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编号:10497168
海洋硫酸多糖药物“989”对大鼠脑缺血再灌注的影响
http://www.100md.com 《中国海洋药物》 2000年第4期
     作者:耿美玉 辛现良 戚欣 李静 管华诗

    单位:耿美玉 辛现良 戚欣 李静 管华诗(青岛海洋大学海洋药物与食品研究所海洋药物药理室,青岛 266003)

    关键词:989,脑缺血再灌注,神经细胞保护,大鼠

    中国海洋药物000402 摘要 采用栓线法和四动脉结扎法造成大鼠脑缺血再灌注模型,观察了海洋硫酸多糖类药物“989”对缺血脑组织的保护作用。结果发现,“989”在2~10 mg.kg-1范围内静脉注射,能明显缩小脑栓塞大鼠24h的脑梗塞范围,改善行为障碍,对局灶性脑缺血和全脑缺血均有明显治疗作用。进一步研究发现,其作用机制可能与抑制脑组织TNF-α表达有关。

    THE PROTECTIVE EFFECTS OF 989 AGAINST DAMAGE INDUCED BY TRANSIENT FOCAL AND GLOBAL ISCHEMIA IN WISTAR RATS
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    Geng Meiyu,Xin Xianliang,Qi Xin,Li Jing,Guan Huashi

    (Department of Marine Pharmacology,Marine Drug and Food Institute Ocean University of Qingdao,Qingdao 266003)

    ABSTRACT The protective effects of 989,a kind of marine polysaccharides extracted from marine living organisms by enzymatic fractionation and specific modification,against damage induced by transient focal and global ischemic Wistar rats were studied in this paper.Wistar rats at body weight ranging from 300~400g were randomly divided into desired groups.The transiet focal and global cerebral ischemia models were successfully established by modified methods to evaluate the effects of our detected chemical agent.The results indicated that 989 treated intravenously at doses ranging from 2~10 mg.kg-1 reduced cerebral infarcted area, characterized by promoting the behavioral deficit in focal ischemia reperfusion model.Futhermore,989 at doses mentioned above enhanced neuronal survival in global cerebral ischemic rats.The antiischemic activity exerted by 989 was supposed to contribute to its neuronal survival-promoting activity and also to its inhibitory effect against the production of tumor necrosis factor(TNF-α).
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    KEY WORDS “989”,Transient focal and global ischemia,Neuronal survival-promoting activity,Tumor necrosis factor(TNF-α),Wistar rats

    脑血管病是一类发病率高、死亡率高、致残率高的疾病。脑缺血是脑血管病中最主要的病种,在我国死亡率居首,严重危害人类健康,威胁着国民经济的发展。对脑缺血的防治以往大多集中在扩张脑血管、缩小脑梗塞范围或改善神经功能方面,但均未取得显著疗效,因此寻找新的能够有效防治脑血管意外的药物是当前医药界研究的1个重要课题。目前脑缺血的临床治疗目标瞄准在:(1)重新开放闭塞的血管,改善缺血脑组织血液供应,防治再灌性脑损伤(2)限制血栓栓塞性闭塞(3)增强脑细胞对缺血的耐受性,使受损神经元恢复功能(4)预防和治疗并发症,防止脑血管意外再发。以上各项中防止缺血再灌性脑损伤最为重要。

    硫酸多糖类药物具有明显的抗栓、抗炎、清除自由基、维持内皮细胞顺应性、抑制平滑肌细胞增生等作用。愈来愈多的研究结果显示,硫酸多糖类药物对缺血性脑损伤同样具有保护作用,其机理可能与其参与抗栓形成、抑制血小板聚集、阻止炎性细胞粘附浸润及清除自由基有关。
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    “989”是从海洋生物中提取并经降解、分级、纯化,再经化学修饰而制得的一种低分子量的硫酸多糖类药物,是根据近年来抗脑缺血药物研究开发的现状及市场需求得到的启示,特别是通过对硫酸多糖类药物药理作用和构效关系研究结论的分析研制的一种新型海洋药物。本文首次观察了“989”对缺血再灌大鼠脑损伤的影响并对其作用机制进行了初步探讨。

    1 试验材料

    1.1 药品与试剂

    “989”由青岛海洋大学海洋药物与食品研究所提供,批号970101;红四氮唑(TTC)由北京化工厂生产,化学纯,批号810911;TNF-α测定试剂盒购于东亚免疫技术研究所;其余试剂均为分析纯。

    1.2 实验仪器

    SXP型手术显微镜为上海医用光学仪器厂产品;SHZ-22型恒温水浴振荡器为江苏省太仓县医疗器械厂生产;KW65-3A型高频电刀由北京医用电子仪器厂生产;P/G 2003培养/干燥箱由重庆试验设备厂生产。
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    1.3 实验动物

