TLR4/NF-κB信号通路在富氢水改善电离辐射致大鼠放射性脑损伤中的作用

目的:通过对大鼠全脑照射,研究TLR4/NF-κB信号通路在富氢水改善电离辐射致放射性脑损伤中的作用。
方法:选择30只雄性SD(Sprague Dawley)大鼠作为研究对象,按其体重随机分为对照组、单纯照射组(IR组)、富氢水干预组(IR+HRW组),每组10只。对照组不进行照射,每天灌胃给予纯化水(20 ml/kg),IR组和IR+HRW组进行单次20 Gy全脑照射,照前3天、照前10分钟及照后每天持续灌胃给予纯化水/富氢水(持续30天,20 ml/kg)。每天观察大鼠一般状态,并在照射后第7天、第14天、第21天、第30天测定动物体重。照后第7天解剖一半动物,并于照射后第30天,Morris水迷宫检测大鼠学习记忆能力后剖杀剩余动物,HE染色检测海马病理学变化;ELISA检测脑组织中GSH活性,MDA、IL-1β、羟自由基含量;q RT-PCR、Western blotting检测大鼠海马中TLR4、NF-κB p65、NLRP3、CASPASE 1的m RNA、蛋白表达水平。

结果:1、照射后7天,IR组大鼠出现头部脱毛、流涎等症状,IR+HRW组大鼠头部脱毛、流涎等症状较IR组减轻。与照射当天体重相比,IR组大鼠照射后第7天体重呈降低趋势,而IR+HRW组大鼠呈升高趋势,但差异均无统计学意义(P>0.05)。HE染色显示,与IR组相比,IR+HRW组细胞排列相对整齐,胞核皱缩、碎裂及溶解,胞浆深染现象相对减轻。ELISA实验结果显示,IR+HRW组大鼠较IR组脑组织中GSH活性升高,MDA、羟自由基、IL-1β含量降低,但差异尚无统计学意义(P>0.05)。q RT-PCR实验结果显示,IR+HRW组大鼠海马中TLR4、NF-κB、NLRP3、Caspase 1 m RNA表达水平较IR组下降(P<0.05),Western blotting实验结果显示,与IR组相比,IR+HRW组大鼠海马中NF-κB p65、NLRP3、CASPASE 1蛋白表达水平下降(P<0.05),TLR4蛋白表达水平有下降的趋势,但差异无统计学意义(P>0.05)。2、照射后30天,IR组大鼠出现头部脱毛、流涎等症状,IR+HRW组大鼠症状较IR组减轻。对照组和IR+HRW组未出现动物死亡情况,而IR组在照射后第14天出现1只大鼠死亡。在照射后第14天-第30天,IR+HRW组大鼠体重均高于IR组,但差异无统计学意义(P>0.05)。Morris水迷宫结果表明,除第3天外,第1天-第5天IR+HRW组大鼠相对于IR组逃避潜伏期均有缩短的趋势,但差异尚无统计学意义(P>0.05),在第6天撤去平台后到达原平台位置所用时间减少,穿越平台次数和在原平台象限停留时间增加(P<0.05)。HE染色显示,IR+HRW组大鼠海马细胞数量轻度减少,排列整齐,未见明显的胞核深染及固缩现象。ELISA实验结果显示,IR+HRW组大鼠较IR组脑组织中MDA、羟自由基含量降低(P<0.05),GSH活性升高、IL-1β含量降低,但差异尚无统计学意义(P>0.05)。q RT-PCR实验结果显示,IR+HRW组大鼠较IR组海马中TLR4、Caspase 1 m RNA表达水平下降(P<0.05),NF-κB、NLRP3 m RNA表达水平有下降趋势,但差异无统计学意义(P>0.05)。Western blotting实验结果显示,IR+HRW组大鼠较IR组海马中TLR4、CASPASE 1蛋白表达水平下降(P<0.05),NF-κB p65、NLRP3蛋白表达水平有下降趋势,但差异尚无统计学意义(P>0.05)。结论:1、电离辐射可引起大鼠TLR4、NF-κB、NLRP3、CASPASE 1 m RNA、蛋白表达差异,提示电离辐射可能通过TLR4/NF-κB信号通路造成脑细胞焦亡,进而导致大鼠放射性脑损伤。2、富氢水可改善电离辐射导致的大鼠放射性脑损伤,其机制可能与调控TLR4/NF-κB信号通路,抑制炎性因子、减弱氧化应激反应有关。