左旋精氨酸对大鼠脑外伤后内皮素和脑水肿的影响
作者：艾文兵 陈玉宏 鲍文公 杨启建
单位：艾文兵 陈玉宏 杨启建(湖北三峡学院医学院附属医院神经外科(宜昌 443001)；鲍文公(同济医科大学附属同济医院神经外科)
关键词：左旋精氨酸；脑外伤；内皮素；脑水肿；
实用医学进修杂志990306 摘 要 目的：探讨左旋精氨酸(L-Arg)对大鼠脑外伤后血浆内皮素水平和脑组织含水量的影响。方法：建立大鼠液压性脑外伤模型，采用放免法和干湿重法分别测量脑外伤后血浆内皮素水平和脑组织含水量。结果：①外伤组血浆内皮素水平和脑组织含水量明显高于正常对照组和假伤对照组。②L-Arg治疗组血浆内皮素水平和脑组织含水量明显低于外伤组。结论：L-Arg能降低脑外伤后血浆内皮素水平，减轻脑水肿。
Effect of L-Arginine on Endothelin and
, http://www.100md.com
Brain Edema after Brain Injury in Rats
Ai Wenbin Chen Yuhong Bao Wengong,et al
Department of Neurosurgeny,Affiliated Hospital,Three Gorge University Medical College ,Yichang 443003
Abstract Objective:Investigate the effect of L-Arginine (L-Arg) on the levels of endothelin in plasma and brain edema after brain injury,and to discuss the mechanism.Methods:The brain injury model of fluid percussion was produced in rats.The levels of endothelin in plasma were measured with radioimmunoassay,and the water contents in brain tissue were measured with dry-wet method.Results:①The levels of endothelin and the water contents in the injured group were significantly higher than those in the control groups;②The levels of endothelin and the water contents in the L-Arg-treated group were significantly lower than those in the injuryed group.Conclusion:The results indicate L-Arg can decrease the level of endothelin in plasma and reduce brain edema after brain injury.
, 百拇医药
Key words L-Arginine;brain injury;endothelin;brain edema
内皮素(endothelin,ET)是一种具有强烈收缩血管作用的血管活性因子。近年的研究表明，颅脑外伤后血浆ET含量显著升高，其过量合成与释放是导致脑外伤后脑组织继发性损害的一个重要因素[1]。左旋精氨酸(L-Arg)是一氧化氮(NO)的前体，其在体内由一氧化氮合成酶(NOS)催化加氧生成NO。本实验采用大鼠液压性脑外伤模型。观察L-Arg对脑外伤后血浆内皮素和脑水肿的影响，并对其机理作初步探讨，为临床脑外伤的治疗提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 实验动物
健康、雄性SD大鼠和40只(同济医大实验动物中心提供)，体重300～330g。随机分为4组：正常对照组、假伤对照组、外伤组和L-Arg治疗组。每组10只。
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1.2 动物模型
采用液压装置(美国Virginia大学医学工程部研制)制成大鼠液压性脑外伤模型[2]。于伤前24小时，用2%的戊巴比妥钠(40mg/kg)行腹腔注射麻醉。在大鼠头部冠状缝与人字缝连接中点、矢状缝左侧4mm处，作颅骨钻孔，硬脑膜保持完整，在该钻孔内放置并固定外伤打击管，次日采用液压装置，造成大鼠脑挫伤。假伤对照组不制成脑外伤，其余操作步骤同外伤组和L-Arg治疗组。
1.3 试剂及用法
L-Arg治疗组于外伤后20分钟立即按300mg/kg的剂量缓慢静脉注射L-Arg(Sigma公司产品)。其它组不用药。
1.4 检测项目
①脑组织含水量测定 外伤后6小时大鼠断头处死，快速取损伤灶周围约2mm处脑组织一块，干湿重法计算脑组织含水量。脑组织含水量(%)=(湿重-干重)/湿重×100%。②血浆内皮素测定 外伤后6小时处死动物前抽取左颈内静脉血2ml，置于含10%EDTA二钠30μl和40μl抑肽酶的试管中混匀，4℃、3000r/min离心10min，吸取血浆-40℃贮存备测。ET含量(ng/L)测定采用放射免疫法，由同济医院核医学室专人严格按放免药盒说明书进行。
, 百拇医药
1.5 统计学处理
各组数据均以(
±s)表示，采用SAS软件包进行方差分析和q检验。
2 结果
血浆内皮素含量和脑组织含水量见附表。脑外伤组血浆内皮素含量和脑组织含水量显著高于正常对照组和假伤对照组(P<0.05)，L-Arg治疗组血浆内皮素含量和脑组织含水量亦明显高于正常对照组和假伤对照组(P<0.05)，但显著低于外伤组(P<0.05)。正常对照组和假伤对照组之间比较无显著性差异(P>0.05)。 附表 各组的ET值及含水量(±s)
