CoCl2诱导神经细胞慢性缺氧损伤的机制与优点(2)

　　（ 一） 体内诱导缺氧的应用Rani等[14]研究认为应用Co Cl2建立的鼠脑缺氧损伤模型可用于研究大脑缺氧后氧化损伤、HIF-1α动态变化、相关酶和分子的表达及学习能力的改变。Shweta发现Co Cl2诱导的缺氧损伤有免疫分子的参与，认为其诱导组织缺氧不仅仅与HIF-1α高表达有关，更重要的还与核因子-κB（nuclear factor-kappa B,NF-κB） 途径上调促炎因子如TNF-a、IL-6、NO等表达继而维持缺氧状态密切相关（Shwet等。 2014）。由此可见，Co Cl2诱导脑缺氧不仅仅可以成功模拟缺氧状态，还可以复制脑缺血损伤的相关病理过程。
　　
　　大脑中动脉闭塞是导致缺血性脑卒中的主要原因，因此在建立缺血性脑卒中模型中多使用物理方法直接阻塞脑中动脉如线栓法、血凝块阻塞、铁粉吸附等。此类方法具有定位准确、操作时间短、作用局限且能够完整模拟急性脑缺血缺氧的病理过程的特点，因此经常用于建立脑缺氧损伤模型。但在实际应用中也会产生诸多问题，如应用广泛的线栓法在其手术当中容易出现血液返流而影响术野、实验动物术中惊厥抽搐等意外，术后也容易发生反射性低血压、血栓形成脱落、蛛网膜下腔出血等不良事件发生，动物死亡率高，同时由于大脑侧枝循环丰富降低了成功率。应用血凝块阻塞、铁粉吸附等方法建立脑缺血损伤模型过程也存在术后动物很难长期存活，梗塞范围难于控制及手术难度高等问题。
　　
　　相比而言，化学方法具有更加简便、重复性好、动物存活率高的优势。Co Cl2应用历史久，尚无相关体内代谢或蓄积产生其他恶性反应的报道，又可成功模拟急慢性脑缺氧状态及炎症反应的病理过程，在组织缺氧损伤模型建立及缺氧预适应上具有不可替代的重要地位。但也不可否认，化学方法模拟缺氧时对动物的其他脏器也有重要影响，如心肌、肾间质、肝脏细胞等的缺氧损伤，在应用中也应该予以重视。因此，在建立动物脑缺血缺氧损伤模型研究中应该根据所研究疾病的具体病理过程及特点进行合理选择。
　　
　　（ 二） 体外诱导缺氧的应用Co Cl2在建立体外神经细胞缺氧模型中应用广泛，主要是模拟缺血性脑卒中、神经退行性疾病等神经细胞乏氧而出现的病理状态。研究中多以200或400μmol·L- 1Co Cl2处理24或48小时后即可引起缺氧损伤，具有效果理想、可重复性好及操作简便的优势。
　　
　　实验研究中体外缺氧模型的建立方法种类较多，如控制性低氧分压培养、石蜡封闭、低糖低氧培养、氰化物及Na2S2O4处理、缓冲液培养等。目前较理想的是三气调控的低氧培养方法，能够准确控制孵箱内O2、CO2及N2浓度及气体动态变化，在不加入任何化学药品前提下建立合理的缺氧模型，但因其造价高、要求严格而受到了应用限制。相比而言，无菌石蜡封闭法也能快速引起细胞缺氧，但其不易把握实验状态及平衡的维持，受到培养液和其他外界因素影响的机会大，故应用较局限。
　　
　　通过对神经细胞缺氧造模方法的效果对比发现单纯低氧、单纯低糖均可引起神经细胞缺氧损伤，且单纯低氧效果优于单纯低糖模型，可导致细胞膜的破坏、LDH释放增加、ATPase活性下降等变化（ 任历等。2007）。Na2S2O4可迅速结合培养液中O2使细胞急性乏氧，具有作用快、效果明显而不损伤细胞膜的特点，一般作用10分钟即可引起神经细胞缺氧，因此在急性神经细胞缺氧损伤应用较广泛。有研究将Na2S2O4与低糖培养合并作用于神经细胞，发现可以明显诱导细胞缺氧相关的细胞凋亡的发生，缺氧损伤效果更加明显（ 赵玲等。 2006）。
　　
　　相比而言，Co Cl2造模时间长、机制上更符合慢性乏氧的过程。在许多慢性乏氧所致疾病如神经退行性疾病、肺动脉高压病、肾间质纤维化等的造模损伤的应用上可作为首选方法。
　　
　　三、结语
　　
　　随着老龄化社会的不断发展，脑缺氧损伤疾病患病率和死亡率也不断地增长。因此，研究药物对脑缺氧损伤的保护作用显得至关重要。大脑缺氧后引起大量的HIF-1聚集、线粒体功能紊乱、自由基爆发，进而导致神经细胞发生损伤。Co Cl2处理后引起神经细胞一系列的变化与缺氧的影响是相似的，Co Cl2造模操作简单、效果稳定，是建立慢性缺氧模型的理想药物。然而，Co Cl2不仅仅在缺氧损伤方面具有重要地位，在新的报道中也发现其在肿瘤研究方面也有重要作用，如促进肿瘤干细胞耐药性（Zhao等。 2014）、单独或与肿瘤药物合用抑制DNA复制及细胞增殖、诱导神经干细胞分化[15]等。由此可见，Co Cl2将在未来的各研究发挥重要作用。
　　
　　参考文献：
　　1 Chavez JC,La Manna JC. Activation of hypoxia-inducible1actor-1 in the rat cerebral cortex after transient global ische-mia:potential role of insulin-like growth factor-1. J Neuros-ci,2002,22?8922 ~ 8931.
　　2 Chowdhury R,Hardy A,Schofield CJ. The human oxygensensing machinery and its manipulation. Chem Soc Rev,2008,37?1308 ~ 1319.
