要模型

Sprague-Dawley大鼠全脑缺血模型(四血管闭塞) 海马脑片

重点核对

DADLE给药剂量:2.5 nmol,侧脑室注射 给药时间:再灌注开始时 缺血时间:10分钟 模型:四血管闭塞(4-VO) 检测时间点:缺血后第3天和第7天

摘要

心脏骤停引起的全脑缺血通常导致不良的神经系统预后。大量研究集中于预防脑缺血损伤的方法,然而临床治疗仍然有限。我们先前的研究表明,δ阿片受体(DOR)激动剂[d-Ala2, d-Leu5]脑啡肽(DADLE)的激活不仅能显著促进第3天神经元存活,还能改善缺血后第5-9天的空间记忆缺陷。然而,DADLE诱导的认知恢复背后的神经机制仍不清楚。本研究首先检测了缺血/再灌注(I/R)损伤后晚期时间点(第7天)CA1区神经元存活的变化,发现在再灌注开始时给予DADLE(2.5 nmol)可显著改善受损的CA1神经元。DADLE处理后,缺血后第3天和第7天CA1神经元的结构和功能显示,受损树突棘密度和受损CA3-CA1突触的基本传递均有显著改善。DADLE介导的缺血后第3天和第7天突触调节所涉及的分子变化暗示了PKCα-MARCKS对树突棘结构和BDNF-ERK1/2-synapsin I对突触功能的时间相关差异调节,以响应缺血/再灌注损伤以及DADLE治疗。重要的是,DADLE对缺血诱导的细胞、突触和分子缺陷的所有有益作用均被DOR抑制剂纳曲吲哚(2.5 nmol)消除。综上所述,本研究提示,DOR激活诱导的参与突触形态的PKCα-MARCKS保护性信号通路和参与突触传递的BDNF-ERK-synapsin I可能在晚期脑缺血大鼠的认知恢复中发挥作用。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
DOR激活是否通过改善海马突触的结构和功能来促进全脑缺血后的认知恢复?
核心机制
DOR激活通过PKCα-MARCKS信号通路调节树突棘形态,通过BDNF-ERK1/2-synapsin I信号通路改善突触传递,从而促进认知恢复。
主要证据
在4-VO大鼠模型中,DADLE治疗增加了CA1区神经元存活率、树突棘密度,并改善了CA3-CA1突触的场电位和配对脉冲反应;Western blot显示PKCα、p-MARCKS、BDNF、p-ERK1/2和p-synapsin I的表达变化,且这些效应被DOR抑制剂naltrindole逆转。
研究意义
本研究提示DOR激活可能成为治疗脑缺血后认知障碍的潜在靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立全脑缺血模型并分组给药

建立全脑缺血模型并验证DADLE的神经保护作用

采用四血管闭塞(4-VO)法建立大鼠全脑缺血模型,再灌注开始时侧脑室注射PBS、DADLE或DADLE+naltrindole。

2

评估神经元存活

检测DADLE对缺血后晚期CA1神经元存活的影响

通过Nissl染色观察缺血后第7天海马CA1区神经元存活情况。

3

观察树突棘形态变化

探究DADLE对缺血后树突棘密度的影响

使用Golgi染色观察缺血后第3天和第7天CA1神经元树突棘密度。

4

记录突触传递功能

评估DADLE对缺血后CA3-CA1突触传递的影响

制备海马脑片,记录场兴奋性突触后电位(fEPSP)的输入-输出曲线和配对脉冲反应(PPR)。

5

检测分子通路变化

探究DADLE调节突触形态和功能的分子机制

通过Western blot检测缺血后第3天和第7天海马组织中PKCα/ε/γ、p-MARCKS、BDNF、p-ERK1/2和p-synapsin I的表达水平。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证分子表达变化

产品清单

实验环节名称品牌货号
水合氯醛----
DADLESigma--
纳曲吲哚Sigma--
FD快速高尔基染色试剂盒FD NeuroTechnologies--
BCA蛋白检测试剂盒----
抗BDNF抗体Santa Cruz Biotechnology--
抗p-ERK1/2抗体Cell Signaling Technology--
抗PKCα抗体Cell Signaling Technology--
抗β-actin抗体Cell Signaling Technology--
抗GAPDH抗体Cell Signaling Technology--
抗p-synapsin I抗体Signalway Antibody--
抗p-MARCKS抗体Signalway Antibody--
抗PKCε抗体Proteintech Group--
抗PKCγ抗体Proteintech Group--
尼康NIS-ElementsNikon--
徕卡光学显微镜Leica--
伯乐凝胶成像系统Bio-Rad--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
动物品系、体重、性别、模型建立方法(4-VO)
阅读提示:Materials and Methods: Animals, Global Cerebral Ischemia Model
药物处理
DADLE和naltrindole的剂量、给药途径、给药时间
阅读提示:Materials and Methods: Intracerebral Cannula and Groups
组织学检测
灌注固定方法、切片厚度、染色方法(Nissl、Golgi)
阅读提示:Materials and Methods: Perfusion and Tissue Preparation, Nissl Staining, Golgi Staining
电生理记录
脑片制备方法、记录电极、刺激参数、ACSF成分
阅读提示:Materials and Methods: Brain Slice Preparation, Field Potential Recording
蛋白检测
蛋白提取、抗体稀释比例、内参选择
阅读提示:Materials and Methods: Immunoblotting