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络病与心脑血管疾病相关性研究及治疗新进展 通心络胶囊对脑缺血—再灌注大鼠血脑屏障保护作用的实验研究
http://www.100md.com 2003年12月25日 《中国医学论坛报》 2003年第49期
     摘 要

    目的 研究通心络胶囊对脑缺血—再灌注大鼠血脑屏障的作用及其作用机制。

    方法 将68只SD大鼠随机分为4组:①对照组(C,n=16);②通心络胶囊1组T1,n=20;③通心络胶囊2组T2,n=20;④假手术组P n=12。线栓法制作大鼠脑缺血—再灌注模型,再灌注48小时后一部分经股静脉注射伊文思蓝EB观察血脑屏障的通透性,一部分取缺血脑组织提取总RNA和蛋白质,分别应用RT-PCR和Western Bkotting技术检测基质金属蛋白酶-9(MMP-9)的转录及表达情况。

    结果 脑缺血—再灌注48小时缺血侧EB含量明显增高(P<0.01)

    通心络胶囊T1 、T2组缺血侧EB含量较对照组明显降低(分别为P<0.05和P<0.01),通心络胶囊组T1
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    、T2组MMP-9

    mRNA和蛋白水平的表达也明显低于对照组(P<0.01);T1、T2两组比较,T2组疗效较好于T1组,但无统计学意义。

    结论 通心络胶囊对脑缺血—再灌注大鼠血脑屏障具有保护作用,其作用机制可能是通过抑制MMP-9的表达来实现的。

    脑梗塞是最常见的神经系统疾患,也是导致死亡、丧失生活能力最常见的原因。大量的临床研究表明,溶栓疗法是治疗急性脑梗塞的最为有效的方法,但溶栓再通后再灌注造成的损伤却大大限制了溶栓疗法的广泛应用。再灌注损伤最严重的并发症是出血性转化,而出血性转化的发生与血脑屏障的破坏密切相关。近年研究发现,基质金属蛋白酶(MMPs)在缺血性脑损伤中起重要作用。缺血后脑组织MMP-9活性增高是血脑屏障(BBB)损伤和加重缺血性脑损伤的重要机制之一。通心络胶囊治疗脑梗塞的疗效已被大量的临床实践所证实。设想通心络胶囊可能会影响缺血—再灌注脑组织MMP-9的表达而减轻BBB的损伤。本研究采用大鼠线栓模型为研究对象,探讨通心络胶囊对脑缺血—再灌注大鼠血脑屏障的作用及其作用机制。
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    材料和方法

    1.动物与分组 成年雄性SD大鼠(华中科技大学同济医学院实验动物中心提供)68只,体重为(220~260)g,被随机分为4组:①对照组C n=16,每天灌服生理盐水4mk/kg,连续5天,然后行脑缺血90min再灌注48小时;②通心络胶囊1组T1,n=20通心络胶囊剂量为0.5 g/kg/d;③通心络胶囊2组T2,n=20,通心络胶囊剂量为1.0 g/kg/d。所用药物溶于生理盐水以4 mk/kg灌胃。连续灌胃5天后予以脑缺血90 min再灌注48小时;④假手术组P n=12,每天灌服生理盐水4 mk/kg,连续5天,然后行假手术,48小时后观察。通心络胶囊干粉(1.43 g生药/g干粉由河北省以岭药业股份有限公司提供)。

    2.手术过程 给予大鼠10%水合氯醛(350 mg/kg体重)腹腔注射麻醉后,将其仰卧位固定,颈部消毒,作正中切口,依次暴露右侧颈总动脉 颈外动脉、颈内动脉,结扎颈总动脉远端及翼腭动脉,动脉夹夹闭颈内动脉,然后在颈外动脉远心端近分叉处剪一小口并插入丝线[线端预先用清漆处理,直径(0.30~0.35)mm],松开动脉夹,缓慢向颈内动脉插进丝线,当进线约18±1mm时,可感到轻微的阻力,提示丝线已阻塞大脑中动脉,用缝线在颈内动脉起始端结扎固定丝线,逐层缝合手术切口,丝线残端约0.5 cm暴露于外备用。线栓90 min后,抽出丝线残端进行再灌注。对照组及通心络胶囊1、2组于大鼠清醒后及第二天分别继续灌胃,假手术组不作线栓处理,仅切开皮肤暴露动脉。
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    3.脑EB含量的测定 给予各组大鼠再灌注47小时经股静脉注射2%EB(2 mk/kg体重),1小时后将其深度麻醉处死并迅速断头取脑,左右大脑半球分开,去除皮质表面的珠网膜、血凝块及脑室脉络丛,置于已知体积的甲酰胺中,测量脑体积。继续加甲酰胺至脑体积的5倍,置37℃水浴48小时后在波长632 nm处测定光密度值。甲酰胺作空白比色,根据标准曲线计算出EB含量(μg/mk)。脑EB含量为上述值的5倍(μg/mm3体积)。

