温故知新​|地塞米松干预对缺氧缺血性脑损伤脑组织髓鞘碱性蛋白的影响

学术   育儿   2024-07-02 17:01   北京  

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本文发表于《中华围产医学杂志》2008年第4期
引用格式:江莲,郑伟,张会芬,等. 地塞米松干预对缺氧缺血性脑损伤脑组织髓鞘碱性蛋白的影响[J]. 中华围产医学杂志,2008,11(04):262-266. DOI:10.3760/cma.j.issn.1007-9408.2008.04.014

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江莲 郑伟 张会芬 戎小平 刁玉巧 陈健
作者单位:050011 石家庄,河北医科大学第四医院儿科








【摘 要】


目的   探讨地塞米松(dexamethasone,Dex)在缺氧缺血性脑损伤(hypoxic ischemic brain damage,HIBD)中的作用及可能机制。 

方法   通过建立大鼠 HIBD模型,分为 Dex大剂量预处理组、Dex小剂量预处理组、Dex大剂量治疗组、Dex小剂量治疗组、生理盐水组和正常对照组,检测血清及脑组织髓鞘碱性蛋白(myelin basic protein,MBP)、白介素-1β(interleukin-1β IL-1β)、凋亡细胞计数和脑组织病理改变。

 结果   (1)与生理盐水组比较,不同剂量 Dex干预组和治疗组脑组织 病变均减轻,表现神经元树突复旧,尼氏体增多;(2)HIBD后3d生理盐水组血清、脑组织 MBP、IL-1β 的含量(5.88±0.46,34.25±4.65;127.97±16.60,1060.33±42.22)及脑组织凋亡细胞计数(13.27 ±0.90,11.05±1.23)较正常对照组(2.01±0.12,10.24±1.75;41.21±4.02,221.10±30.57及0.75 ±0.17)显著增加,P<0.05;HIBD后7d生理盐水组上述指标有所降低,但较正常对照组仍显著增 高,P<0.05;(3)Dex干预后血清及脑组织 MBP、IL-1β的含量:预处理组(4.30±0.73,24.10±3.36 和59.89±6.16,393.68±31.46)、治疗组 (4.48±0.49,16.98±1.32 及 50.81±8.32,405.15± 29.02)较生理盐水组(5.88±0.46,34.25±4.65和127.97±16.60,1060.33±42.22)显著下降,P< 0.05;预处理组与治疗组无显著性差异,P>0.05;大剂量组较小剂量组作用更明显;(4)Dex预处理组、治疗组的脑组织凋亡细胞计数(7.92±1.64和8.97±0.81)显著低于生理盐水组(13.27±0.90), P<0.05;预处理组较治疗组下降更为明显,P<0.05;大剂量组较小剂量组作用更明显。 

结论   血清 MBP含量的变化可反映脑白质损伤的程度;Dex可能是通过抑制IL-1β的过度表达,减轻炎症级联反应从而起到脑损伤的保护作用。 

【关键词】 脑,缺氧缺血;地塞米松;细胞凋亡;髓磷脂碱性蛋白质类;白细胞介素-1 





缺 氧 缺 血 性 脑 病 (hypoxic ischemic encepholopathy,HIE)常导致严重的后遗症,重者常导致死亡。HIE发病机制复杂,目前的治疗仅停留于对症 及支持治疗。地塞米松(dexamethasone,Dex)是目 前常用的促进胎儿肺成熟的药物,有研究发现 Dex能减轻新生动物缺氧缺血性脑损伤 (hypoxic ischemic brain damage,HIBD),且具有一定的时效与量效关系[1]。本实验通过建立单侧 HIBD动物模型,观察损伤侧脑组织凋亡细胞计数、白细胞介素- 1β(interleukin-1β,IL-1β)及髓鞘碱性蛋白(myelin basic protein,MBP)的 含量,探讨 Dex干预对 HIBD脑损伤的保护作用和可能机制。 

