Penyedutan Ringkas Sevoflurane Boleh Mengurangkan Pembentukan Parut Glial Selepas Kecederaan Otak Hypoxic-iskemik dalam Tikus Neonatal Bahagian 3

SPC mengimbangi ekspresi HIF-1 dalam hippocampus

Dalam kajian terdahulu, kami mendapati bahawa sevoflurane post-conditioning melemahkan astrogliosis dan pembentukan parut glial di hippocampus, dan meningkatkan pembelajaran dan gangguan ingatan selepas HI.

Parut glial adalah penyakit yang berkaitan dengan sistem saraf. Penyakit ini sering dikaitkan dengan kehilangan ingatan dan menyebabkan kesusahan yang ketara kepada pesakit. Walau bagaimanapun, kita harus sedar bahawa terdapat hubungan yang kuat antara parut glial dan ingatan, tetapi ini tidak bermakna ingatan akan merosot.

Semasa rawatan parut glial, sikap positif dan kaedah rawatan yang betul adalah sangat penting. Kita perlu berusaha untuk mengekalkan sikap optimistik, menggalakkan pesakit menjalani rawatan yang sewajarnya, dan memberi mereka bantuan yang diperlukan.

Selain itu, diet dan senaman yang betul adalah cara penting untuk membantu mencegah dan merawat parut glial. Pemakanan yang seimbang dan kaya boleh memberikan nutrien yang mencukupi untuk membantu badan pulih. Senaman yang betul boleh menggalakkan peredaran darah dan metabolisme serta meningkatkan imuniti badan.

Kesimpulannya, walaupun parut glial boleh menjejaskan ingatan, sikap positif, dan rawatan yang betul boleh membantu kita mengatasi kesukaran dan mengekalkan badan yang sihat dan minda yang tajam. Oleh itu, marilah kita menghadapi cabaran dengan sikap positif dan maju ke hadapan dengan berani. Ia boleh dilihat bahawa kita perlu meningkatkan ingatan, dan Cistanche deserticola boleh meningkatkan memori dengan ketara, kerana Cistanche deserticola juga boleh mengawal keseimbangan neurotransmitter, seperti meningkatkan tahap asetilkolin dan faktor pertumbuhan. Bahan-bahan ini sangat penting untuk ingatan dan pembelajaran. Selain itu, Cistanche deserticola juga boleh meningkatkan aliran darah dan menggalakkan penghantaran oksigen, yang dapat memastikan otak menerima nutrien dan tenaga yang mencukupi, seterusnya meningkatkan daya hidup dan daya tahan otak.

Klik tahu suplemen untuk meningkatkan ingatan

HIF{{0}} telah disahkan sebagai faktor utama dalam mekanisme neuroprotektif ini (Yang et al., 2019). Untuk menyiasat lebih lanjut peraturan khusus yang disebabkan olehsevoflurane, kami memeriksa ekspresi protein HIF-1 dalam hippocampus 12 , 24, dan 48 jam selepas SPC. Keputusan kami mendedahkan perubahan dinamik dalam ekspresi HIF-1: 12 jam selepas rawatan, peningkatan ekspresi HIF-1 diperhatikan dalam HI dan kumpulan HIS berbanding kumpulan palsu (P <0.0001), tetapi hampir tiada perbezaan antara HI dan kumpulan HIS (Rajah 7A dan B).

Dua puluh empat jam selepas SPC, ungkapan HIF1 telah berkurangan dalam kumpulan HI berbanding kumpulan HIS (P < 0.001) tetapi masih meningkat berbanding kumpulan palsu (P < 0.001; Rajah 7C) .

Empat puluh lapan jam selepas SPC, ungkapan HIF-1 dalam kumpulan HI kembali ke tahap yang sangat rendah dan tidak berbeza daripada kumpulan palsu; walau bagaimanapun, ungkapan HIF-1 masih dikekalkan pada tahap yang sangat tinggi dalam kumpulan HIS (P < 0.01; Rajah 7D). Seterusnya, kami meneliti ungkapan HIF-1 mRNA ( relatif kepadaGAPDH) dalam hippocampus 12, 24, dan 48 jam selepas SPCby analisis PCR masa nyata.

