0 引言
中國每年有200多萬人罹患腦血管疾病,而臨床上治 療腦缺血性疾病的唯一有效方法就是快速恢復腦組織的血 流使其再灌注。然而,在進行缺血在灌注的過程中,往 往會加重腦部的損傷,形成腦缺血再灌注損傷(cerebral ischemia reperfusion injury,CIRI)。因此在對腦缺血進行 救治的過程中,除了迅速恢復腦組織的灌注外,亦需要對 后續的再灌注損傷進行防治。腦缺血再灌注損傷的病理生 理過程十分復雜,一般認為,隨氧化應激反應,細胞內出 現了Ca2+超載,并進一步引發血管功能的缺失,最終引發 細胞凋亡。同時,越來越多的研究顯示,在腦缺血再灌 注損傷發病的過程中,細胞焦亡也發揮了重要的作用。細 胞焦亡是一種促炎性程序性細胞死亡,同細胞凋亡的程序 性主動死亡的不同,細胞焦亡誘發的細胞死亡效果更為 劇烈,其快速的形成質膜孔洞,誘發細胞腫脹進而壞死、 并釋放細胞內的內容物和炎性遞質。因此,細胞焦亡誘 發細胞死亡的過程更為直接,而對腦細胞帶來的損傷也更大。
1 材料和方法
1.1 設計
隨機對照動物觀察。
1.2 時間及地點
實驗于2017年12月至2019年4月在遼 寧中醫藥大學完成。
1.3 材料
1.3.1 實驗動物
健康雄性蒙古沙鼠80只,四五月齡,體 質量50-70 g,由哈爾濱醫科大學動物學部提供。
1.3.2 藥品和試劑
腦心清膠囊(沈陽東新藥業有限公司, 批號:171002);腦絡通膠囊(廣州市花城制藥廠,批號: 20171002)。Nissl試劑盒、超氧化物歧化酶試劑盒、乳酸 脫氫酶試劑盒、丙二醛試劑盒、谷胱甘肽試劑盒、一氧化 氮試劑盒、白細胞介素18和白細胞介素1β試劑盒均購自南 京建成生物醫學工程研究所。血小板內皮細胞黏附因子1、 內皮型一氧化氮合酶和磷酸化內皮型一氧化氮合酶抗體購 自Abcam公司,ASC、NLRP3和Caspase-1抗體購自Sigma 公司。
1.3.3 主要儀器
水迷宮(成都泰盟科技有限公司),酶標 儀(Thermo公司),電泳儀及相關設備(Bio-Rad公司),冰凍 切片機(Leica公司),倒置顯微鏡(Nikon公司),低溫高速離 心機(Eppendorf公司),超純水裝置(法國Millipore公司), 核酸蛋白定量儀(瑞士Amersshams公司),精密天平(瑞士 Mettler公司)。
1.4 實驗方法
1.4.1 動物分組和給藥方法
將80只雄性蒙古沙鼠隨機 分為假手術組、模型組、腦心清組及腦絡通組。術后次日 開始假手術組正常飼養,模型組灌服同體積的生理鹽水, 腦心清組按照100 mg/(kg•d)灌胃給藥,腦絡通組按照 100 mg/(kg•d)灌胃給藥,連續給藥21 d。其中,在實驗結 束前1周進行水迷宮實驗,包括4 d的隱蔽平臺實驗和1 d的 空間探索實驗。而Nissl染色、免疫熒光實驗以及各marker 檢測,則在實驗結束麻醉下處死沙鼠后進行。
1.4.2 建立腦缺血再灌注損傷模型
隨機選取健康蒙古沙鼠,戊巴比妥鈉腹腔注射(40 mg/kg)麻醉后,用無創微 動脈夾同時夾閉雙側頸總動脈5 min,然后松開動脈夾,重 新恢復血流進行再灌注,制成沙鼠腦缺血再灌注損傷模型, 縫合皮膚。假手術組不夾閉雙側頸總動脈,其他手術操作 與模型組相同。
1.4.3 水迷宮實驗
