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编号:10249432
醒脑静注射液对脑缺血再灌注诱导的脑神经细胞凋亡防治作用的实验研究
http://www.100md.com 《中国中西医结合急救杂志》 2000年第3期
     作者:傅强 崔华雷 孙中吉 张奕 崔乃杰

    单位:傅强(天津市第一中心医院急救医学研究所,天津 300192);崔华雷(天津市儿童医院外科,天津 300074);孙中吉(天津市武警医院急诊科,天津 300162);张奕(天津市第一中心医院急救医学研究所,天津 300192);崔乃杰(天津市第一中心医院急救医学研究所,天津 300192)

    关键词:缺血再灌注;神经细胞凋亡;醒脑静注射液

    中国中西医结合急救杂志000305 摘要:目的:观察醒脑静注射液对脑缺血再灌注诱导的脑神经细胞凋亡的防治作用,探讨其神经保护作用的机制。方法:30只Wistar大鼠,随机分为缺血再灌注模型组和醒脑静治疗组,每组各15只。建立大鼠可逆性大脑中动脉梗死动物模型,分别观察2组动物脑组织的干重与湿重比(干重/湿重),采用红四氮唑染色、原位细胞凋亡染色和透射电镜检测鼠脑组织的细胞凋亡情况。结果:醒脑静治疗组较脑缺血再灌注模型组脑组织水肿减轻、梗死面积减小,神经细胞凋亡数目减少,病理损害明显减轻。结论:醒脑静注射液可显著抑制由缺血再灌注诱导的脑神经细胞凋亡,从而起到一定程度的神经保护作用。
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    中图分类号:Q255;R285.5 文献标识码:A 文章编号:10089691(2000)03014403

    The study of prevent effect of Xingnaojing injection(醒脑静注射液)

    in neuronal apoptosis induced by ischemiareperfusion

    FU Qiang,CUI Hualei,SUN Zhongji,et al.

    (Institute of Critical Care Medicine,Tianjin First Central Hospital,Tianjin 300192)

    Abstract:Objective:To observe the prevent effect of Xingnaojing injection(醒脑静注射液) in neuronal apoptosis induced by ischemiareperfusion,and investigate its mechanism for neuronal protective effect.Methods:30 Wistar rats were divided randomly into two groups,ischemia reperfusion model group(n=15) and Xingnaojing treatment group(n=15).Rat′s cerebral ischemiareperfusion model was induced by reversible middle cerebral artery occlusion.The rate of dry/wet of rat′s brain tissue was measured.Use the dye of triphenyl tetrazolium chloride(TTC),terminal deoxynucleotidyltransferase mediated dUTPbiotin nick end labeling(TUNEL) and electron microscope,the brain tissue neuronal apoptosis was detected.Results:The Xingnaojing treatment group had lower edema of brain tissue and smaller area of infarct and markedly decreased pathological damage than model group,and less neuronal apoptosis was found in the Xingnaojing treatment group.Conclusions:Xingnaojing injection can protect neuronal cell,markedly inhibit neuronal apoptosis induced by brain ischemiareperfusion injury.
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    Key words:ischemiareperfusion;neuronal apoptosis;Xingnaojing injection

    CLC number:Q255;R285.5 Document code:A Artical ID:10089691(2000)03014403▲

    研究表明,细胞凋亡(apoptosis)是造成脑缺血再灌注后迟发性持续神经细胞损伤不可忽视的重要因素〔1〕。关于脑神经细胞凋亡的防治方法,国内外的研究多集中在一些氧自由基清除剂、细胞因子拮抗剂及基因治疗等方面,而对于中草药对细胞凋亡的作用方面研究不多。为此,我们针对中药醒脑静注射液防治脑缺血再灌注诱导的脑神经细胞凋亡的作用进行了以下实验研究。

    1 材料与方法

    1.1 实验分组及模型制备:健康雄性Wistar大鼠30只,体重0.2~0.3 kg,天津医科大学实验动物中心提供。将30只大白鼠随机平均分为缺血再灌注模型组和醒脑静治疗组2组。 采用可逆性大脑中动脉梗死(MCAO)法〔2〕,制备脑缺血再灌注模型。观察动物变化3小时后,将动物放血处死,同时取脑组织以备检测。醒脑静治疗组在手术前7日腹腔注射醒脑静注射液20 ml*kg-1*d-1(无锡健宏药业有限公司提供)。
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    1.2 观察项目及方法:

    1.2.1 标本采取:取部分海马区脑组织标本,置于4%甲醛中固定作细胞凋亡染色检查,切取部分动物大脑皮质组织标本(约0.5 g)测定干重与湿重比(干重/湿重)。再切取部分海马区脑组织标本立即放入10 %多聚甲醛和2.5 %戊二醛中,作电镜检查(天津医科大学电镜室完成)。

