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编号:10214923
内皮素及其A受体在兔颅脑创伤后脑血流量变化中的作用及意义
http://www.100md.com 《第三军医大学学报》 1999年第5期
     作者:张云东 邹咏文 许民辉

    单位:第三军医大学附属大坪医院野战外科研究所神经外科 重庆,400042

    关键词:内皮素;内皮素A受体;BQ123;脑损伤;脑血流量

    提 要 目的

    提 要 目的:了解内皮素(ET)及其A受体在颅脑创伤后脑血流量变化中的作用及意义。方法:130只家兔致以左额顶叶为着力部位的加速性撞击伤,动态观察脑组织内皮素含量变化、内皮素A受体mRNA表达和定位变化,内皮素A受体拮抗剂BQ123的作用及上述变化对脑血流量变化的影响。结果:脑创伤后血浆、脑脊液和局部脑组织内皮素含量显著升高;内皮素A受体mRNA主要分布于脑血管内皮细胞,表达显著增强;创伤后局部脑血流量显著降低,应用BQ123治疗的动物,血流量下降被明显抑制。结论:内皮素通过其A受体的调节在颅脑创伤后脑缺血的形成中有重要作用;应用内皮素A受体拮抗剂可以防治颅脑创伤后脑缺血。
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    中图法分类号 R349.21;R651.15

    Role and significance of endothelin and its receptor A in changes of cerebral blood flow after traumatic brain injury in rabbits

    Zhang Yundong, Zou Yongwen, Xu Minghui (Department of Neurosurgery, Daping Hospital, Third Military Medical University, Chongqing, 400042)

    Abstract Objective: To investigate the role of endothelin (ET) and its receptor A in cerebral blood flow (CBF) after traumatic brain injury (TBI). Methods: After the model of TBI was established in 130 adult rabbits, the changes in content of ET-1, expression and location of messenger ribonucleic acid (mRNA) of ET receptor A, the effect of ET receptor A antagonist BQ123 and the influence caused by all the above changes on regional CBF were dynamically observed. Results: After trauma, the production of ET-1 was significantly increased in plasma, cerebrospinal fluid (CSF) and regional brain tissues. The expression of ET receptor A mRNA was predominantly distributed on cerebral endothelial cells and increased remarkably. Regional CBF was significantly declined, which could be inhibited by using selective ET receptor A antagonist BQ123. Conclusion: ET-1 may primarily contribute to CBF decrease after TBI and the effects of ET-1 is mediated through ET receptor A. ET receptor A antagonist can prevent CBF decrease after TBI.
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    Key words endothelin-1, receptor; BQ123; traumatic brain injury; cerebral blood flow; rabbit

    颅脑创伤后早期脑缺血与临床症状和预后密切相关,明显的脑缺血总是导致严重的继发性损害。近年研究发现:内皮素(ET)是血管收缩作用最强的血管活性因子,对脑血管的收缩作用明显强于外周血管的作用,但目前对颅脑创伤后脑血流量下降的原因尚不明确,本实验探讨了颅脑创伤后ET及ETA受体在脑血流量变化中的作用及意义,现报道如下。

    1 材料和方法

    1.1 动物分组及处理 健康4~5月龄雄性家兔130只,体重(2.7±0.5)kg,随机分为:假伤对照组35只,颅脑撞击伤组45只,颅脑撞击伤治疗组25只和治疗对照组25只。除假伤对照组外,其余各组又分成伤后30min、2、8、24h。治疗组,以Brures图谱[1]定位,参照Feuerstein[2]方法,伤后立即从脑室给予拮抗剂BQ123 18μg体积5μl。治疗对照组则给予载体磷酸缓冲液(pH7.4)5μl。3%戊巴比妥钠静脉注射麻醉(30mg/kg)后,用BIM-2型生物撞击机,以左侧额顶部为着力部位,调节高压气舱压力为0.7MPa,二次锤撞击速度8m/s,撞击幅度为0.4cm。
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    1.2 血浆、脑脊液和局部脑组织ET-1含量的测定

    于左颈静脉采血2ml,按301医院长城免疫技术研究所提供的ET放免药盒说明书进行。

    1.3 脑组织ETA受体mRNA的检测

    用地高辛标记ETA受体cDNA探针,采用漂浮法行原位杂交[3],于光镜200倍下任选10个视野对阳性细胞定量计数。

    1.4 局部脑血流量的测定

    固定头部,按Brures图谱确定皮层、基底节和海马坐标,依伤后各时相点用POG-200型末梢循环血流量测定仪测量血流量。

    1.5 病理学观察

    1.6 统计学分析
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    依不同情况行单因素和双因素方差分析。

