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编号:10500552
谷氨酸释放抑制剂riluzole对弥漫性脑损伤的保护作用
http://www.100md.com 《第四军医大学学报》 2000年第2期
     李树合 章翔 费舟 刘先珍 梁景文 李智勇 王煊

     摘 要:目的 探讨谷氨酸释放抑制剂2-氨基-6-三糖甲氧苯噻唑(riluzole)对大鼠弥漫性脑损伤的保护作用及其机制. 方法 在自由落体致弥漫性脑损伤模型的基础上,通过测定脑组织含水量、谷氨酸、TXB2,6-keto-PGF1α,cAMP,cGMP等水平变化,以及应用硝酸镧标记电镜分析观察血脑屏障的通透性改变,评价riluzole对弥漫性脑损伤的保护作用. 结果 应用riluzole组大鼠在脑创伤后早期脑组织含水量和谷氨酸水平明显下降;TXB2,6-keto-PGF1α水平和TXB2/6-keto-PGF1α比值下降,而cAMP/cGMP比值回升;硝酸镧标记电镜显示通过毛细血管渗透到脑组织中的硝酸镧沉淀颗粒减少,血脑屏障的通透性下降. 结论 Riluzole对大鼠弥漫性脑损伤具有保护作用,是通过抑制谷氨酸释放,影响脑组织细胞内外离子平衡和渗透压,降低血脑屏障通透性,以及调节神经细胞内生化代谢和信号转导等机制而起作用的.
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    关键词:脑损伤;谷氨酸;Riluzole;神经保护剂

    0 引言

    在脑创伤早期,脑组织细胞外兴奋性氨基酸水平明显增加,并对脑组织产生兴奋毒性继发损伤[1, 2]. 其中谷氨酸是中枢神经系统中含量最高、作用最广泛的兴奋性氨基酸. 研究表明,Na+离子通道阻断剂riluzole具有抑制谷氨酸释放的作用,并对脑组织有一定的保护作用[3]. 我们对riluzole在弥漫性脑损伤中的保护作用予以观察,旨在探讨其脑保护作用的机制及意义.

    1 材料和方法

    1.1 材料 正常雄性SD大鼠30只,体质量(250±25)g,随机分为5组:正常对照;弥漫性脑损伤10 min,24 h;弥漫性脑损伤10 min, 24 h,应用riluzole组. 每组6只,其中5只进行生化指标检测,另外1只进行灌注固定取电镜标本.
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    1.2 方法 新鲜配制10 g.L-1戊巴比妥钠(30 mg.kg-1) ip麻醉大鼠,气管插管,小动物呼吸机辅助呼吸,右侧股动静脉插管监测血压、输液、用药,血压维持在5.33~6.67 kPa,肛管内插入体温计探头,通过反馈式电子温度控制器监测体温,并维持37.5 ℃±0.5 ℃. 立体定向头架固定大鼠头部,正中切开头顶皮肤,在冠状缝与人字缝之间,用高分子聚酯于顶骨上固定一圆形金属小片(直径10 mm,厚度2.5 mm). 将大鼠移至一已知弹性系数的软质厚海绵上,900 g铁质圆棒借一相应口径的有机玻璃管导向,由1 m高处自由垂直坠落于金属小片上,致伤头部,造成弥漫性脑损伤[4]. 应用riluzole组在创伤前15 min予以riluzole (8 mg.kg-1 Sigma公司)尾静脉注射,对24 h组在创伤后6 h ip追加1次. ①脑组织含水量测定: 大鼠断头处死,取脑组织(100±20) g,称重后置于恒温烤箱内80 ℃烤干, 称量脑组织干重,应用干湿重法计算脑组织含水量. ②脑组织氨基酸水平测定: 取脑组织100 mg,以冷50 mg.L-1三氯醋酸3 mL制成匀浆;4 ℃,15 000 g离心10 min,取上清于121MB型氨基酸分析仪上进行氨基酸定量分析. ③脑组织TXB2,6-keyo-PGF1α,cAMP,cGMP测定应用放免测定法测定;TXB2,6-keyo-PGF1α放免测定试剂盒由苏州医学院提供,cAMP,cGMP放免测定试剂盒由上海中医药学院提供,具体操作按试剂盒说明书进行. ④电镜标本观察: 各组大鼠到预定时间后,10 g.L-1戊巴比妥钠ip麻醉(30 mg.kg-1),开胸经左心室主动脉插管灌注固定,先以NS 150 mL冲净外周循环的血液,然后以30 g.L-1硝酸镧30 g.L-1戊二醛二甲胂酸钠缓冲固定液(pH 7.4),灌注固定30 min,灌注压12~13.3 kPa,剥离全脑,肉眼观察脑部变化并切取顶部大脑皮层1 mm×2 mm×1 mm大小,置入固定液,送电镜室后固定、包埋、超薄切片,在JEM-2000EX电镜下观察并拍照.
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    统计学处理:测定结果在微机上应用SPSS统计软件进行配对t检验.