水迷宮直徑200 cm,水深30 cm,水 溫(20±3) ℃,將水面平均分為4個象限。每只沙鼠每日訓 練2次,60 s/次,共計3 d。第4天開始進行定位航行實驗, 平臺放置在任意象限,且位于水下1.5 cm,選取平臺鄰象 限和對象限作為入水點,記錄沙鼠在60 s內尋找到平臺的 時間,空間探索實驗記錄動物通過平臺所在象限的次數。
1.4.4 Nissl染色
實驗結束,每組隨機選取6只沙鼠(剩余 沙鼠用于氧化應激指標檢測和Western blot實驗)麻醉后處 死,取腦組織制備切片,每只取3張腦片,滴加Nissl染色 液,室溫孵育10 min。PBST洗3次,每次5 min,中性樹脂 封固,鏡下觀察。
1.4.5 免疫熒光實驗
沙鼠腦組織冰凍切片,PBS洗片3 次,每次5 min;冰上操作,0.2%Tritonx-100致孔15 min, PBS洗片3次,每次5 min。山羊血清封閉60 min后直接滴 加血小板內皮細胞黏附分子1一抗(1∶200),4 ℃條件下孵 育24 h,PBS洗片3次,每次5 min,避光條件下,滴加熒 光二抗(1∶100)室溫孵育30 min,PBS洗片3次,每次5 min; 滴加DAPI染核5 min,PBS洗片3次,每次洗5 min。甘油封固,熒光顯微鏡下觀察。將待測試管以快速振蕩器(海門市其林貝爾恒溫微孔板快速振蕩器QB-9006)混勻后,以保鮮膜扎緊試管 口,并刺破小孔。95 ℃沸水浴40 min后,取出冷卻,再 3 500-4 000 r/min,離心10min。取上清液在532 nm處, 以雙蒸水為對照,測定各管的吸光度。
2 結果
實驗選用沙鼠80只,分成4組, 實驗過程有脫失,進入結果分析至少14只。水迷宮定位航行實驗結果顯示,模型組沙鼠的逃 避潛伏期與假手術組相比明顯延長(P < 0.01);腦心清組和 腦絡通組沙鼠的逃避潛伏期與模型組相比明顯縮短(P < 0.01)。空間探索實驗結果顯示,模型組沙鼠在目標象限的 游泳時間、有效停留時間及穿梭次數明顯減少(P < 0.01); 與模型組相比,腦心清組和腦絡通組沙鼠在目標象限的游泳 時間、有效停留時間及穿梭次數明顯增加(P < 0.01)。Nissl染色結果顯示,假手術組沙鼠的海馬CA1區錐體 細胞排列整齊、緊密,細胞結構清晰完整,細胞核正常, 染色質分布均勻,胞漿內尼氏小體豐富。模型組沙鼠的海 馬CA1區可見部分神經元丟失,排列不整齊,細胞輪廓模 糊,結構不清,部分神經元胞體皺縮,核固縮,胞漿深染, 胞漿內尼氏小體減小。與模型組相比,腦心清組及腦絡通 組神經元顯著增多,且排列較為整齊,細胞輪廓清晰,結 構完整,神經元胞體舒展,胞漿內尼氏小體增大。通 過試劑盒檢測沙鼠海馬組織白細胞介素18和白細胞介素 1β的水平,結果顯示,與假手術組相比,模型組沙鼠的白 細胞介素18和白細胞介素1β質量濃度明顯升高(P < 0.01); 與模型組相比,腦心清組及腦絡通組沙鼠的白細胞介素18 和白細胞介素1β質量濃度明顯降低(P < 0.01)。
3 討論
腦組織的血流供應中斷可引起一系列缺血級聯反應, 而隨治療恢復供血后,腦部又會產生腦缺血再灌注損傷。 由于腦缺血再灌注損傷會改變腦血管的形態及功能,進而 降低腦部的物質交換能力,隨供血供氧減少,誘發后續的 氧化及炎癥反應,最終損傷腦細胞。由腦缺血再灌注損 傷的發生機制可知,該過程是一個多通路多靶點的協同過 程。而在治療的過程中,最有效的辦法的則是對腦缺血再 灌注損傷發病所對應的相關通路全部進行抑制或阻斷,而 根據此次研究的結果可以看出,腦心清膠囊可以從多個角 度緩解腦缺血再灌注損傷的癥狀。