Keputusan menunjukkan bahawa ekspresi mRNA HIF {{0}} memuncak 24 jam selepas HI (P <0.001; Rajah7E), dan tidak terdapat perbezaan yang jelas antara kumpulan HI dan HIS pada titik tiga masa yang diperiksa. Oleh itu, peraturan dinamik HIF-1 yang disebabkan oleh sevofluran mungkin melibatkan peraturan pasca terjemahan, yang selaras dengan hipotesis kami.

Untuk menyiasat lebih lanjut hipotesis kami bahawa SPC mengurangkan sastrogliosis selepas kecederaan HI dalam tikus neonatal dengan mengawal selia DJ-1 untuk menghalang HIF-1 ubiquitylation, kami memeriksa ekspresi protein VHL dan DJ-1 (Rajah 8A).

Protein VHL berinteraksi secara fizikal dengan DJ{{0}} (Parsanejad et al., 2014), seperti yang dianalisis dalam skrin spektrometri jisim tidak berat sebelah dan disahkan dalam model aPD. Penemuan kami menunjukkan bahawa DJ-1 boleh menghalang ubiquitylation bergantung kepada VHL dan menstabilkan ekspresi HIF-1. Selain itu, keputusan kami menunjukkan bahawa ekspresi VHL menurun apabila ekspresi DJ-1 ditingkatkan dalam kumpulan HIS berbanding dengan Kumpulan HI (P <0.05; Rajah 8B dan C).

HIF-1 inhibitor YC-1 melemahkan peningkatan pembelajaran dan ingatan yang disebabkan oleh sevoflurane

HIE neonatal membawa kepada banyak kesan jangka panjang yang negatif; salah satu disfungsi yang paling teruk ialah kemerosotan pembelajaran dan ingatan. Banyak bukti telah menunjukkan bahawa SPC boleh melindungi daripada kerosakan HI dan meningkatkan fungsi pembelajaran dan ingatan (Wang et al., 2019a; Xue et al., 2019; Yanget al., 2019).

Kami menyuntik YC{{0}}, perencat HIF-1, untuk mengesahkan sama ada mekanisme perlindungan sevoflurane berkaitan dengan HIF-1 . Maze air Morris digunakan untuk menilai pembelajaran dan pengecaman pada hari 29–34 selepas pembedahan (Rajah 9A). Terdapat perbezaan nyata dalam kependaman melarikan diri antara HI dan kumpulan HIS (P < 0.0001). Rawatan YC-1 ketara meningkatkan kependaman melarikan diri selepas pendedahan sevofluran (P <0.01; Rajah9B).

Dalam ujian kuar ruang, kumpulan HIS berprestasi lebih baik daripada HI (P < {{0}}.01) dan HIS + YC-1 (P < 0.05; Rajah 9C) kumpulan.Walau bagaimanapun, kumpulan suntikan YC-1 tidak menunjukkan peningkatan yang ketara berbanding dengan kumpulan HI. Selain itu, tiada kerosakan motor diperhatikan mengikut keputusan ujian kelajuan renang atau penggantungan (P > 0.05; Rajah 9D dan E).

Keputusan ujian medan terbuka menunjukkan tiada perbezaan dalam masa yang dihabiskan di tengah atau jumlah jarak perjalanan antara kumpulan (P > 0.05; Rajah 9F–H), menunjukkan tiada perbezaan tingkah laku atau kegelisahan aktiviti lokomotor di antara empat kumpulan.

Perbincangan

Model Rice-Vannucci klasik digunakan dalam kajian ini untuk menilai kesan SPC pada HIE dalam tikus P7 (Jevtovic-Todorovicet al., 2003; Grandvuillemin et al., 2017). Keputusan kami menunjukkan bahawa: (1) SPC meningkatkan pembelajaran jangka panjang dan ingatan HIE bayi baru lahir dengan melemahkan astrogliosis hippocampal dan parut glial yang berlebihan; (2) sevoflurane boleh mendorong perlindungan saraf yang diperhatikan dengan menstabilkan ekspresi HIF-1 melalui perencatan ubiquitylationnya; dan (3) perencatan HIF-1 ubiquitylation oleh sevoflurane mungkin disebabkan melalui upregulation DJ-1, yang telah ditunjukkan sebagai neuroprotektif dalam PD (Parsanejad et al., 2014) dan dikawal oleh SPC.