组 别
脑组织含水量(%)
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血浆ET(ng/L)
正常对照组
76.89±0.432
140.725±21.536
假伤对照组
77.21±0.437
145.139±22.928
外 伤 组
79.25±0.325*
240.325±19.218*
L-Arg治疗组
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78.19±0.512*△
203.330±17.180*△
与对照组比较，*P<0.05；与外伤组比较，△P<0.053 讨论
ET是一种由21个氨基酸组成的具有强烈收缩血管作用的血管活性因子[3]。除了正常的生理功能外，ET还参与了人体许多疾病的病理生理过程。近年来，ET在颅脑外伤继发性脑损伤中的作用日益受到关注。李云辉等[1]临床研究发现脑外伤患者血浆ET水平明显升高，并与脑损伤的严重程度密切相关。动物实验亦发现脑外伤后血浆ET明显升高，且与脑组织含水量呈正相关关系[4]。本实验同样发现，脑外伤后血浆ET水平显著升高，同时伴有脑组织含水量的明显升高 。颅脑外伤后血浆ET水平的升高可能与伤后应激、儿茶酚胺过量释放刺激ET-mRNA表达有关；可能与伤后脑水肿、高颅压、脑灌注压下降、脑缺血缺氧诱发ET-mRNA表达增加有关；还可能与神经细胞、神经胶质细胞受损致ET溢出有关[5]。ET的过量合成与释放促进了脑外伤后脑水肿的形成，加重了脑外伤后脑组织的继发性损害。其机理可能为：高浓度的ET可活化Ca2+通道，使血管平滑肌细胞内钙超载，脑血管发生痉挛，加重脑组织缺血缺氧，促进脑水肿的发生，最终引起脑细胞损害；同时，ET激活了细胞膜上的磷脂酶A2和磷脂酶C，刺激产生大量的花生四烯酸，花生四烯酸代谢过程中伴有大量的氧自由基产生，自由基活性很强，可破坏生物膜，促进脑水肿发生，最终引起脑细胞水肿、变性、坏死[6]。
, 百拇医药
L-Arg是NO的前体，增加体内L-Arg的浓度可增加NO的生成。NO是一种血管扩张因子，生理状态下与ET一起调节血管的正常张力。文献报道[1，8]，L-Arg能改善实验动物脑外伤后脑的低灌注，增加脑血流，减轻脑损害。从本实验看，L-Arg治疗组血浆ET水平和脑组织含水量明显低于外伤组。这一结果说明L-Arg能降低脑外伤后血浆ET的水平，减轻脑水肿。其机理可能是L-Arg的应用改变了脑组织中NO的浓度，而高浓度的NO可作用于血管内皮细胞膜上的NO受体，提高Ca2+内流，激活了鸟苷酸环化酶，引起胞内cGMP浓度的升高，从而抑制ET的生成[9]；ET水平的降低和NO自身的扩血管作用，大大提高了脑外伤后脑血流，改善了脑组织的缺血缺氧，减轻了脑水肿的发生和脑组织的损害。
参考文献
1 李云辉，梁瑞奇，杜军，等.内皮素在急性颅脑损伤的临床意义.中华神经外科杂志 1996；12(5)：310
, 百拇医药
2 Mcintosh TK,Vink R,Noble L,et al.Traumatic brain injury in the rats:Characterization of a lateral fluid percussion model.Neuroscience 1989；28：233
3 Yangisawa M,Kuriara H,Kimura S,et al.A novel potent vasoconstriction peptide produced by vascular endothelial cells.Nature 1988；331：411
4 沈建康，尤晨，胡秉诚，等.高压氧对脑外伤后内皮素及脑水肿的影响.中华创伤杂志 1997；13(3)：177
5 杨军，唐朝枢，汤健.内皮素的基因表达和释放调节.国外医学内分泌学分册 1992；12：65
, 百拇医药
6 Stanimirovic DB,Bacic F,Vemastsu S,et al.Endothelin-lreceptor binding and cellular signal transduction in cultured human brain endothelial cells. J Neurochem 1994；62：592
7 Lee SM,Kozlowski DA,Stuck SL,et al.Increasing cerebral blood from with L-arginine reduce in jury-induced cortical contusion Vocume.J cereb blood Flow Metab 1997(abstract);S592:17(suppl)
8 Dewitt DS,Smith TG,Deyo DJ,et al.L-arginine and superoxide dismutase prevent or reverse cerebral hypoperfusion after fluidpercussion traumatic brain injury.J Neurotrauma 1997；14：223
9 Sai jonmaa O,Ristimaki A,Fyhrquist F.Atrial natriuretic peptide,nitroglycerine,and nitroprusside reduce basal and stimulated endothelion production from Cultured endothelial cells.Biochem Biophys Rev commun 1990；173(2)：514
(1999-03-18 收稿), 百拇医药
