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编号:10234193
降纤酶对大鼠脑缺血再灌注损伤保护作用的实验研究
http://www.100md.com 《中国临床药理学与治疗学》 2000年第3期
     作者:黄如训 肖小华 殷梅 李玲 李华 苏镇培

    单位:中山医科大学附属第一医院神经科,广州 510080

    关键词:脑缺血再灌注降纤酶大鼠

    中国临床药理学与治疗学000302

    目的 探讨降纤酶对脑缺血再灌注损伤的保护作用及其作用机制。方法 肾血管型高血压大鼠(RHR)70只,随机分为降纤酶组、对照组和伪手术组,按Longa氏方法改良复制成可再灌注的大脑中动脉闭塞(MCAO)模型,缺血2h后恢复灌注。降纤酶组经股静脉给予降纤酶10U·kg-1体重,对照组给予等量的生理盐水。脑片行TTC及HE染色,观察两组在不同时间点的梗死灶的大小、脑微血管损害的表现及并发出血情况。结果 降纤酶组的梗死灶的体积较对照组明显缩小,脑微血管损害减轻,镜下出血灶减少。结论 降纤酶具有保护脑缺血再灌注损伤的作用。
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    中图分类号 R965.1

    Experimental studies on the protective effect of defibrase against reperfusion injury after cerebral ischemia

    HUANG Ru-Xun XIAO Xiao-Hua YIN Mei LI Ling LI Hua SU Zheng-Pei

    (The First Affiliated Hospital of Sun Yat-Sen University of Medical Sciences, Guangzhou 510080)

    Aim To ascertain whether defibrase has the protective effect against reperfusion injury after cerebral ischemia.Methods 70 renovascular hypertensive rats(RHR) were randomly divided into defibrase group, control group and sham-operated group.Reversible middle cerebral artery occlusion(MCAO) models were produced by the modified. Longa's method,and reperfusion was begun 2 hours after occlusion.Rats in the defibrase group were given defibrase 10 U· kg- 1 body weight via femonal intraveneous injection, and in the control group with the same amount of saline. The brain pieces were processed by TTC and HE staining and the infarct size,brain microvessels damage and secondary bleeding were compared between the two groups. Results The volume of infarction in the defibrase group was obviously smaller than in the control group, the damage of brain microvessels was less severe, and the bleeding lesions under optical microscope were less than in the control group. Conclusion Defibrase has protective effect against reperfusion injury post cerebral ischemia.
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    Key words reperfusion after cerebral ischemia; defibrase; rat

    降纤酶由于能降低纤维蛋白原和改善血液循环,已广泛应用于治疗缺血性心脑血管病[1]。但其对脑缺血再灌注损伤是否具有保护作用的研究未见报道。本研究用肾血管性高血压大鼠(RHR)[2]复制成可再灌注的血栓大脑中动脉闭塞(MCAO)模型,以观察降纤酶对再灌注损伤的影响。同时观察脑缺血再灌注损伤后梗死灶的演变,降纤酶干预治疗后对其演变的影响。

    1材料和方法

    1.1肾血管性高血压大鼠模型复制及血压观测雄性Spraque-Dawley大白鼠90只(广东省医用动

    物中心提供,动物合格证号26-99B023),鼠龄2~3mon,体重90~120g,按定型的方法复制成肾血管性高血压大鼠(RHR)[3]模型,术后1wk开始用MRB-Ⅲ型大鼠心率血压计(上海高血压病研究所研制)测量血压,每周测量1次。
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    1.2可再灌注大脑中动脉闭塞模型的复制双肾动脉狭窄术后10wk,选用血压≥180mmHg,且无脑卒中症状和体征,体重在350~450g,平均(390±20)g的RHR大鼠70只。将Longa等人[4]的方法改良,所有大鼠均闭塞左侧大脑中动脉。具体方法:以1%戊巴比妥钠(35mg·kg-1体重)腹腔麻醉,分离出颈外动脉(ECA)及颈内动脉(ICA)的颅外部分。将一长约18~21mm的6-0尼绒线前端7mm粘上硅橡胶,使其直径在0.3mm左右。经ECA残端插入ICA,直达MCA起始端。闭塞2h后,将尼绒线抽出ICA,即可恢复ICA及MCA的血供。假手术组分离出颈内外动脉,但不插入尼绒线。