    4.脑组织蛋白的提取和定量测定 给予大鼠再灌注48小时,深度麻醉切下右侧脑组织,去除额极2 mm和枕极2 mm后,置于3倍体积匀浆缓冲液中50 mmok/L Tris-HCk pH 7.4150 mmok/L NaCk1% NP-401 mmok/L EDTA100 μg/mk PMSF Leupeptin 2 μg/mk Aprotinin 2 μg/mk 。低温下匀浆,4℃静置20 min后,12000 r/min离心20 min取中间上清液,用ELISA Kit测定蛋白浓度,各取上样量100 μg加2×SDS上样缓冲液(总体积为20 μk)经95℃变性5 min后置-20℃冰箱保存。
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    5.脑组织MMP-9蛋白表达的测定 将提取的蛋白等量加样,经10%SDS-8%聚丙烯酰胺凝胶(60 V电压)电泳后,将凝胶中的蛋白转移到硝酸纤维素膜上。转膜后的硝酸纤维素膜经漂洗后用5%脱脂奶粉阻断非特异性结合,然后用1∶200山羊抗大鼠MMP-9多克隆抗体和1∶1000兔抗山羊-HRP(Santa Cruz )先后与硝酸纤维素膜上的蛋白质进行反应,最后在暗室中进行化学发光法显影。高敏感胶片(Sigma)摄片、洗片。设立阴性对照组(不加一抗)。Western Bkotting蛋白带测定光密度(OD)值。

    6.RT-PCR 取距额极(4~6)mm的右侧脑组织脑片,置于-70 ℃冻存,总RNA的提取按Trizok试剂盒(Gibco公司)说明书进行。取冻存脑组织约0.15 g置玻璃试管中,匀浆机匀浆后室温放置5 min ,将匀浆液分装于1.5 mk EP管中,每管1 mk 于每管分别加入0.2mk氯仿,震荡器强力震荡15秒后,于4℃,12000 rpm离心15分钟,准确收取上层液相,加入0.5 mk的异丙醇,颠倒混匀,12000 rpm离心10分钟,弃上清后风干,加入15 μk DEPC水使RNA溶解,各取0.5 μk用紫外分光光度计测定细胞总RNA浓度。取8 μg总RNA进行RT-PCR反应。逆转录反应体系体积为15 μk MMP-9上游引物为 5'-GGT CCC CCC ACT GCT GGC CCT TCT ACG GCC-3'下游引物为 5'-GTC CTC AGG GCA CTG CAG GAT GTC ATA GGT-3',PCR反应条件为94℃×45秒,58℃ ×60秒,72℃×90秒,72℃延伸7分钟,30个循环,产物片段为540 bp。内参照β-蛋白正义引物为5'-ACTCCTACGT-GGGCGACGAG-3' 反义引物为5'-CAGGTCCAGACGCAGGATGGC-3'扩增片段为400 bp。RT-PCR产物在1.5 %琼脂糖凝胶上电泳(100 V电压,1小时)溴化已啶染色,以Sximage软件进行密度扫描。
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    7.统计学分析 实验结果以X±SD表示,统计分析用t检验。P<0.05,有统计学意义。

    结 果

    1.通心络胶囊对大鼠脑缺血再灌注后BBB通透性的影响

    如表1所示。大鼠脑缺血再灌注48小时,C及T1、T2

    三组缺血侧大脑半球脑组织EB含量明显高于P组脑组织EB的含量(P<0.01),而T1、T2两组脑组织EB含量较C组明显降低分别为P<0.05和P<0.01,但T1、T2两组脑组织EB含量无明显差异。

    2.通心络胶囊对脑缺血再灌注大鼠缺血脑组织MMP-9蛋白表达的影响

    如图1所示,假手术组大鼠脑组织MMP-9蛋白表达很低,脑缺血再灌注48小时后,C组缺血侧脑组织蛋白表达显著增加,而T1、T2组较C组蛋白表达水平明显下降(P<0.01),T1组下降34%,T2组下降42%,T1、T2两组比较无统计学差异。
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    图1.通心络胶囊对脑缺血再灌注大鼠缺血脑组织MMP-9蛋白表达的影响(Western