    2 结果

    2.1 伤后ET-1含量的变化

    伤后30min血浆ET-1含量开始升高,2h明显升高,与假伤对照组相差显著(P<0.05),8h达高峰,24h仍显著高于假伤对照组。伤后30min即发现脑脊液中ET-1含量已明显升高,较假伤对照组相差显著(P<0.05),2h达高峰,逐渐回落,但24h仍显著高于伤前水平。伤后30min即发现大脑皮质、基底节、海马处ET-1含量较假伤对照组显著升高(P<0.05),三部位组织均于伤后2h达高峰。

    2.2 伤后脑组织ETA受体mRNA原位杂交结果

    正常ETA受体mRNA在血管内皮细胞有表达,见图1,伤后ETA受体mRNA在血管内皮细胞表达明显增强,见图2,在皮质、基底节和海马可见较多阳性染色的内皮细胞,阳性细胞计数及变化规律,见表1。360-t1.gif (7757 bytes) 360-t2.gif (8825 bytes)
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    图1 正常脑组织毛细血管内皮细胞ETA受体mRNA表达 (原位杂交×400)

    Fig 1 Expression of ETA receptor mRNA in endothelial cells of normal cerebral capillary vessels (in situ hybridization×400)

    图2 伤后24 h,ETA受体mRNA在脑组织毛细血管内皮细胞表达 (原位杂交×400)

    Fig 2 Expression of ETA receptor mRNA in endothelial cells of cerebral capillary vessels 24 h after TBI (in situ hybridization×400)

    表1 家兔颅脑撞击伤后脑组织ETA受体mRNA阳性细胞计数(x±s,阳性细胞数/×200视野,n=10)
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    Tab 1 The number of positive cells expressing ETA mRNA in brain tissue after TBI (x±s,positive cells/×200,n=10)

    Position

    Fake TBI group

    Time phase after TBI (h)

    0.5

    2

    8

    24

    Cortex

    35.1±15.4
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    50.1±15.9

    60.4±19.3△△

    107.7±36.2△△

    82.9±25.2△△

    Basilarnode

    38.7±15.1

    47.1±15.4

    88.5±24.9△△

    106.3±39.5△△

    92.8±26.2△△
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    Hippocampus

    37.8±16.6

    50.7±14.9

    60.3±26.0

    93.8±25.8△△

    100.0±24.3△△

    △:P<0.05,△△:P<0.01 vs Fake TBI group on the same location

    2.3 局部脑血流量变化

    伤后0.5h大脑皮质、基底节、海马血流量即迅速下降,2h下降至最低点,24h仍较伤前明显降低。使用ET受体拮抗剂BQ123的动物,脑组织血流量下降明显被抑制,但仍显著低于伤前水平,各组比较,见表2。
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    表2 家兔颅脑撞击伤后脑局部血流量变化(x±s, qv/ml.min-1.100g-1)

    Tab 2 Variation of regional CBF after TBI (x±s,qv/ml.min-1.100g-1)

    Group

    Fake TBI group

    Time phase after TBI (h)

    0.5
, 百拇医药
    2

    8

    24

    Cortex

    TBI group

    62.84±12.74

    36.12±8.44△△*

    23.76±4.46△△**

    27.40±10.04△△*

    33.31±8.46△△**

    Treated group
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    63.74±11.31

    48.63±6.08

    44.60±7.60△△

    47.50±9.77

    50.04±6.35

    Treated control group

    63.16±15.00

    38.52±10.04

    24.22±4.61△△☆☆

, http://www.100md.com     28.62±10.14△△☆

    33.91±8.94△△☆

    Basilarnode

    TBI group

    62.78±13.27

    37.03±8.34△△

    21.99±9.38△△**

    22.65±5.99△△**

    29.97±8.94△△**

    Treated group
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    62.61±9.94

    49.14±11.20

    45.55±9.38

    48.36±5.88

    50.80±9.09

    Treated control group

    60.79±14.60

    37.38±8.56

    22.05±8.16△△☆☆

    23.97±6.27△△☆☆
, 百拇医药
    30.48±7.43△△☆☆

    Hippocampus

    TBI group

    55.75±11.67

    33.87±5.53△△

    20.62±7.84△△**

    22.22±6.26△ △**

    28.76±7.66△ △**

    Treated group

    56.00±9.48
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    44.77±9.64

    42.82±6.92

    43.13±5.49

    43.74±10.88

    Treated control group

    52.45±13.25

    33.76±5.45

    20.38±6.54△△☆☆

    22.13±7.16△△☆☆
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    28.74±7.81△△☆

    △:P<0.05,△△:P<0.01 vs Fake TBI group on the same location;*:P<0.05,**:P<0.01 vs treated group at the same time phase and location;☆:P<0.05,☆☆:P<0.01 vs treated control group at same time phase and location