    1.3动物分组及处理因素将70只RHR随机分为降纤酶组(n=28)、对照组(n=27)及伪手术组(n=5),剩余作备用组。其中降纤酶组和对照组根据闭塞后再灌注的持续时间分为6h,9h,24h,3d和7d5组,每组5只,剩余的作备用。缺血2h后,经ECA拔出尼绒线,恢复再灌注。降纤酶的各组在恢复再灌注的即刻经股静脉给予降纤酶(10U·kg-1溶于4ml生理盐水,中外合资大连司威特制药有限公司研制,批号981016),再灌注3d组在24h后再每日给药1次,7d组在连续给药3d后再隔日给药1次;对照组按上述时间点给予等容量的生理盐水。各动物按上述时间点随机断头处死,伪手术者在术后24h断头处死,快速取脑,液氮保存。
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    1.4病理检查自液氮将全脑取出,解冻后,切去前脑额极及枕极各2mm,由嘴侧至尾侧切成4~5片2mm的切片,将脑片放入2%TTC生理盐水中,37℃下避光孵育30min,正常脑组织着深红色,梗死脑组织不着色呈白色。经10%甲醛溶液固定24h后,在自然光线下用彩色135胶卷进行各脑片正反面摄影。用KontroIBAS2.0和2.5全自动图像分析系统,测定每片上下表面积,按Bederson等[5]的方法计算梗死体积。摄片后,将上述组织常规制备石蜡切片,HE染色,观察再灌注损伤的组织特点、脑微血管损害的表现及并发出血情况。

    1.5统计分析各组间比较用配对t检验和χ2检验,P<0.05为有显著性差异。

    2结果

    2.1模型复制90只RHR中,肾动脉狭窄术后10wk内出现脑卒中症状或突然死亡20只。用于复制MCAO模型的70只大鼠,血压均大于180mmHg,其中在行MCAO手术过程中死亡10只,5只在MCAO术后未到观察时间点死亡(对照组2只,降纤酶组3只),5只作为伪手术组,对照组及降纤酶组各25只。
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    2.2对照组和降纤酶组梗死灶的演变对照组再灌注6h就可见皮层梗死灶,9h病灶扩展至左侧基底节区,同6h相比具有显著性差异(P<0.001)。24h梗死灶继续扩大,保持至3d。7d梗死范围较3d显著缩小(P<0.002),且见皮层梗死灶消失。伪手术组在左侧皮层及基底节区均未见梗死灶。

    降纤酶再灌6h时可见颞顶叶皮层仍有梗死灶,与对照组相比较,无显著性差异,9h时梗死灶体积显著小于对照组(P<0.001),至24h梗死范围无明显扩大,d3梗死灶明显缩小(P<0.001),至d7梗死灶接近消失(见表1、图1、2、3)。

    图1降纤酶组和对照组的梗死灶的演变情况

    图2再灌注6h对照组与将纤酶组梗死灶面积基本一致
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    图3再灌注3d降纤酶组梗死灶面积比对照组明显减小