单位：艾文兵 陈玉宏 杨启建(湖北三峡学院医学院附属医院神经外科(宜昌 443001)；鲍文公(同济医科大学附属同济医院神经外科)
关键词：左旋精氨酸；脑外伤；内皮素；脑水肿；
实用医学进修杂志990306 摘 要 目的：探讨左旋精氨酸(L-Arg)对大鼠脑外伤后血浆内皮素水平和脑组织含水量的影响。方法：建立大鼠液压性脑外伤模型，采用放免法和干湿重法分别测量脑外伤后血浆内皮素水平和脑组织含水量。结果：①外伤组血浆内皮素水平和脑组织含水量明显高于正常对照组和假伤对照组。②L-Arg治疗组血浆内皮素水平和脑组织含水量明显低于外伤组。结论：L-Arg能降低脑外伤后血浆内皮素水平，减轻脑水肿。
Effect of L-Arginine on Endothelin and
, http://www.100md.com
Brain Edema after Brain Injury in Rats
Ai Wenbin Chen Yuhong Bao Wengong,et al
Department of Neurosurgeny,Affiliated Hospital,Three Gorge University Medical College ,Yichang 443003
Abstract Objective:Investigate the effect of L-Arginine (L-Arg) on the levels of endothelin in plasma and brain edema after brain injury,and to discuss the mechanism.Methods:The brain injury model of fluid percussion was produced in rats.The levels of endothelin in plasma were measured with radioimmunoassay,and the water contents in brain tissue were measured with dry-wet method.Results:①The levels of endothelin and the water contents in the injured group were significantly higher than those in the control groups;②The levels of endothelin and the water contents in the L-Arg-treated group were significantly lower than those in the injuryed group.Conclusion:The results indicate L-Arg can decrease the level of endothelin in plasma and reduce brain edema after brain injury.
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Key words L-Arginine;brain injury;endothelin;brain edema
内皮素(endothelin,ET)是一种具有强烈收缩血管作用的血管活性因子。近年的研究表明，颅脑外伤后血浆ET含量显著升高，其过量合成与释放是导致脑外伤后脑组织继发性损害的一个重要因素[1]。左旋精氨酸(L-Arg)是一氧化氮(NO)的前体，其在体内由一氧化氮合成酶(NOS)催化加氧生成NO。本实验采用大鼠液压性脑外伤模型。观察L-Arg对脑外伤后血浆内皮素和脑水肿的影响，并对其机理作初步探讨，为临床脑外伤的治疗提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 实验动物
健康、雄性SD大鼠和40只(同济医大实验动物中心提供)，体重300～330g。随机分为4组：正常对照组、假伤对照组、外伤组和L-Arg治疗组。每组10只。
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1.2 动物模型
采用液压装置(美国Virginia大学医学工程部研制)制成大鼠液压性脑外伤模型[2]。于伤前24小时，用2%的戊巴比妥钠(40mg/kg)行腹腔注射麻醉。在大鼠头部冠状缝与人字缝连接中点、矢状缝左侧4mm处，作颅骨钻孔，硬脑膜保持完整，在该钻孔内放置并固定外伤打击管，次日采用液压装置，造成大鼠脑挫伤。假伤对照组不制成脑外伤，其余操作步骤同外伤组和L-Arg治疗组。
1.3 试剂及用法
L-Arg治疗组于外伤后20分钟立即按300mg/kg的剂量缓慢静脉注射L-Arg(Sigma公司产品)。其它组不用药。
1.4 检测项目
①脑组织含水量测定 外伤后6小时大鼠断头处死，快速取损伤灶周围约2mm处脑组织一块，干湿重法计算脑组织含水量。脑组织含水量(%)=(湿重-干重)/湿重×100%。②血浆内皮素测定 外伤后6小时处死动物前抽取左颈内静脉血2ml，置于含10%EDTA二钠30μl和40μl抑肽酶的试管中混匀，4℃、3000r/min离心10min，吸取血浆-40℃贮存备测。ET含量(ng/L)测定采用放射免疫法，由同济医院核医学室专人严格按放免药盒说明书进行。
, 百拇医药
1.5 统计学处理
各组数据均以(
±s)表示，采用SAS软件包进行方差分析和q检验。2 结果
血浆内皮素含量和脑组织含水量见附表。脑外伤组血浆内皮素含量和脑组织含水量显著高于正常对照组和假伤对照组(P<0.05)，L-Arg治疗组血浆内皮素含量和脑组织含水量亦明显高于正常对照组和假伤对照组(P<0.05)，但显著低于外伤组(P<0.05)。正常对照组和假伤对照组之间比较无显著性差异(P>0.05)。 附表 各组的ET值及含水量(