材料与方法 
一、实验材料与分组 
1.大鼠 HIBD模型制作及分组:选择4日龄 SD大鼠96只(购自河北医科大学动物中心),体重7~ 9g,随机分为6组,每组16只。(1)Dex大剂量预处 理组:4日龄大鼠腹腔注射 Dex0.5mg/(kg·d),连续3d。于7日龄时参照文献[2]制备成 HIBD动物模型。具体方法为:大鼠取仰卧位,颈正中切开,游离左侧颈总动脉并结扎后,置于2L常压缺氧舱中, 以 2~3L/min的速度输入含8%O2 的氮氧混合气体,持续2h。(2)Dex小剂量预处理组:于腹腔注射 Dex0.1mg/(kg·d),连续3d。于7日龄时制备成 HIBD动物模型。(3)Dex大剂量治疗组:SD 大 鼠于7日龄时制备成 HIBD 动物模型,当天腹腔注 射 Dex0.5mg/(kg·d),连续3d。(4)Dex小剂量治疗组:SD 大鼠于7日龄时制备成 HIBD 动物模型,当天腹腔注射 Dex0.1mg/(kg·d),连续3d。(5)生理盐水组:SD 大鼠于7日龄时制备成 HIBD 动物模型,当天腹腔注射生理盐水,连续3d。(6)正常对照组:不予任何处理。
 2.样本取材:各组分别于 HIBD后3d、7d或生后第10和14 天各选 8 只 处死。心脏穿刺取血 0.5ml,3000r/min离心10min,留取血清-20℃保 存;分离大脑皮层,行冠状切开,沿切口将其分为前部 (含额叶)、后部(含枕叶),取前部置于70%乙醇固定, 待流式细胞仪检测凋亡细胞计数。取海马区制备脑匀浆,采用酶联免疫吸附法检测血清及脑匀浆 MBP、 IL-1β的含量。取后部置于10%中性福尔马林溶液固定,待脱水、石蜡包埋、染色后光镜检查。
二、研究方法
1.脑组织凋亡细胞计数:采用流式细胞仪计数脑组织细胞凋亡率。取脑组织1g置于70%乙醇中 固定。以网搓法制备单细胞悬液,调整细胞数为 1×106/ml。应用流式细胞仪(Epics-XLⅡ型,Beckman Coulter公司,美国)进行检测,将 G0/G1期峰前出现的亚 G0/G1峰细胞作为凋亡细胞计数。
2.血清及脑组织匀浆中IL-1 采用酶联免疫吸附法。IL-1 β和 MBP的测定: β检测试剂盒由美国 BD Biosciences公司提供。MBP 检测试剂盒由四 川大学华西医学中心基础医学和法学学院重组 DNA 教研室提供。操作严格按说明书步骤进行。 
3.脑组织病理改变:HE染色后,应用普通光学显微镜,观察各组脑组织形态学改变。 
三、统计学方法 
采用SPSS12.0统计软件进行统计分析。正态分布的计量资料用均数±标准差(x±s)表示,多组间均数的比较采用方差分析并采用 Q 检验进行两 两检验,相关分析采用 Pearson 相关分析。P< 0.05认为差异有统计学意义。

结 果
  一、HIBD后脑组织病理改变 
生理盐水组 HIBD后3d,脑组织切片可见大脑皮质有梗死灶形成,局部神经元坏死、消失,胶质细 胞增生,炎性细胞浸润,梗死灶与周围组织边界清 楚。在损伤严重区域,可见神经元大量死亡和丢失, 神经胶质细胞增生,排列紊乱,呈网状。生理盐水 HIBD 后 7d脑组织切片可见大脑半球神经元损 伤、丢失、死亡;神经胶质细胞增生,呈网状及索条状;部分细胞可见核固缩、核碎裂。见图1和图2。 
二、Dex对 HIBD后脑组织形态改变的影响 
与生理盐水组比较,不同剂量 Dex干预组和治疗组脑组织病变均减轻。Dex干预各组 HIBD3d 后脑组织有少量神经元树突复旧,尼氏体增多;7d 后神经元树突复旧,尼氏体明显增多,可见小胶质细胞的卫星现象。见图3~6。 
三、各组脑组织凋亡细胞计数的比较
  生理盐水组与同时刻正常对照组相比,凋亡细胞计数均明显升高。不同剂量 Dex干预组与同时 刻生理盐水组相比,凋亡细胞计数明显降低;Dex预 处理各组与同时刻 Dex治疗各组相比,凋亡细胞计数降低。见表1。 
四、各组脑组织和血清中IL-1β含量的比较 
HIBD各组较同时刻正常对照组明显升高;不同剂量 Dex干预组比同时刻 NS组明显降低;Dex 预处理各组比同时刻Dex治疗各组含量略有降低, P>0.05;预处理及治疗作用随剂量增加愈明显。见表2。
  五、各组脑组织和血清中 MBP含量的比较 
HIBD各组较同时刻正常对照组含量明显升高;其中不同剂量 Dex干预组比同时刻 HIBD 生理盐水对照组含量明显降低;Dex预处理各组比同时 刻 Dex治疗各组含量略有降低,P>0.05。见表3。




六、MBP及脑细胞凋亡与IL-1β的相关性
  HIBD时脑组织 MBP 与IL-1β呈正相关(r= 0.825,P<0.01);HIBD 时血清 MBP与IL-1β呈正相关(r=0.766,P<0.01)。NOR组及NS组脑组织细胞凋亡与IL-1β呈正相关(r=0.788,P<0.01)。