    Wistar大鼠,雄性,体重300~400g,由北京医科大学实验动物中心提供。

    2 实验方法

    2.1 大鼠实验性脑缺血再灌注模型制备[1]、动物分组及处理

    取直径0.26mm的尼龙线,长约50mm,一端加热成光滑的球形,硅化,距球面16mm处作标记,酒精擦洗后置1:2500单位肝素生理盐水中备用。大鼠经水合氯醛350mg.kg-1 ip麻醉后,仰卧位固定于手术台,切开颈正中皮肤3cm,在手术显微镜下分离右侧颈总动脉、颈外动脉和颈内动脉,轻轻剥离迷走神经至鼓泡处,分离并结扎颈内动脉的颅外分支冀颚动脉,游离并结扎颈外动脉主干一段,按Longa法用动脉夹暂时夹闭右侧颈总动脉及颈内动脉,在颈外动脉残端剪0.20mm小口,将栓线插入颈外动脉,经右侧颈总动脉分叉处通过颈内动脉入颅,进线约20mm,略感阻力,证明栓线头端已达大脑前动脉,阻断了大脑中动脉的所有血液来源,用蘸有生理盐水的棉花敷在伤口上,缺血1h后,拔线,用手术缝合线将颈外动脉外的切口扎紧,逐层缝合伤口,回笼饲养。术中术后室温严格控制在24~25℃。
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    取雄性Wistar大鼠,随机分为5组:假手术组、对照组、“989”的2,5,10mg.kg-1组,缺血前30min舌下静脉给药,24h后,观察动物神经症状,断头取全脑,剔除嗅球、低位脑干及小脑,剩余部分立即称取湿重,于-80℃冷冻5min,然后沿冠状面切成厚度基本相同的5片(第1刀在脑前极与视交叉连线中点处,第2刀在视交叉部位,第3刀在漏斗柄部位,第4刀在漏斗柄与后叶尾极之间),37℃ TTC(2%)染料中温浴30min,正常脑组织呈玫瑰红色,梗塞区呈白色。然后将脑片置10%的甲醛中固定,将白色组织仔细挖下称重,以梗塞组织重量占脑重量的百分比作为梗塞面积。

    2.2 脑组织中TNF-α的测定

    脑缺血再灌注模型建立方法同上。24h后,断头取脑组织,将20mg脑组织用冷乙醇0.1mL和生理盐水0.9mL匀浆,然后将匀浆液2000g于4℃离心15min。按试剂盒方法测定上清液TNF-α含量。
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    2.3 大鼠实验性全脑缺血再灌注模型制备、动物分组及处理

    取雄性Wistar大鼠,戊巴比妥钠60mg.kg-1腹腔注射麻醉,腹侧颈正中切口,分离双侧颈总动脉并置套扣待用,缝合切口。在枕骨后第1、2颈椎的位置作约1cm长的切口,从中央向两侧分离背阔肌和斜方肌,然后借助手术显微镜分离暴露第1颈椎的横突翼,并找到左、右横突孔,用1直径为0.5mm的电凝针插入横突孔将两侧椎动脉电凝,永久性阻断椎动脉血流。24h后动物在清醒状态下,操纵套扣,夹闭双侧颈总动脉形成全脑缺血,10min后放开夹子使脑缺血再灌。双侧颈总动脉结夹1~2min后,约3/4的动物翻正反射消失,若动物一直清醒说明脑缺血不完全,此种动物舍弃不用。实验过程中维持动物体温在36.5~37.5℃。

    取雄性Wistar大鼠50只,随机分为5组:假手术组,对照组,“989”的2,5及10mg.kg-1组,每组动物10只,结夹颈动脉前30min及结夹颈动脉后3h舌下静脉给药,其后每天腹腔注射给药1次,连续给药7d。7d后,断头处死大鼠,迅速取出大脑,异戊烷中-30℃条件下固定,染色计数海马CAl区神经细胞丢失情况。
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    3 试验结果

    3.1 “989”对脑缺血再灌注大鼠神经症状的影响

    “989” 的5,10mg.kg-1组,均可明显改善缺血再灌注大鼠的神经功能障碍,2mg.kg-1组神经功能障碍虽有改善,但与模型组比较无统计学意义,结果见表1。

    表1 “989”对实验大鼠神经症状的影响(±s,n=10) 组别

    剂量(mg.kg-1)

    神经症状评分

    假手术组模型对照
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    989

    -

    -

    2

    5

    10

    0

    11.67±2.31##

    9.89±2.10

    6.67±1.53**

    2.33±2.58**

    ##P<0.01 vs 假手术组,**P<0.01 vs 模型组
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    3.2 “989”对缺血再灌注大鼠梗塞面积的影响