±s)组 别
脑组织含水量(%)
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血浆ET(ng/L)
正常对照组
76.89±0.432
140.725±21.536
假伤对照组
77.21±0.437
145.139±22.928
外 伤 组
79.25±0.325*
240.325±19.218*
L-Arg治疗组
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78.19±0.512*△
203.330±17.180*△
与对照组比较，*P<0.05；与外伤组比较，△P<0.053 讨论
ET是一种由21个氨基酸组成的具有强烈收缩血管作用的血管活性因子[3]。除了正常的生理功能外，ET还参与了人体许多疾病的病理生理过程。近年来，ET在颅脑外伤继发性脑损伤中的作用日益受到关注。李云辉等[1]临床研究发现脑外伤患者血浆ET水平明显升高，并与脑损伤的严重程度密切相关。动物实验亦发现脑外伤后血浆ET明显升高，且与脑组织含水量呈正相关关系[4]。本实验同样发现，脑外伤后血浆ET水平显著升高，同时伴有脑组织含水量的明显升高 。颅脑外伤后血浆ET水平的升高可能与伤后应激、儿茶酚胺过量释放刺激ET-mRNA表达有关；可能与伤后脑水肿、高颅压、脑灌注压下降、脑缺血缺氧诱发ET-mRNA表达增加有关；还可能与神经细胞、神经胶质细胞受损致ET溢出有关[5]。ET的过量合成与释放促进了脑外伤后脑水肿的形成，加重了脑外伤后脑组织的继发性损害。其机理可能为：高浓度的ET可活化Ca2+通道，使血管平滑肌细胞内钙超载，脑血管发生痉挛，加重脑组织缺血缺氧，促进脑水肿的发生，最终引起脑细胞损害；同时，ET激活了细胞膜上的磷脂酶A2和磷脂酶C，刺激产生大量的花生四烯酸，花生四烯酸代谢过程中伴有大量的氧自由基产生，自由基活性很强，可破坏生物膜，促进脑水肿发生，最终引起脑细胞水肿、变性、坏死[6]。
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L-Arg是NO的前体，增加体内L-Arg的浓度可增加NO的生成。NO是一种血管扩张因子，生理状态下与ET一起调节血管的正常张力。文献报道[1，8]，L-Arg能改善实验动物脑外伤后脑的低灌注，增加脑血流，减轻脑损害。从本实验看，L-Arg治疗组血浆ET水平和脑组织含水量明显低于外伤组。这一结果说明L-Arg能降低脑外伤后血浆ET的水平，减轻脑水肿。其机理可能是L-Arg的应用改变了脑组织中NO的浓度，而高浓度的NO可作用于血管内皮细胞膜上的NO受体，提高Ca2+内流，激活了鸟苷酸环化酶，引起胞内cGMP浓度的升高，从而抑制ET的生成[9]；ET水平的降低和NO自身的扩血管作用，大大提高了脑外伤后脑血流，改善了脑组织的缺血缺氧，减轻了脑水肿的发生和脑组织的损害。
参考文献
1 李云辉，梁瑞奇，杜军，等.内皮素在急性颅脑损伤的临床意义.中华神经外科杂志 1996；12(5)：310
, 百拇医药
2 Mcintosh TK,Vink R,Noble L,et al.Traumatic brain injury in the rats:Characterization of a lateral fluid percussion model.Neuroscience 1989；28：233
3 Yangisawa M,Kuriara H,Kimura S,et al.A novel potent vasoconstriction peptide produced by vascular endothelial cells.Nature 1988；331：411
4 沈建康，尤晨，胡秉诚，等.高压氧对脑外伤后内皮素及脑水肿的影响.中华创伤杂志 1997；13(3)：177
5 杨军，唐朝枢，汤健.内皮素的基因表达和释放调节.国外医学内分泌学分册 1992；12：65
, 百拇医药
6 Stanimirovic DB,Bacic F,Vemastsu S,et al.Endothelin-lreceptor binding and cellular signal transduction in cultured human brain endothelial cells. J Neurochem 1994；62：592
7 Lee SM,Kozlowski DA,Stuck SL,et al.Increasing cerebral blood from with L-arginine reduce in jury-induced cortical contusion Vocume.J cereb blood Flow Metab 1997(abstract);S592:17(suppl)
8 Dewitt DS,Smith TG,Deyo DJ,et al.L-arginine and superoxide dismutase prevent or reverse cerebral hypoperfusion after fluidpercussion traumatic brain injury.J Neurotrauma 1997；14：223
9 Sai jonmaa O,Ristimaki A,Fyhrquist F.Atrial natriuretic peptide,nitroglycerine,and nitroprusside reduce basal and stimulated endothelion production from Cultured endothelial cells.Biochem Biophys Rev commun 1990；173(2)：514
(1999-03-18 收稿), 百拇医药