Glialscars menjejaskan penjajaran neuron dan penjanaan sinaps dalam otak yang sedang berkembang. Di sini, kami mendapati bahawa sevofluranemengawal selia DJ protein pelindung otak-1, mengurangkan tahap HIF-1 ubiquitination, memperbaiki parut glial, dan menjejaskan fungsi pembelajaran dan ingatan jangka panjang untuk memberikan perlindungan otak. Kebanyakan bayi yang dilahirkan hidup HIE yang terselamat mengalami disfungsi neurologi yang teruk, seperti cerebral palsy, epilepsi, dan terutamanya masalah pembelajaran dan ingatan jangka panjang (Edwards et al., 2010; Descloux et al., 2015).

Walau bagaimanapun, rawatan semasa HIE terutamanya tertumpu kepada rawatan simptomatik (Yuan,2009). Hanya beberapa rawatan, seperti hipotermia sederhana seluruh badan, boleh memberikan perlindungan saraf dan meningkatkan hasil jangka panjang.

Penggunaan anestetik sevoflurane yang disedut selepas HIE neonatal memberikan perlindungan saraf yang boleh membalikkan kerosakan yang disebabkan oleh HI, seperti yang disahkan dalam kajian haiwan (Lai et al., 2016; Kim et al., 2017). Pengaruh anestetik pada sistem saraf perkembangan juga telah menjadi topik penyelidikan yang hangat selama bertahun-tahun (Archer et al., 2017).

Kesan anestetik yang disedut pada otak adalah bergantung kepada kepekatan. Kepekatan rendah dan rawatan jangka pendek mempunyai kesan perlindungan pada otak yang cedera, manakala kepekatan tinggi dan rawatan jangka panjang boleh merosakkan tisu otak. Walau bagaimanapun, mekanisme yang mendasari perlindungan daripada kerosakan otak masih belum dijelaskan.

Oleh itu, kami meneroka mekanisme potensi sevoflurane pada peningkatan pembelajaran dan fungsi ingatan. Astrosit adalah komponen utama sistem saraf pusat tindak balas kecederaan, termasuk asfiksia neonatal (Zhao dan Rempe, 2010). Dalam fasa akut berikutan kerosakan HI, sel glial ini diaktifkan dan mula membiak.

Pembiakan sel glial adalah penting untuk menutup tapak kecederaan, membentuk semula struktur tisu hippocampal, dan mengawal tindak balas imun tempatan secara temporal dan spatial; Walau bagaimanapun, tindak balas ini menjadi berbahaya dalam fasa kronik (Peknyand Nilsson, 2005; Pekny et al., 2014). Sesungguhnya, hipertrofi astrocyte yang berlebihan ini merosakkan struktur anatomi hippocampal.

Lebih khusus lagi, keputusan imunofluoresensi kami menunjukkan bahawa astrosit di sekitar lapisan piramid CA1 dan CA3, serta di rantau DG (terutamanya sempadan antara lapisan sel granul dan hilum), memusnahkan struktur tisu normal dengan teruk. Proses scaffolds glial berkembang menjadi susunan neuron biasa.

Keputusan morfologi menggambarkan bahawa glial jejari yang mengekspresikan GFAP yang berlebihan ini mengorientasikan prosesnya menjadi jaringan padat, yang membentuk struktur seperti dinding yang menghalang perkembangan sinaps dan secara langsung menjejaskan pembelajaran dan ingatan yang bergantung kepada ruang (Wanner et al., 2008). Ujian maze air Morris, ujian tingkah laku klasik yang digunakan untuk mengesan pembelajaran dan ingatan berkaitan hippocampus (Wu et al., 2018), digabungkan dalam kajian ini dengan hasil pewarnaan imunofluoresensi untuk memberikan bukti baharu bahawa sevoflurane boleh meningkatkan pembelajaran dan ingatan dengan mengurangkan astrogliosis dan parut glial yang berlebihan.