讨 论 
HIBD后存在细胞死亡和细胞存活两种平行的机制,这两种相反的过程均是治疗干预的途径。近年研究[1]发现,Dex预处理能减轻新生动物缺氧缺 血性脑损伤,且具有一定的时效与量效关系,但机制未明。脑白质损伤的主要病理特点是髓鞘损伤,髓鞘发育的高峰期是在孕28~32周,脑内髓鞘形成是 脑发育成熟的重要标志之一。MBP 是近年来发现 的中枢神经髓鞘的主要蛋白质,主要分布于脑白质区,特别是在少突胶质细胞内以共价键结合于髓磷脂浆膜面,与髓鞘脂质紧密结合。当中枢神经系统髓鞘破坏时,MBP可释放入脑脊液和血中,最后降解经尿排出,其含量的高低在一定程度上反映了损害的范围及严重程度[3-4]。 
本研究结果显示缺氧缺血后3和7d脑组织及血清中 MBP含量明显高于正常水平,并与脑组织细胞凋亡、IL-1β的变化相一致,说明 MBP异常升高可 反映脑损伤,尤其是白质损伤的程度和病情变化。 
IL-1家族在体内主要以三种形式存在:IL-1α、IL-1β和IL-Irα,其中IL-1β是主要分泌形式,是体内作用最强的炎性介质之一[5-6],在缺血性脑损伤中 也发挥了重要作用,其主要机制尚不十分清楚,比较成熟的观点如下:诱导黏附分子表达,促使大量中性粒细胞进入中枢神经系统从而导致过度的炎症反 应;激活内皮细胞产生多种活性物质,导致脑缺血程度加重;促进脑内兴奋性氨基酸等神经毒性物质的产生和释放;引起 Ca2+ 超载;促进一氧化氮的合成与释放[7-9]。研究表明缺氧缺血后数分钟IL-1β含量即明显增加,而给予抗IL-1β抗体能明显减轻缺血性脑损伤的程度。缺氧缺血导致胎儿血液循环中单核细胞产生IL-1β和 TNF,增加血脑屏障的通透性,因而微生物产物和细胞因子可透过血脑屏障进入胎儿中枢神经系统,进一步刺激胎儿小胶质细胞 产生 TNF-α、IL-1β、IL-6,这些细胞因子对少突胶质 细胞有直接刺激作用,从而影响髓鞘形成进而导致脑白质损伤[7]。本实验发现,脑损伤后3d和7d时脑组织中IL-1β含量明显升高,且 MBP 的含量与 IL-1β之间呈正相关关系,提示脑损伤后 MBP的生 成可能与IL-1β造成的白质损失有关。血清中IL- 1β、MBP的含量明显增多,上升趋势与脑组织中含量增加一致,究其原因可能是IL-1β损伤血脑屏障, 脑脊液中IL-1β、MBP释放入血造成的。HIBD 3d、7d大脑半球均存在细胞凋亡且成动态变化,表现为缺氧缺血后7d的凋亡细胞计数较3d略下降,此 结果与以往报道相似[10-11]。 
使用糖皮质激素治疗 HIBD始于20世纪60年 代,目的在于减少脑损伤后内源性损害因素的产生。依据是:(1)脑损伤后血脑屏障的损害主要与下述机 制有关:①内皮细胞钙超载;②血管活性物质的释 放;③氧自由基的生成;④脑微循环障碍。(2)能抑制神经创伤后细胞膜的脂质过氧化反应。(3)稳定 脑细胞膜离子通道,维持膜对 Na+ 、Ca2+ 的主动转运,重建细胞内 Na+ 、Ca2+ 的正常分布。(4)清除自由基。(5)抑制促炎性细胞因子的表达,减轻脑创伤 后的炎症的反应,从而发挥脑保护作用。(6)减少内 皮素、单胺类物质及前列腺素类物质的生成,增加脑损伤区的血流量,改善局部微循环。(7)抑制脑脊液 分泌。(8)糖皮质激素在血中半衰期短,不会引起体内蓄积。 
以往研究证明,Dex不能减轻,甚至可能加重成年动物脑缺血性损伤[12]。而近年来大量研究表明, Dex在缩小脑梗死面积、减轻脑水肿、改善脑供血等方面发挥一定的脑保护作用[13]。本研究发现Dex 处理后IL-1β、MBP的表达较 NS组在3d、7d均降低,同时凋亡细胞计数明显降低。Dex对脑损伤的保护作用可能是通过抑制IL-1β的表达,进而抑制炎性介质的表达,减轻炎症级联反应从而抑制白质脱髓鞘及细胞凋亡的作用,具有脑保护作用,并且该作用呈剂量依赖效应。本研究把 Dex与 MBP表达聚焦于 HIBD,证实了 Dex能够抑制IL-1β的表达而 降低脑组织中的 MBP 含量,与脑细胞凋亡减低相 一致,说明 MBP既可用于早期评估脑损伤程度,又可作为判断疗效,预测预后指标,为临床合理应用 Dex提供实验依据;同时提示新生儿 HIE 时早期、 大剂量、短疗程给予 Dex值得临床进一步研究。本研究发现 Dex预处理和治疗均能显著减轻新生动物缺氧缺血侧脑组织损伤,但 Dex治疗组脑细胞凋亡率较预处理组升高。分析原因:(1)由于新生大鼠脑局部侧枝循环发育不完善,左侧颈总动脉结扎后, Dex通过有效的侧支循环到达脑局部减少而影响功效发挥;(2)凋亡一旦激活便较难逆转。缺氧缺血后凋亡程序即被激活,此后应用 Dex即便能够通过有限的侧支循环到达脑局部,亦较难逆转凋亡[14]。 



参考文献
 
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