    2 结果

    2.1 脑组织生化指标变化 弥漫性脑损伤后24 h脑组织含水量明显升高(P<0.01),而在应用riluzole的治疗组,与单纯损伤组比较明显下降(P<0.01); 弥漫性脑损伤后10 min Glu含量增加(P<0.01). 24 h明显下降(P<0.01);而在应用riluzole的治疗组,与单纯损伤组比较损伤后10 min Glu增加幅度减轻(P<0.01); 弥漫性脑损伤后10 min TXB2即有升高(P<0.05),而6-keto-PGF1α升高不明显,损伤24 h TXB2和6-keto-PGF1α均升高(P<0.01);而在应用riluzole的治疗组,脑损伤24 h后TXB2和6-keto-PGF1α升高幅度下降,前者下降幅度更为显著,并且TXB2/6-keto-PGF1α降低; 弥漫性脑损伤后24 h cAMP有下降(P<0.01),而cGMP则升高(P<0.01),cAMP/cGMP 比值下降(P<0.01);而在应用riluzole的治疗组, cAMP/cGMP比值有轻度回升(P<0.05).
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    表 1 大鼠弥漫性脑创伤应用riluzole后脑组织生化学变化

    Tab 1 Biochemical changes of rats brain after

    diffuse brain injury with riluzole ( n=5,X±s)

    Parametres

    Normal

    DBI

    Riluzole

    10 min

    24 h

    10 min
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    24 h

    Water content(%)

    77.4± 0.2

    77.5± 0.2

    81.9± 0.4b

    77.5± 0.2

    79.0± 0.3bd

    Glu(μmol.g-1)

    12.3± 0.4

    19.0± 0.9b
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    6.5± 0.9b

    16.3± 0.6bd

    7.0± 0.7b

    TXB2(nmol.g-1)

    68.2± 5.0

    87.8±13.1a

    174.4±21.6b

    83.8±10.1a

    142.7±12.9bd
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    6-keto-PGF1α(nmol.g-1)

    60.9± 7.1

    68.4±10.7

    176.0±30.0b

    69.0± 7.2

    151.6±14.3bc

    TXB2/6-keto(nmol.g-1)

    1.1± 0.2

    1.3± 0.1

    1.0± 0.3a
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    1.2± 0.1

    0.9± 0.0a

    cAMP(nmol.g-1)

    12.5± 3.0

    14.3± 2.2

    5.7± 1.8b

    12.7± 2.3

    7.3± 1.8b

    cGMP(nmol.g-1)

    0.5± 0.2
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    0.6± 0.2

    1.1± 0.2b

    0.6± 0.2

    1.2± 0.2b

    cAMP/CGMP

    28.8±15.4

    27.5± 5.6

    5.0± 0.7b

    23.5± 4.8

    5.9± 0.4bc

     aP<0.05,bP<0.01 vs normall;cP<0.05,dP<0.01 vs DBI.2.2 脑组织电镜观察 正常脑组织可看到微血管内有硝酸镧沉淀颗粒,而无硝酸镧颗粒透过血管壁进入脑组织;弥漫性脑损伤组可见硝酸镧沉淀颗粒透过血管壁并向脑组织内渗透. 损伤后24 h,脑组织中的硝酸镧沉淀颗粒多于10 min组;应用riluzole组脑组织内硝酸镧颗粒的沉积较同时间未用药组减少.
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    3 讨论