　　3 Ohtomo S,Nangaku M,Izuhara Y,et al. Cobalt amelioratesrenal injury in an obese,hypertensive type 2 diabetes ratmodel. Nephrol Dial Transplant,2008,23?1166 ~ 1172.
　　4 Semenza GL. HIF-1 and mechanisms of hypoxia sensing.Cell Biology,2001,13?167 ~ 171.
　　5 Gilkes DM,Semenza GL,Wirtz D. Hypoxia and the extra-cellular matrix:drivers of tumour metastasis. Nat Rev Canc-er,2014,14?430 ~ 439.
　　6 Semenza G. Signal transduction to hypoxia-inducible factor1. Biochem Pharmacol,2002,64?993 ~ 998.
　　7 Ceradini DJ,Yao D,Grogan RH,et al. Decreasing intra-cellular superoxide corrects defective ischemia-induced newvessel formation in diabetic mice. Biol Chem,2008,283?10930 ~ 10938.
　　8 Xiao H,Gu Z,Wang G,et al. The possible mechanismsunderlying the impairment of HIF-1α pathway signaling inhyperglycemia and the beneficial effects of certain therapies.Int J Med Sci,2013,10?1412 ~ 1421.
　　9 Liu DS,Zhou YH,Liang ES,et al. Neuroprotective effectsof the Chinese Yi-Qi-Bu-Shen recipe extract on injury of rathippocampal neurons induced by hypoxia / reoxygenation. JEthnopharmacol,2013,145?168 ~ 174.
　　10 Wang LX,Zeng JP,Wei XB,et al. Effects of scutellarinon apoptosis induced by cobalt chloride in PC12 cells. ChinJ Physiol,2007,50?301 ~ 307.
　　11 Zhang H,Li H,Liu X,et al. Effect of caspase-9 inhibi-tion on endoplasmic reticulum stress induced cortical neuro-nal injury in rats. Int J Clin Exp Med,2013,6 ?546 ~551.
　　12 Brookes PS,Yoon Y,Robotham JL,et al. Calcium,ATPand ROS:a mitochondrial love-hate triangle. Am J PhysiolCell Physiol,2004,287?C817 ~ C833.
　　13 Zhong X,Lin R,Li Z,et al. Effects of Salidroside on co-balt chloride-induced hypoxia damage and m TOR signalingrepression in PC12 cells. Biol Pharm Bull,2014,37 ?1199 ~ 1206.
　　14 Rani A,Prasad S. Co Cl2-induced biochemical hypoxiadown regulates activities and expression of super oxide dis-mutase and catalase in cerebral cortex of mice. NeurochemRes,2014,39?1787 ~ 1796.
　　15 Jeon ES,Shin JH,Hwang SJ,et al. Cobalt chloride in-duces neuronal differentiation of human mesenchymal stemcells through upregulation of microRNA-124a. BiochemBiophys Res Commun,2014,444?581 ~ 587.