丁苯酞治疗大鼠脑缺血再灌注损伤作用机制的分析

　　　　 作者：郑献召 张三军 石莉 宋学云 郭宗艳 张勇

【关键词】 丁苯酞；大鼠；脑缺血再灌注；研究

　　 丁苯酞软商品名为恩必普，其化学名称为消旋-3-正丁基苯酞，由石药集团恩必普药业有限公司生产，是我国拥有自主知识产权的国家一类新药。国内外有关丁苯酞注射液神经保护作用的大部分研究都集中在急性脑缺血模型，有关丁苯酞注射液作用于脑缺血再灌注模型的实验研究报道尚未见报道。本文探讨丁苯酞治疗大鼠脑缺血再灌注损伤的作用机制，为临床治疗脑缺血再灌注损伤提供理论基础。

　　1 材料与方法

　　1.1 实验动物及分组 健康雄性Wistar大鼠36只，体质量240～280g，由河南省实验动物中心提供。随机将大鼠分为4组，每组各9只。A组为假手术组，B组为缺血再灌注组，C组为丁苯酞低剂量治疗组，D组为丁苯酞高剂量治疗组。

　　1.2 实验动物模型的建立 改良线栓法制作大鼠左侧大脑中动脉阻塞脑缺血模型。大鼠仰卧位固定，纵行切开左侧颈部旁正中皮肤，钝性分离左侧颈总动脉、颈外动脉、颈内动脉和翼腭动脉，在近心端根部结扎翼腭动脉，显微动脉夹暂时夹闭颈总动脉和颈内动脉，在颈外动脉两结扎线间剪一小口，将制备好的栓线经切口插入颈外动脉，牵拉颈外动脉远端使其与颈内动脉呈一直线并向前送栓线，进入17mm～19mm时会遇到轻微阻力感，此时结扎备用线将栓线固定在颈外动脉，外留1cm长尼龙栓线，缝合皮肤。对照组模型制作在分离结扎颈外动脉分支后，栓线仅插入颈外动脉内，不进入颈内动脉。其余步骤同上。

　　1.3 丁苯酞给药方法 低剂量治疗组（C组）给予丁苯酞20mg/kg，高剂量治疗组（D组）给予丁苯酞40mg/kg，B组给予等剂量生理盐水。假手术组不给药。

　　1.4 神经症状评分标准 缺血2h再灌注24h后，参考Bederson［1］的5级分级法，于术后24h进行神经功能的行为学评分：0级：无功能缺损；1级：不能完全伸展右前肢；2级：右前肢屈曲，向右侧推动时阻力下降；3级：爬行时向右侧转圈；4级：意识水平受抑制，无自主活动，包括术后24h内死亡。

　　1.5 病理检查 经左心室灌注1.25%戊二醛和1.75%多聚甲醛PBS混合液（pH 7.2～7.4）固定、取脑。10%中性甲醛固定24h，酒精梯度脱水，二甲苯透明，石蜡包埋，制成5μm切片，常规HE染色，中性树胶封片，光镜观察。

　　1.6 脑梗死体积测定 术后24h断头取脑，从前向后做厚2mm的切片，置于2%的TTC溶液中避光温浴30min，之后用10%甲醛溶液固定，10d内测定梗死体积。

　　1.7 统计学分析 数据以均数±标准差表示，采用SPSS 10.0统计软件分析。2组均数比较采用t检验，多组均数比较采用单因素方差分析，两变量相关性采用Pearson相关分析，以α=0.05为检验水平。

　　2 结果

　　2.1 TTC染色结果 假手术组脑片染成均匀红色，无梗死灶。B组脑组织有苍白梗死灶，边界清晰，位于皮质、皮质下白质和基底节。C组和D组的脑片染色后有范围不等的梗死灶，位置恒定于大脑中动脉供血的额、顶叶皮质及基底节区。

　　2.2 缺血2h再灌注术后24h神经功能评分及脑梗死体积 见表1。

　　表1 丁苯酞治疗大鼠缺血再灌注损伤后的神经功能评分及脑梗死体积（略）

　　与缺血再灌注组相比，*P＜0.05，aP＜0.05；与低剂量治疗组相比，*P＜0.05，aP＜0.05

　　2.3 脑组织病理学改变 镜下可见假手术组神经元形态结构正常，间质致密无水肿（图1）。手术对照组缺血区神经细胞明显减少，残存神经细胞胞体缩小，核固缩，胞浆浓缩呈深伊红染色，神经原纤维疏松，组织间水肿显著（图2）。治疗组缺血梗死边界不清，低剂量治疗组有部分神经元核固缩，多数神经元结构完整，形态相对正常，间质水肿轻（图3），高剂量治疗组神经细胞基本正常，间质无水肿（图4）。

　　3 讨论
　　
　　脑缺血是指各种原因所致脑动脉供血障碍而引起相应症状、体征、病理生理和病理变化的一类疾病。再灌注是指受阻的血管再通或（和）周围侧支循环开放，使缺血组织的血流供应部分或全部恢复［2］。当组织、器官缺血一段时间后即使恢复血流再灌注，其缺血损伤也并不减轻，反而加重，甚至使可逆性损伤转变为不可逆性损伤，这种在原有缺血性损伤基础上继发的损伤称为缺血再灌注损伤［3］。我们的研究认为，丁苯酞治疗脑缺血再灌注损伤主要与以下机制有关［4］。