Bukan sahaja keamatan imunofluoresensi neurocan dan GFAPin hypertrophic astrocytes berkurangan selepas SPC, tetapi tahap ekspresi protein juga menurun. Sementara itu, pewarnaan Nissl mendedahkan seni bina hippocampal yang lebih padat, lebih teratur, sitoplasma hiperkromatik, kehilangan neuron yang sangat sedikit, dan atrofi selular yang ketara selepas SPC.

Pewarnaan Golgi juga memberikan bukti bahawa SPC boleh meningkatkan bilangan duri dendritik. Satu lagi penemuan novel kajian ini ialah SPC mengimbangi ekspresi penanda sinaptik PSD95 danGAP43 dalam hippocampus berbanding dengan kumpulan HI.

Fenomena ini menunjukkan bahawa selain daripada melemahkan parut glial, sevoflurane boleh memudahkan pembentukan sinaps hippocampal, yang secara langsung meningkatkan fungsi pembelajaran dan ingatan (Zhanget al., 2015; Lu et al., 2017).

SPC melemahkan parut glial dan astrocyteproliferation yang berlebihan dalam HIE neonatal semasa pembangunan. Nombor dendritespine boleh dinaikkan selepas SPC, dengan itu memberikan bukti bahawa sevoflurane boleh mendorong pembentukan sinaps selepas HI (Roberts et al., 2010). Penggunaan YC-1, perencat HIF1, membalikkan kesan terapeutik yang disebabkan oleh SPC, menunjukkan bahawa perlindungan pembentukan sinaps sangat berkaitan dengan HIF-1 .

Sebagai faktor transkripsi yang penting, HIF-1 mempunyai pelbagai gen sasaran yang melaksanakan fungsi yang berbeza, seperti proses yang terlibat dalam kemandirian sel, pengangkutan glukosa dan metabolisme, dan angiogenesis, selepas iskemia (Ostrowski dan Zhang, 2020). Selain itu, HIF{{ 2}} ungkapan dikawal ketat oleh pelbagai mekanisme. Kajian terdahulu menunjukkan bahawa HIF-1 tidak boleh wujud secara konsisten dalam tisu otak pada tahap yang tinggi dan berkesan kerana laluan degradasi ubiquitylation bergantung kepada oksigen (Hirayama dan Koizumi, 2017).

Oleh itu, mencari cara untuk mengekalkan tahap ekspresi HIF boleh memanjangkan kesan perlindungannya selepas HI. Baru-baru ini, satu kaedah rawatan baru telah dicadangkan, di mana postconditioning hipoksik ringan digunakan selepas tempoh kecederaan HI untuk mengurangkan kerosakan otak (Zhan et al., 2012). .Penyamanan pasca hipoksik telah disahkan untuk mengurangkan pengaktifan glial, termasuk kedua-dua astrosit dan mikroglia.

Selain itu, penurunan dalam penanda keradangan telah diperhatikan selepas postconditioning hipoksik (Teo et al., 2015). Potensi mekanisme yang mendasari perlindungan ini ditunjukkan berkait rapat dengan pengekalan ekspresi HIF-1 (Zhu et al., 2014). Pada masa ini, post-conditioning hypoxia hampir mustahil untuk digunakan dalam amalan klinikal sebagai rawatan yang memudaratkan konvensional dan mempunyai banyak potensi bahaya. Di samping itu, perbezaan individu dalam toleransi hipoksia menyukarkan untuk menyeragamkan kawalan dos rawatan pasca-perawatan hipoksia (Zhan et al., 2012).

Bagi HIE neonatal, penyaman selepas rawatan hipoksia yang tidak tepat berkemungkinan besar menyebabkan kecederaan sekunder. Sebaliknya, sevoflurane lebih selamat, lebih lembut dan lebih terkawal dalam amalan klinikal, dan seperti yang ditunjukkan dalam penyelidikan kami, juga boleh mengawal selia ekspresi HIF-1.