    表1降纤酶组和对照组梗死体积的比较(±s,n=5) 再灌注持续时间

    梗死体积

    对照组

    降纤酶组

    6h

    31.4±2.3

    29.4±2.3

    9h

    87.2±6.3a
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    58.6±2.7af

    24h

    180±7d

    60.4±3.2f

    3h

    178.6±5.1

    24.0±2.9cf

    7h

    150±8d

    13.6±2.6d

    9h组与6h组相比aP<0.001;24h组与9h组相比bP<0.002;3d组与24h组相比cP<0.001;7d组与3d组相比dP<0.001;降纤酶组与对照组相比fP<0.001
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    2.4脑微血管损害的表现对照组:再灌6h见脑微血管内皮细胞核略增大,胶质细胞水肿,管腔轻度受压,细胞间隙可见少数红细胞,管腔可见少量多形核白细胞(PMNL);9h时,血管腔内PMNL增多,并与血管内皮细胞粘附,有多量红细胞漏出;24h时,内皮细胞肿胀变形,细胞核增大,管腔重度受压,可见PMNL或红细胞阻塞毛细血管;3d见血管内皮细胞仍肿胀,管周细胞间隙水肿减轻;7d时,见脑微血管内皮细胞变形坏死,血管壁结构模糊不清。降纤酶组:再灌6h时,脑微血管损害的表现与对照组基本相同;9h时,血管腔内见PMNL,但较少与血管内皮细胞粘附,管腔轻度受压,可见少量漏出红细胞;24h时,内皮细胞肿胀、变形,细胞核增大,管腔重度受压,少数毛细血管为PMNL阻塞;3d见血管内皮细胞肿胀减轻,管周细胞间隙水肿减轻;7d见多数微血管壁正常,可见新生的毛细血管。

    2.5继发出血情况降纤酶组有3只大鼠未到观察时间点即突然死亡(分别出现在再灌15h、18h和36h),立即断头取脑,肉眼见2只有蛛网腔下腔出血,1只见左侧皮层下出血灶,光镜下也见出血灶。对照组有2只突然死亡(分别出现在再灌17h和30h),光镜下见梗死边缘多个出血灶,两组间继发出血死亡率无显著性差异(P>0.05)。对照组在光镜下发现有点状或片状出血灶13个,而降纤酶组只发现6个点状出血灶,两组相比,有显著性差异(P<0.01)。
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    3讨论

    九十年代研究缺血性中风的最大突破是溶栓治疗临床试验的成功[5],从而改变了以往那种用被动的和非紧迫的态势来处理急性缺血性中风病人。但溶栓后血管再通也会导致不同程度的再灌注损伤[6],从而影响预后。因此在强调早期溶栓治疗的同时,如何采取有效的措施防治再灌注损伤也是当务之急。

    降纤酶具有抗凝、抑制血栓形成、降低凝血因子I、降低血小板聚集率,降低血管阻力和改善微循环等作用[6],我们以前的研究发现它在溶解实验性的光化学所致栓塞的同时尚能保护血脑屏障,减轻血管源性水肿因而无继发出血的副作用。因此它是一种作用独特的抗凝药,推测它在抗凝的同时,对大血管再通后引起的再灌注损伤具有一定的保护作用。

    本实验选用具有脑血管病变基础的肾血管型高血压大鼠,以改良Longa氏方法复制成MCAO再灌注模型,病理检查均见梗死灶,成功率达100%。因此我们所采用的模型与临床非常相似,可靠性大,能较客观地评价药物的治疗作用。
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    实验结果表明,MCAO2h恢复再灌注引起的损伤发生较早,梗死灶的扩大也是出乎意料的迅速,损伤范围也较大,由颞、顶叶皮层迅速扩展至整个基底节区。这些发现与以前的报道有些不同[3],也许是与实验动物的选择、闭塞时间、栓子的大小等因素有关。据所掌握的资料,我们属首次完整地观察再灌注损伤后梗死灶的发生、发展及消退的过程。但在时间点的选择上仍偏后,今后需选择更早的时间点(如1h、3h)来从形态学上完善这一研究。在恢复再灌注的即刻给予降纤酶治疗,并未完全阻断再灌注损伤的过程,在再灌6h仍出现与对照组同样大小的梗死灶,但它能阻止进一步的加重,并且梗死灶的缩小发生早(3d),在短期内(7d)竟接近消失。可以解释的理由可能是MCA闭塞2h后,尚不足以导致大量的神经元坏死,半暗带区范围较大,在完全恢复血供后,神经组织功能恢复正常,因此限制了梗死灶的扩大。另外,皮层组织侧枝循环丰富,坏死组织容易被清除及修复[7]