    1.2.2 脑组织干重/湿重检测:0.5 g大脑皮质组织标本用分析天平测定其湿重,在电热恒温干燥箱100 ℃干燥48小时后称其干重,计算干重/湿重。

    1.2.3 红四氮唑(TTC)染色观察〔3〕:处死动物前从2组中各随机选取5只,再次打开颈部切口,剥离右侧颈内动脉,向远心端插入连接10 ml注射器的细硅胶导管,并缓慢注入1.5 %TTC溶液,灌注颅内组织5分钟,处死动物并完整剥离脑组织,沿冠状面将大脑组织切成2 mm厚的组织切片,选取大脑前1/3处3张组织切片观察染色情况、照相并计算梗死组织面积占脑组织总面积的百分比。
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    1.2.4 脑神经细胞凋亡检测:2组中剩余10只动物均采用脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记法(TUNEL)在荧光显微镜下观察凋亡细胞染色情况。①脑组织标本用石蜡包埋后切片,固定在载玻片上,经乙醇脱水固定、加热脱蜡及二甲苯冲洗后,用蛋白酶K孵育组织切片15~30分钟,4 %甲醛固定组织切片20分钟,在4 ℃冰上于0.1 % TritonX100中孵育组织切片2分钟。②加50 μl TUNEL反应混合液(含脱氧核苷酸转移酶和标记有荧光的核苷酸)在标本上,于37 ℃恒温水浴锅中孵育组织切片60分钟。③标本在荧光显微镜下观察染色结果,用Kodak Ektachrome 400 反转胶卷将观察到的染色结果摄相并于每个标本随机选取6个高倍视野计数凋亡细胞。药盒购自德国宝灵曼公司。

    1.2.5 脑组织电镜观察:2组TTC染色后剩余的10只动物中随机选取3只作电镜观察。动物处死后,立即开颅取出脑组织置于生理盐水中,洗去表面的血液及连带组织,然后用滤纸吸除脑组织表面水分,取大脑半球部分海马区脑组织标本,用2.5 %戊二醛*多聚甲醛和1 %四氧化锇固定后,乙醇系列脱水,Epon812包埋。LKBV型超薄切片机切片(厚度50~70 nm)。醋酸铀、柠檬酸铅染色,JEOL100CX透射电镜观察。
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    1.3 统计学方法:各组动物脑组织测定结果用均值±标准差(±s)表示,2组间比较用t检验。

    2 结 果

    2.1 脑组织干重/湿重结果见表1。结果显示醒脑静治疗后脑水肿减轻。

    表1 2组大鼠脑组织干重/湿重结果(±s) 组别

    动物数(只)

    干重/湿重

    缺血再灌注模型组

    15
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    0.157±0.009

    醒脑静治疗组

    15

    0.199±0.025**

    注:与缺血再灌注模型组比较:**P<0.01

    2.2 脑组织TTC染色结果见表2。脑组织在TTC染色时梗死区内坏死组织呈苍白色,未坏死组织呈红色。醒脑静治疗后梗死区面积缩小。

    表2 2组大鼠脑梗死占脑组织总面积百分比(x±s) 组别

    组织切片数(张)

    梗死面积百分比(%)
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    缺血再灌注模型组

    15

    36±4

    醒脑静治疗组

    15

    25±3*

    注:与缺血再灌注模型组比较:*P<0.05

    2.3 脑神经细胞凋亡的染色结果见表3和图1、2。

    表3 2组大鼠脑组织凋亡细胞计数(±s) 组别

, http://www.100md.com     切片视野数(个)

    细胞凋亡计数(个/HP)

    缺血再灌注模型组

    60

    58±4

    醒脑静治疗组

    60

    35±3*

    注:与缺血再灌注模型组比较:*P<0.05

    图1 缺血再灌注组脑神经细胞凋亡染色图
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    (TUNEL法,×200)

    说明:图中黄色亮点为用TUNEL法染色在荧光显微镜下所见的凋亡细胞,醒脑静治疗后大鼠脑细胞凋亡发生数目明显减少。

    图2 醒脑静治疗组脑神经细胞凋亡染色图

    (TUNEL法,×200)

    2.4 电镜观察发现:①缺血再灌注组动物神经细胞出现大量早期凋亡改变,细胞变暗及胞膜皱缩,细胞核染色质有异常凝集且移位达细胞边缘,呈明显偏心,可见核移开区域内聚集了大量交织排列的中微丝,线粒体水肿,基质溶解,胞浆暗染,囊状细胞器显著扩张且有部分溶解,突触小泡溶解,树突水肿,出现许多大的次级溶酶体。见图3。②醒脑静治疗组神经细胞表现为较少凋亡或早期凋亡,有轻度胞浆水肿,囊状细胞器轻度扩张,局部染色质异常凝集,树突轻度水肿,突触小泡少量溶解,有少量次级溶酶体出现。见图4。
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    图3 缺血再灌注组脑神经细胞病理图(EM×6 000)