    “989”的2,5,10mg.kg-1组均可明显降低缺血再灌大鼠的脑梗塞面积,以10mg.kg-1组的作用尤为明显,结果见表2。表2 “989”对实验大鼠脑梗塞面积的影响(±s,n=10) 组别

    剂量(mg.kg-1)

    脑梗塞面积(%)

    假手术组模型对照

    989

    -
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    -

    2

    5

    10

    0

    23.69±10.16##

    14.98±6.35*

    8.51±5.82**

    0.00±0.00**

    ##P<0.01 vs 假手术组

    *P<0.05 **P<0.01 vs 模型组
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    3.3 “989”对缺血再灌注大鼠脑组织TNF-α产生的影响

    TNF-α在假手术组和非缺血侧的含量很低,缺血再灌注导致的脑缺血侧TNF-α含量显著增加(P<0.01)。“989”的5mg.kg-1和10mg.kg-1组皆可明显抑制TNF-α的升高(P<0.05),而“989”在2mg.kg-1对TNF-α的影响不明显(图1)。

    图1 989对缺血再灌大鼠脑组织TNF-α含量的影响

    3.4 “989”对四动脉结扎大鼠海马CAl区神经细胞存活数的影响

    大鼠四动脉结扎7d后,海马CA1区神经细胞数明显减少,与假手术组相比P<0.01;989的2,5,10mg.kg-1组注射给药均可使CAl区存活神经细胞数明显增多,同模型组相比差异显著,且呈明显的剂量依赖关系(见表3、图2)。
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    表3 “989”对全脑缺血大鼠海马CAl区神经细胞存活数的影响(±s,n=10) 组别

    剂量(mg.kg-1)

    动物数(只)

    存活细胞数(个)

    假手术组模型组

    “989”

    -

    -

    2

    5
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    10

    10

    8

    8

    9

    10

    231±10

    35±7##

    54±9**

    99±12**

    126±11**

    ## P<0.01 vs 假手术组 **P<0.01 vs 模型组
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    图2 “989”对四动脉结扎大鼠海马CAl区神经细胞存活数的影响

    ##P<0.01 vs 假手术组 **P<0.01 vs 模型组

    4 讨论

    本文采用两种脑缺血再灌注模型观察了海洋硫酸多糖药物“989”对大鼠再灌性脑损伤的保护作用并对其作用机制进行了初步探讨。结果发现“989”在给药剂量范围内能明显改善缺血再灌所致的脑损伤神经症状、减少脑梗塞面积、增加缺血大鼠脑神经细胞的生存数。表明“989”对大鼠缺血具有一定的保护作用。

    脑缺血的发病机制比较复杂。最初对缺血性脑损伤的认识主要集中在血流减少、缺血缺氧和能量代谢衰竭方面;至80年代后期,人们逐渐认识到缺血缺氧可导致内源性谷氨酸大量释放,从而引起细胞内钙超载,神经元的细胞骨架破坏,最终导致神经细胞死亡[2]。脑缺血特别是再灌期的脑缺血区神经细胞具有免疫活性,可分泌多种免疫介质,引起炎症反应,加重脑损伤[3、4],其中TNF-α与脑缺血后炎症发生的关系尤为密切,直接颅内注射TNF-α可以剂量依赖性地扩大脑梗塞面积并增加脑水肿和神经功能缺损的程度[5~7]。因此,抑制缺血区TNF-α的产生是防止缺血再灌性炎性脑损伤的关键途径之一。989能明显降低脑缺血再灌注大鼠缺血部位TNF-α的表达,因此推测“989”抗脑缺血作用机制可能与降低TNF-α的产生、进而抑制缺血部位炎症反应有关。
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    就全脑缺血而言,尽管对神经细胞的损伤因缺血时间的不同而有差异,但缺血易损部位却基本相同,以海马CAl区最为明显。本研究发现大鼠全脑缺血再灌后CAl区存活神经细胞数明显减少,“989”能明显增加缺血CAl区存活的神经细胞数,并能维持神经元结构的完整性,进而保护脑组织免受损伤。

    总之,本文首次发现“989”具有明显的抗脑缺血作用,其作用机制与其保护神经细胞免受损伤、降低缺血区TNF-α的产生有关,更详细的机制有待于进一步探讨。

    国家"九五"攻关资助课题(编号:96-C02-04-01)

    参考文献

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, 百拇医药
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    [7]李岚.炎性细胞因子与脑缺血,国外医学血管分册,1998,1:17

    (收稿日期:2000-04-25), 百拇医药