　　3.1 保护缺血脑组织和改善脑能量代谢 脑作为能量代谢最活跃的器官，其能量储备十分有限，血流中断后，仅能维持数分钟，能量耗竭是局灶性缺血再灌注引起脑组织最早期和最直接的损伤。丁苯酞能明显减少脑组织缺血后乳酸的升高和ATP、和磷酸肌酸的降低［5］，提示NBP具有保护缺血脑组织和改善脑能量代谢的作用。

　　3.2 抑制自由基损伤 与缺血再灌注损伤有关的自由基主要有氧自由基和NO两种。脑缺血再灌注后，由于线粒体功能障碍、Ca2+超载、环氧化酶及氮氧合酶的激活，自由基生成大大超过了机体保护机制的作用，从而导致DNA、蛋白质及脂类的损伤［6］。动物实验研究表明，丁苯酞可以抑制黄嘌呤-黄嘌呤氧化酶反应系统中超氧阴离子自由基的形成，提高神经细胞线粒体和脑灰质总超氧化物歧化酶(SOD)和线粒体谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活性，增加自由基清除［7］，从而发挥抗自由基作用。

　　3.3 抑制炎症损伤 炎症是造成脑缺血再灌注损伤的一个重要原因［8］。Ca2+等第二信使的激活、自由基的增多和低氧血症本身等均可触发转录因子的合成，导致大量致炎基因的表达；内皮细胞表面的黏附分子被诱生，与中性粒细胞表面的互补受体相互作用，导致中性粒细胞与内皮细胞黏附，在细胞因子的协同作用下进入缺血脑组织。中性粒细胞通过粘附和聚集造成微血管阻塞、血流量降低或形成“无复流”现象；活化的中性粒细胞释放多种具有细胞毒性的蛋白水解酶，降解细胞外基质成分，增加血管通透性而引发水肿，损伤BBB基底膜的完整性使红细胞溢出，从而促进梗死向出血转变；中性粒细胞释放白细胞三烯和前列腺素等生物活性物质，导致血管收缩，血小板聚集增加，加剧微循环灌注障碍。动物实验研究表明，丁苯酞能明显降低缺血再灌注时脑损伤区域中性粒细胞的数目，抑制缺血区域细胞间黏附分子-1（ICAM-l）和TNF-α表达的升高，同时对低氧-复氧、IL-1和TNF-α所致的内皮细胞损伤具有保护作用［9］。

　　3.4 抑制Ca2+超载 缺血再灌注后组织间液H+浓度迅速下降，形成跨膜H+浓度梯度，促使细胞内H+排出，而使细胞外Na+内流；细胞内高Na+又继发激活Na+／Ca2+交换蛋白，导致细胞内Ca2+超载。细胞内高浓度的Ca2+活化激酶/磷酸酶、触发脂质和蛋白质水解及NO生成、激活核酸内切酶降解DNA，线粒体内超载的Ca2+引起自由基生成增多、线粒体膜通透性增加，最终导致细胞水肿变性、坏死或凋亡［10］。丁苯酞能完全抑制由低糖低氧引起的神经细胞沁Ca2+升高，减少由Ca2+升高造成的细胞损伤，降低内钙释放剂引起的内质网钙库释放，抑制谷氨酸引起的细胞内钙升高，从多个环节抑制细胞内钙超载，减轻内质网的应激［11］。

　　3.5 抑制细胞凋亡 凋亡又称细胞的程序性死亡，是受细胞内源性基因、酶类和信号转导途径调控的“瀑布式”激活过程［6］，被认为是脑缺血再灌注后神经元迟发性死亡的主要方式［12］。半胱氨酸蛋白酶（Caspases）是一族具有天冬胺酰蛋白酶活性的激酶，介导细胞凋亡的信号转导，其中Caspases-3被认为是各种凋亡刺激因子激活的Caspases家族中的关键蛋白酶。在脑缺血再灌注损伤中，缺血缺氧本身、大量生成的自由基、超载的Ca2+、线粒体的损伤和凋亡蛋白等细胞因子的表达等［6］均可诱导促凋亡基因表达，活化Caspase-3激酶，而丁苯酞通过抑制线粒体细胞色素C的释放及Caspase-3的激活而抑制脑缺血诱导的DNA片段化［13］，从而抑制细胞凋亡。

　　图1 神经元形态结构正常，间质致密无水肿。（略）

　　图2 神经细胞明显减少，残存神经细胞胞体缩小，核固缩，胞浆浓缩呈深伊红染色，神经原纤维疏松，组织间水肿显著。（略）

　　图3 神经元核固缩，多数神经元结构完整，形态相对正常，间质水肿轻。（略）

　　图4 神经细胞形态基本正常，间质无显示水肿。（略）

【参考文献】
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