Sama seperti peranan neuroprotektifnya dalam PD, DJ-1 nampaknya memainkan peranan penting dalam SPC dalam penyelidikan kami. Substrat terbaik yang ditakrifkan bagi VHL, kompleks E3 ubiquitin ligase yang terkenal, ialah HIF-1 (Zhang et al., 2018). DJ-1 telah disahkan untuk berinteraksi dengan VHL dan boleh mengurangkan ekspresi VHL dengan berkesan, yang mendorong penstabilan HIF-1 (Parsanejad et al., 2014).

Kami membuat hipotesis bahawa sevoflurane melindungi otak daripada kerosakan hipoksik dengan mengawal selia DJ-1 dan menghalang aktiviti theubiquitylation VHL. Penemuan novel kami yang diperolehi daripada PCR masa nyata dan analisis western blot menyokong hipotesis ini. Pertama, perbezaan HIF-1 antara kumpulan SPC dan HI tidak terhasil daripada perubahan transkrip.

Kedua, ekspresi VHL menurun manakala ekspresi DJ-1 meningkat dalam kumpulan SPC. Ketiga, penstabilan HIF-1 melindungi pembentukan sinaps dan fungsi pembelajaran dan ingatan serta reversedastrogliosis dan parut glial. Oleh itu, sevoflurane berkemungkinan besar mengawal HIF-1 melalui perencatan ubiquitylation oleh VHL melalui interaksi DJ-1. Kajian terdahulu menunjukkan bahawa HIF-1 memainkan peranan penting dalam pengawalan sel progenitor batang saraf dan dalam menggalakkan tindak balas kepada hipoksia (Cunningham et al., 2012).

HIF-1 ialah pengawal selia anintrinsik bagi multipotensi sel progenitor batang saraf dan hasil perkembangan selepas pembezaan. Siasatan lanjut menunjukkan bahawa HIF-1 menggalakkan pembezaan sel stem neural kepada neuron dan menghalang pembezaan mereka kepada sel glial melalui pengawalan laluan isyarat Notch dan Wnt dalam zon subventrikular (Lie et al., 2005; Morris et al., 2007; Kuwabara et al., 2009; Mazumdaret al., 2010).

Dalam hippocampus tikus neonatal, HIF-1 juga mungkin memberikan perlindungan saraf dengan memodulasi hasil pembezaan sel progenitor saraf untuk melemahkan astrogliosis yang berlebihan. Walau bagaimanapun, mekanisme khusus masih belum dijelaskan dan memerlukan penyelidikan lanjut. Kajian semasa mempunyai beberapa batasan. Pertama, perubahan dinamik dalam pengaktifan astrocyte tidak diperhatikan atau direkodkan.

Kedua, mekanisme definitif yang mana HIF1 mengurangkan astrogliosis tidak disiasat. Ketiga, walaupun pengaktifan astrocyte dan microglia telah diperhatikan terlalu serentak, kajian kami memberi tumpuan kepada astrocytes dan bukannya pengaktifan mikroglia atau tindak balas keradangan berikutnya, yang akan menjadi sangat berharga untuk disiasat.

Kedua, prestasi ujian tingkah laku tikus betina adalah lebih baik sedikit berbanding tikus jantan, dan peningkatan sel glial tikus betina juga kurang sedikit berbanding malerat.

Walau bagaimanapun, keputusan ujian tingkah laku kedua-dua jantina tidak menunjukkan perbezaan statistik selepas penyaman udara sevofluran. Mekanisme khusus yang mendasari kesan khusus jantina terhadap perkembangan selepas HI akan disiasat dalam penyelidikan masa depan kami. Selain itu, kaedah genetik seperti kalah mati pengekodan gen DJ-1 akan bermanfaat dalam menunjukkan sama ada kesan neuroprotektif rawatan SPC terhasil daripada perencatan HIF-1 ubiquitylation.