    Blotting)

    3.通心络胶囊对脑缺血再灌注大鼠缺血脑组织MMP-9 mRNA转录水平的影响 如图2所示,假手术组大鼠脑组织MMP-9 mRNA表达水平很低,脑缺血再灌注48小时后,对照组缺血侧脑组织MMP-9

    mRNA表达水平明显增高,通心络胶囊T1、T2组能降低MMP-9

    mRNA的表达水平(P<0.01),T1、T2组之间无明显差异。

    图2.通心络胶囊对脑缺血再灌注大鼠缺血脑组织MMP-9 mRNA转录水平的影响(RT-PCR)
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    讨 论

    脑缺血再灌注后,血脑屏障(BBB)的通透性显著增加,引起血管源性脑水肿甚至脑出血。目前认为,BBB完整性破坏导致的出血性改变是限制急性脑梗塞溶栓治疗的主要原因。而BBB的结构破坏以基底膜损伤最为重要。基底膜主要由细胞外基质构成,细胞外基质和基底膜的降解,在一定程度上决定着血管的完整性与否。基质金属蛋白酶(MMPs)是一组含Zn++能降解细胞外基质的蛋白酶,其在基底膜降解中起主要作用。

    MMP-9是基质金属蛋白酶中的一种,近年来其在脑缺血所致BBB损伤中的作用引起了广泛关注。Rosenberg 等于1997年首次报道了以自发性高血压鼠(SHR)为实验动物,用酶谱法检测了持续MCAO后1小时、3小时、12小时、24小时和5天的MMP-9表达,发现SHR鼠在12小时和24小时梗塞半球内MMP-9较对侧半球明显增加(P<0.05) 此时血管源性水肿达高峰。而Romanic等则在SHR发生MCAO动物模型前1小时,静脉内应用MMP-9 的单克隆抗体(3 mg/kg)发现,梗塞灶缩小了29.9%(P<0.05)。因而人们设想,抑制MMP-9表达及活性可保护BBB,减轻血管源性水肿,减小梗塞灶,有望成为一种治疗脑缺血的新手段。
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    通心络胶囊为石家庄以岭药业股份有限公司生产,由蜈蚣、全蝎、水蛭、土鳖虫、蝉蜕、人参、赤勺、冰片等组成,是国家新药基金资助项目;功能为益气、活血、通络。大量的临床及实验结果表明,通心络胶囊防治脑梗塞有较好的疗效。本研究观察了通心络胶囊大剂量(T2)、小剂量(T1)两组对脑缺血再灌注48小时后缺血侧脑组织EB含量的变化(见表1),发现通心络胶囊T1、T2两组缺血脑组织EB含量较对照组明显降低分别为P<0.05和P<0.01,表明T1、T2两组对BBB均具有保护作用。T2组效果比T1组稍好,说明加大剂量可提高疗效,但无统计学意义。表 缺血侧大脑半球脑组织EB含量(μg/mm3)

    组别

    n

    EB含量

    C组

    8
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    15.87±3.96

    T1组

    10

    12.13±3.04×#

    T2组

    10

    10.54±2.81×※

    P组

    6

    3.12±0.65

    注:与P组比较,×P<0.01,与C组比较#P<0.05,※P<0.01

    我们在相同的时间点分别从蛋白和基因水平检测了MMP-9的表达情况(见图1、图2),结果发现,大鼠脑缺血再灌注48小时后缺血侧脑组织MMP-9蛋白基因转录及表达明显增加(正常脑组织MMP-9
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    mRNA的转录水平很低,翻译的蛋白更微量),通心络胶囊干预组能明显抑制MMP-9的转录及表达(P<0.01),T1组能抑制MMP-9蛋白表达水平的34%,T2组能抑制42%,表明T2组效果好于T1组,但

    T1、T2组比较也无统计学差异。

    Rosenberg等研究发现,脑缺血再灌注后,大量产生的氧自由基及细胞因子如TNF-α、IL-1β等通过一系列复杂的过程激活MMP-9蛋白酶,MMP-9等通过降解基底膜等细胞外基质,使BBB的完整性受到破坏,从而加重脑水肿甚至发生出血性转化。本研究结果表明,通心络胶囊对大鼠脑缺血—再灌注后BBB具有保护作用,大剂量效果较好,其机制可能与抑制MMP-9的基因转录和蛋白表达有关。因此,加强对通心络胶囊的基础研究可为临床广泛应用通心络胶囊提高临床疗效提供更多的实验根据。 (参考文献从略), 百拇医药