    脑创伤后,除机械因素对脑组织的直接损伤外,继发性神经生化改变也是影响脑细胞损害的重要因素. 弥漫性脑损伤后脑细胞外兴奋性氨基酸浓度升高并对脑组织产生继发性兴奋毒性损害是其中一个因素[1, 2]. 谷氨酸是哺乳动物中枢神经系统最主要的兴奋性神经活性物质,也是脑损伤后变化最显著的氨基酸,它主要通过神经细胞膜上的受体起作用,脑组织细胞膜有大量的谷氨酸受体(GluR)存在,根据其药理学和分子生物学特性的不同,可分为亲离子型谷氨酸受体(iGluR)和亲代谢型谷氨酸受体(mGluR),前者又包括NMDA受体、AMPA受体和KA受体等亚型;后者包括:Ⅰ组,mGluR1和mGluR5;Ⅱ组,mGluR2和mGluR3;Ⅲ组,mGluR4,mGluR6,mGluR7和mGluR8等亚型. 不同亚型的受体对配体的选择性及其作用机制不同,iGluR本身就是配体门控的阳离子通道,与配体结合后可引起神经细胞膜对Na+,K+和Ca2+通透性的改变,进而引起细胞内Na+水潴留、膜电位和膜兴奋性改变,Ca2+作为细胞内广泛的第二信使,又参与细胞内代谢及多种生理病理过程的激活和调节;mGluR是神经细胞膜上与G蛋白偶联的七次跨膜蛋白受体,与配体结合后可通过G蛋白介导的细胞内信号转导机制导致细胞内第二信使、磷酸化酶活性改变及一系列的细胞内代谢和生理病理过程的调节[5, 6]. Riluzole作为一种具有Na+通道阻断作用的谷氨酸释放抑制剂,一方面可直接阻断Na+通道,同时也可降低脑组织细胞外液Glu水平,并通过影响GluR受体的活性而起到脑保护作用[3, 7, 8].
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    Riluzole具有神经保护作用[9]. 近年研究表明,riluzole对机械性脑损伤后脑组织具有较好的保护作用,它还可缩小液压冲击性脑损伤所造成的大鼠顶叶和枕叶皮层脑组织的缺失,而对皮质下的海马结构影响较小[10]. Bareyre等[7]发现riluzole可降低脑创伤后脑组织的含水量,减轻脑水肿程度. Riluzole的作用机制广泛而复杂,目前认为主要与其阻断谷氨酸能神经递质的释放、稳定Na+离子通道和调控GABA再摄取等作用有关. 另外,riluzole还具有抗氧化作用,抑制calpain I活化和细胞骨架蛋白降解以及间接的神经营养等作用[11, 12]. 我们研究发现,应用riluzole可降低弥漫性脑创伤后脑组织含水量和脑水肿程度,减少脑创伤早期的Glu含量及花生四烯酸代谢产物水平,提高 cAMP/cGMP比值. 我们认为riluzole的脑保护作用是其多种作用的协同效应,其中包括对神经细胞内外离子平衡和渗透压、神经组织电生理作用的影响,以及通过抑制Glu释放对神经细胞内生化代谢和信号转导机制的影响等. 由于脑创伤病理过程的复杂性,脑创伤后不仅有脑组织外液兴奋性氨基酸水平的改变,还有多种神经、体液性因素参与继发性病理过程. Riluzole作为一种神经保护剂,在应用于临床脑创伤的治疗之前还需要对其作用机制及其药效学、毒理学等方面进行深入研究和评估.
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    基金项目:全军医药卫生科研基金资助项目(98M101)

    作者简介:李树合(1970-),男(汉族),河北省永年县人. 住院医师,硕士生(导师章 翔),发表论文2篇. Tel.(029)3375330 Email. sywksys@fmmu.edu.cn

    李树合(第四军医大学西京医院全军神经外科研究所,陕西 西安 710033)

    章翔(第四军医大学西京医院全军神经外科研究所,陕西 西安 710033)

    费舟(第四军医大学西京医院全军神经外科研究所,陕西 西安 710033)

    刘先珍(第四军医大学西京医院全军神经外科研究所,陕西 西安 710033)

    梁景文(第四军医大学西京医院全军神经外科研究所,陕西 西安 710033)
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    李智勇(第四军医大学西京医院全军神经外科研究所,陕西 西安 710033)

    王煊(第四军医大学西京医院全军神经外科研究所,陕西 西安 710033)

    参考文献:

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