    脑缺血再灌注损伤的病理基础是脑微血管损害。我们的观察表明在再灌注的早期(6~24h),脑微血管内皮细胞核增大,内皮细胞肿胀、变形,PMNL及红细胞阻塞毛细血管,后期(3~7d)出现血管内皮细胞坏死,血管壁破坏。这些表现与我们以前的观察相一致[8,9],再次表明保护缺血再灌注损伤须重视保护脑微血管及血脑屏障。本研究结果表明降纤酶能够阻止PMNL与内皮细胞的粘附,减轻血管内皮细胞的水肿,从而起到减轻再灌注损伤的作用。
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    降纤酶为不含出血毒素和神经毒的单一肽链糖蛋白,因此未增加继发出血死亡率,镜下出血灶尚有所减少。

    缺血再灌注损伤的主要机制除与细胞间粘附分子的增多,PMNL阻塞毛细血管引起的无复流有关外,尚与自由基及一氧化氮的损伤等因素有关。另外,溶栓后所致的再灌注损伤与溶栓药本身引起的副作用有关[6]。本研究结果已证实降纤酶能阻断白细胞与血管内皮细胞的粘附,抑制多形核白细胞的浸润,减轻脑缺血组织的炎症,此可能是降纤酶抗再灌注损伤的重要机制。至于降纤酶是否具有抗自由基作用及抑制一氧化氧酶的合成,有待于进一步的实验来验证。

    在临床上,脑缺血再灌注的具体时间无法预知,因此保护缺血再灌注的时间窗尚无定论,我们的观察表明肯定是愈早愈好。就本药而言,随后的持续用药对梗死灶的修复同样起着重要的作用。总之,本研究结果表明,降纤酶的早期使用,能缩小MCAO再灌注损伤的梗死灶,加快梗死灶的修复,减轻脑微血管的损害,无继发出血的并发症,因而降纤酶具有保护大鼠脑缺血再灌注损伤的作用。
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    黄如训,男,63岁,中山医科大学附属第一医院神经科教授,博士生导师,从事高血压性脑血管病的病理生理学研究。

    参考文献

    1,杨兴怀,孟广琴,陈海霞,等.降纤酶治疗急性缺血性脑血管病37例临床观察.中国危重病急救医学,1998;10(6):379

    2,如训,曾进胜,苏镇培,等.易卒中型肾血管性高血压大鼠模型.中国神经精神疾病杂志,1991;17:257

    3,Longa EZ,Weinstein PR, Carlson S, et al. Re-versible middle cerebral artery occlusion without cranioectomy in rats. Stroke, 1989; 20:84

    4,Bederson JB, Pitts LH, Germano SM,et al. Evalu- ation of 2,3,5-triphenyltetrazoliam chloride as a stain for detection and qualification of experimental cere-bral infaction in rats. Stroke, 1986; 17(6):1304
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    5,The National Institute of Neurological Disorders and Stroke rt-PA Stroke Study Group (1995) Tissue lasminogen activator for acute ischemic stroke. N Engl J Med,333: 1581

    6,Busch E,Krü ger K,Allegrini PR,et al. Reperfusion after thrombolytic therpy of embolic stroke in the rat:magnetic resonance and biochemical imaging.J cereb Blood Flow Metab, 1998; 18:407

    7,Yang GY, Betz AL. Reperfusion-induced injury to the blood brain barrier after middle cerebral artery occlusion in rats. Stroke, 1994; 25:1658

    8,李玲,黄如训,苏镇培局部脑梗塞再灌流边缘区血脑屏障超微结构改变中风与神经疾病杂志,1998;15(1):11

    9,黄如训,李玲,王庭槐,等脑活素抗局灶脑缺血再灌注损伤的实验研究中国神经精神疾病杂志,1998;24(6):339

    2000-05-15收稿,2000-06-10修回, 百拇医药