    图4 醒脑静治疗组脑神经细胞病理图(EM×6 000)

    3 讨 论

    研究表明,一些氧自由基清除剂如维生素C、维生素E、谷胱甘肽、甘露醇等都可对氧化应激引发的神经细胞凋亡起保护作用〔4,5〕,N乙酰半胱氨酸作为一种抗氧化剂可阻断肿瘤坏死因子α(TNFα)诱导的人神经细胞凋亡〔6〕,促进神经细胞BCL2基因表达,可提高细胞调亡的阈值,增加神经细胞抵抗各种凋亡刺激的能力,使脑功能得以保护〔7〕

    在我们以往的研究中发现,某些中草药具有显著的清除氧自由基及抑制炎症反应的作用。醒脑静是中药安宫牛黄丸的精制静脉注射液,其主要成分有麝香、冰片、栀子、郁金等,具有良好的醒脑开窍、清热凉血、解毒止痛的疗效,对各种类型的脑炎、脑病及各种原因引起的高热均具有显著疗效。本实验观察发现,醒脑静治疗组脑组织毛细血管通透性得到改善,渗出减少,水肿减轻,TTC染色表明醒脑静治疗组脑组织梗死面积减少,也说明醒脑静治疗组脑组织损害减轻。细胞凋亡染色发现醒脑静治疗组神经细胞凋亡发生明显减少,电镜观察亦发现脑细胞病理损害减轻、细胞凋亡发生减少,进一步表明醒脑静注射液具有明确的减轻脑缺血再灌注损害及防治脑神经细胞凋亡的作用。
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    关于醒脑静注射液防治脑缺血再灌注损害诱导的脑神经细胞凋亡的作用机制,分析认为与这种药物具有显著的清除自由基及拮抗细胞因子的作用有关。我们以往的体外和体内实验都证实醒脑静注射液在体外对超氧阴离子(O÷2)、羟自由基(*OH)及脂质过氧自由基(LOO*)均有较强的直接清除作用,且可使缺血再灌注大鼠脑组织匀浆中SOD活性上升、MDA浓度下降,从而使脑组织细胞受氧自由基的损害减轻〔8〕。另一方面,醒脑静注射液对脑缺血再灌注后内源性TNF及白介素1(IL1)的表达具有明显的下调作用,从而使缺血再灌注性炎症反应减轻〔9〕

    基金项目:卫生部科研基金资助项目(1457501)

    作者简介:傅 强(1969),男(汉族),天津市人,硕士,主治医师。主要研究方向为多脏器功能衰竭发病机制及中西医结合防治的研究,承担局级科研课题1项,参加市局级科研课题8项,已获得市局级科技进步一等奖1项、二等奖2项、三等奖3项。■
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    参考文献:

    〔1〕郑德先.细胞凋亡的研究进展.中华病理学杂志,1996,25(1):5053.

    〔2〕Longa E Z,Weinstein P R,Carson S,et al.Reversible middle cerebral artery occlusion without craniotomy in rat.Stroke,1989,20(1):8491.

    〔3〕Vivaldi M T,Kloner R A,Schoen F J.Triphenyltetrazolium staining of irreversible ischemic injury following coronary artery occlusion in rats.Am J Pathol,1985,121:522530.

    〔4〕Bhakoo K K.Effects of transient ischemia on oxygen free radicals in the gerbil brain.Stroke,1984,15:891895.
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    〔5〕Manev H,Cinzia M,Cagnoli.et al.Neuronal apoptosis in vitro model of photochemically induced oxidative stress.Exp Neurol,1995,133:198206.

    〔6〕Angela K T,Stephen D,Seth W P,et al.Tumor necrosis factor alpha induced apoptosis in human neuronal cells:protection by the antioxidant Nacetylcysteine and the genes bcl2 and crmA.Mol Cel Bio,1995,15:23592366.

    〔7〕Hocenbery D M,Nunez G,Milliman C,et al.Bcl2 is an inner mitochondrial membrane protein that blocks programmed cell death.Nature,1990,348:334336.

    〔8〕张奕,傅强,崔华雷,等.醒脑静注射液清除自由基及对大鼠局灶性脑缺血的神经保护作用 研究.中国中西医结合急救杂志 ,1999,6(增刊):13.

    〔9〕崔华雷,孙中吉,傅强,等.脑缺血再灌注诱导白细胞介素1β和肿瘤坏死因子α 的表达及醒脑静注射液的调节作用.中国中西医结合急救杂志,1999,6(增刊):45.

    收稿日期:1999-03-31

    修回日期:2000-03-21, http://www.100md.com