    2.4 病理改变 光镜:伤后2h脑实质呈点、片状出血,神经细胞呈缺血性改变,血管周围间隙增宽。电镜:撞击伤后2h可见血管内皮细胞内腔面出现膨出样小泡指状突起,胞饮小泡数量明显增多,血管周围的神经细胞或其触突肿胀,空泡形成,神经细胞胞浆变性水肿、空泡化。治疗组上述改变明显减轻。

    3 讨论
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    ET在中枢神经系统的多种调节功能日渐受人们的重视。脑组织血管内皮细胞、平滑肌细胞、神经元和胶质细胞均可产生ET,而这些细胞存在ET的真正作用只有在使用ET特异性受体拮抗剂后才会明确。

    本实验发现家兔颅脑撞击伤后30min,脑组织ET-1含量即显著升高,伤后2h达高峰,24h仍然处于较高水平,伤后ETA受体mRNA在脑血管内皮细胞上的表达迅速增加;同时测定了脑组织血流量,在伤后30min即迅速下降,伤后2h降至最低点,为伤前的35%,24h仍显著低于伤前水平。脑创伤后ET含量迅速升高,与脑血管内皮细胞上调的ETA受体结合,使脑血流量下降,致脑缺血。BQ123治疗的动物,脑血流量下降被显著抑制。推测伤后脑血流的变化,可能是由于伤后脑微血管周围的神经细胞和血管壁细胞合成和释放ET-1显著增加,同时ETA受体在脑血管内皮细胞上的表达迅速增加,ET-1与其A受体结合,激活血管壁ETA受体,发生血管收缩,引起局部血流显著减少[4]。大量释放的ET可能参与脑血管痉挛和脑梗塞的病理过程。有研究发现:蛛网膜下腔出血病人脑脊液中ET-1含量升高,同时有脑血管痉挛;颅脑撞击伤后常有脑缺血存在,且有血浆和脑脊液ET含量升高,说明ET-1与其A受体结合在脑血管痉挛中可能起重要作用。
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    ETA受体的特异性拮抗剂BQ123是一种多肽,BQ123抑制ET-1与ETA受体结合的作用比对ETB受体的作用强2500倍[5]。使用BQ123治疗后,脑池内注入自体血引起的脑血流量下降可被显著抑制。在颅脑撞击伤后使用ETA受体特异性拮抗剂BQ123,可显著阻止脑血流量下降,表明ETA受体参与了脑血管收缩,脑组织血流量下降主要是由脑组织增加的ET-1通过ETA受体引起[6]

    ET-1致脑血流量减少的机制可能为:在脑组织的毛细血管内皮细胞,ET-1与其A体结合激活磷脂酰肌醇水解和促进DNA的合成[7]。由于三磷酸肌醇(IP3)的形成,IP3可作用于光面内质网和肌浆网,使细胞内贮钙池中Ca2+释放入胞浆,增加细胞内游离Ca2+浓度[8],而激活细胞内的收缩蛋白,导致血流量下降。伤后脑血流量、脑组织ET-1含量和ETA受体发生了异常改变,由于ET-1对脑血流动力学的严重影响,必然导致脑组织细胞损伤。由此,对ET及其受体各亚型的深入研究,将对颅脑创伤后继发性脑损害的预防和治疗有一定意义。
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    作者简介:张云东,男,31岁,住院医师,硕士

    参考文献

    1 范进藩,江振裕译.电生理学方法.上海:上海科学技术出版社,1963.348~358

    2 Feuerstein G,Gu J L,Ohlstein E H,et al.Peptidic endothelin-1 receptor antagonist BQ123,and neuroprotection. Peptides,1994,15(3):467

    3 蔡文琴,王伯361-1.gif (90 bytes)主编.实用免疫细胞化学与核酸分子杂交技术.成都:四川科学技术出版社,1994.415~418
, 百拇医药
    4 Fuxe K, Kurosawa N, Cintra A, et al. Involvement of local ischemia in endothlin-1 induced lesions of the neostriatum of the anaesthetized rat. Exp Brain Res,1992,88(1):132

    5 Ihara M, Noguchi K, Saeki T, et al. Biological profiles of highly potent novel endothelin antagonists selective for the ETA receptor. Life Sci,1991,50(2):247

    6 Adner M, You J, Edvinsson L, et al. Characterization of endothelin-A receptors in the cerebral circulation. Neuroreport,1993,4(3):441
, http://www.100md.com
    7 Vigne P, Marsault R, Breittmayer P J, et al. Endothelin stimulates phosphatidylinositol hydrolysis and DNA synthesisin brain caillary endothelial cells. Biochem J,1990,266(3):415

    8 Masaki T. Molecular and cellular mechanism of endothelin regulation:implications for vascular function. Circulation,1991,84(4):1457

    (收稿:1998-09-15;修回:1999-03-30), http://www.100md.com