Walau apa pun, penemuan kami menunjukkan bahawa sevoflurane mengurangkan sastrogliosis dan pembentukan parut glial dalam hippocampus tikus, dan mengurangkan kemerosotan pembelajaran dan ingatan selepas kecederaan HI dengan menstabilkan ekspresi HIF-1. Mekanisme ini mungkin berkaitan dengan regulasi yang disebabkan oleh sevoflurane DJ protein kemudianeuroprotektif-1, sekali gus mengurangkan VHL, ubiquitinligase HIF-1 . Penemuan ini menyediakan sasaran baharu untuk rawatan ensefalopati hipoksia iskemia neonatal.

Sumbangan pengarang: Konsep dan reka bentuk kajian: PZ dan QSG; pelaksanaan eksperimen: QSG, YHZ dan ZYW; analisis data: QSG;menyediakan reagen/bahan/alat analisis: HX, CL; penulisan kertas:QSG; kepakaran statistik, mendapatkan pembiayaan, pentadbiran, teknikal atau sokongan bahan, dan penyeliaan: PZ. Semua pengarang meluluskan versi akhir kertas kerja.

Konflik kepentingan: Penulis mengisytiharkan bahawa mereka tidak mempunyai konflik kepentingan. Sokongan kewangan: Kajian ini disokong oleh National NatureScience Foundation of China, No. 81671311, 81870838; Program Penyelidikan dan Pembangunan Utama Wilayah Liaoning China, No.2018225004; dan Dana Saintifik Cemerlang Hospital Shengjing China, No. 201708 (semua kepada PZ). Sumber pembiayaan tidak mempunyai peranan dalam konsep dan reka bentuk kajian, analisis atau tafsiran data, penulisan kertas kerja, atau membuat keputusan untuk menyerahkan kertas ini untuk diterbitkan.

Perjanjian lesen hak cipta: Perjanjian Lesen Hak Cipta telah ditandatangani oleh semua pengarang sebelum diterbitkan. Pernyataan perkongsian data: Set data yang dianalisis semasa kajian semasa tersedia daripada pengarang yang sepadan atas permintaan yang munasabah. Semakan plagiarisme: Disemak dua kali oleh iThenticate. Semakan rakan sebaya: Semakan rakan sebaya secara luaran .

Pernyataan akses terbuka: Ini ialah jurnal akses terbuka dan artikel diedarkan di bawah syarat Creative Commons AttributionNonCommercial-ShareAlike 4.0 Lesen, yang membenarkan orang lain mengadun semula, mengubah suai dan membina karya secara bukan komersial, selagi kredit yang sesuai diberikan dan ciptaan baharu dilesenkan di bawah syarat yang sama.

Rujukan

1. Aleyasin H, Rousseaux MW, Phillips M, Kim RH, Bland RJ, Callaghan S, SlackRS, During MJ, Mak TW, Park DS (2007) DJ gen penyakit Parkinson-1juga pengawal selia utama strok -kerosakan yang disebabkan. 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 melindungi paksi nigrostriatal daripada neurotoksin MPTP melalui modulasi laluan AKT. 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 rodents: a systematic review and meta-analysis. Anestesiologi 126:653-665.

4.Barkhuizen M, van den Hove DL, Vles JS, Steinbusch HW, Kramer BW, Gavilanes AW (2017) 25 tahun penyelidikan tentang asfiksia global dalam otak tikus yang tidak matang. Neurosci Biobehav Rev 75:166-182.

5. Berra E, Benizri E, Ginouvès A, Volmat V, Roux D, Pouysségur J (2003) HIFprolyl-hydroxylase 2 ialah pengesan oksigen utama yang menetapkan tahap keadaan mantap rendah HIF-1alfa dalam normoxia. EMBO J 22:4082-4090.

6. Burda JE, Sofroniew MV (2014) Gliosis reaktif dan tindak balas multiselular terhadap kerosakan dan penyakit CNS. Neuron 81:229-248.

7. Choudhury GR, Ding S (2016) Astrosit reaktif dan potensi terapeutik strok iskemia infokal. Neurobiol Dis 85:234-244.

For more information:1950477648nn@gmail.com