脑缺血再灌注损伤大鼠重要脏器钙调神经磷酸酶活性变化及阿司匹林的干预作用

　　　　 作者：邱丽颖 杨志勇 杜斌 范红斌 李英 王晓岚 程建青

【摘要】 目的 观察脑缺血再灌注(CIR)损伤时脑、心和肾组织钙调神经磷酸酶(CaN)活性变化。方法 线栓法制作局部脑缺血2 h，再灌注24、48和72 h模型，生化法测定脑、心和肾组织CaN活性，并观察60 kg/mg阿司匹林(ASA)对其影响。结果 再灌注24 h时，模型组与假手术组脑组织及肾组织的CaN活性无显著差异。模型组心脏的CaN活性明显低于假手术组。ASA对脑和肾的CaN活性无明显影响，但使心CaN活性于正常水平。再灌注48 h时，脑和肾组织明显升高，均与其各自假手术组有显著差异。心脏CaN活性仍低于其假手术组，但与24 h模型组无显著差异。再灌注72 h时，脑CaN活性进一步升高，与其假手术组、24和48 h均有显著差异;心CaN活性恢复至正常水平;肾CaN活性仍维持在48 h时的较高水平。ASA使脑和肾的CaN活性维持在正常水平，对心CaN活性无明显影响。结论 脑缺血再灌注时，不同组织CaN活性变化不同，这可能与在应激过程中不同器官磷酸化反应不同有关。ASA在维持其稳定中有重要作用。

【关键词】 脑缺血再灌注;重要脏器;钙调神经磷酸酶;大鼠;阿司匹林

钙调神经磷酸酶(CaN)是迄今发现的惟一受Ca2+/CaM调节的丝/苏氨酸蛋白磷酸酶。目前认为其是一种分布广泛、参与多种细胞功能调节的多功能信号酶〔1〕，最近在信号转导及细胞凋亡方面的作用有新的研究报道〔2，3〕。CaN在多种疾病中的表现及意义也引起重视。有研究表明，不同状态下，大鼠不同器官CaN活性表现不同，并认为其可能对不同器官功能的调节有重要意义〔4～6〕。本文将进一步探讨大鼠脑缺血再灌注(CIR) 24、48及72 h时脑、心和肾器官CaN活性变化特征及阿司匹林(ASA)对其影响。

　　1 材料与方法

　　1.1 药品和试剂 ASA为Sigma公司产品，生化试剂盒购自南京建成生物工程研究所，环孢素A粉(CsA)及其余试剂均为国产分析纯。

　　1.2 动物及实验分组 雄性SD大鼠，体重240～290 g，中国科学院上海动物实验中心提供。术前12 h禁食，自由饮水。再灌注24、48和72 h 3个时段均随机分成假手术组，缺血再灌注模型组。再灌注24和72 h CsA和ASA治疗组。

　　1.3 模型制备 用直径0.205 mm尼龙线作栓子，参考邱丽颖〔7〕法制作右侧大脑中动脉栓塞模型。假手术组除不插入栓子，其余相同。缺血2 h麻醉状态下拨出线栓行再灌24、48和72 h。

　　1.4 CaN活性测定 按试剂盒说明制备脑、心和肾的组织样本，无机磷法测定CaN活性，以每小时每毫克蛋白的CaN分解底物对硝基苯磷酸(PNPP)产生1 μmol/L无机磷的量为一个活力单位。考马斯亮蓝法测定组织蛋白含量。

　　1.5 统计学处理 SPSS11.0统计软件进行数据处理，实验数据以x±s表示，组间行单因素方差分析，两两比较q检验。

　　2 结 果

　　2.1 CIR不同时间点脑、心、肾重要器官CaN活性变化 CIR 24、48和72 h 3个假手术组间脑组织CaN活性均无显著差异。模型组CIR 24 h时，脑组织CaN活性与假手术组无显著差异，CIR 48 h时，其活性明显升高，与其假手术组和CIR 24 h组均有显著差异(P<0.01)。CIR 72 h时，其活性进一步升高，明显高于其假手术组、CIR 24和48 h组(P<0.01)，见表1。CIR 24、48和72 h 3个假手术组间心脏组织CaN活性均无显著差异。模型组CIR 24 h时，心脏组织CaN活性降低，明显低于其假手术组(P<0.01)，CIR 48 h时，维持在较低水平，与 CIR 24 h组无显著差异。CIR 72 h时，其活性恢复至正常，与其假手术组无显著差异，见表1。CIR 24、48和72 h 3个假手术组间肾组织CaN活性均无显著差异。模型组CIR 24 h时，肾组织CaN活性与假手术组无显著差异，CIR 48 h时，其活性明显升高，与其假手术组和CIR 24 h组均有显著差异(P<0.01)。CIR 72 h时，其活性维持在48 h时的高水平状态，明显高于其假手术组和CIR 24 h组，见表1。表1 大鼠脑CIR重要器官CaN活性变化与假手术组比较：1)P<0.01 ;与24 h 模型组比较：2)P<0.01;与48 h模型组比较：3)P<0.01

　　2.2 ASA和CsA对CIR时CaN活性的影响 模型组CIR 24 h时，脑组织CaN活性与假手术组无显著差异，CsA抑制其活性，与其假手术组和模型组均有显著差异(P<0.01)。ASA对其活性无明显影响。CIR 72 h时，其活性明显升高(P<0.01)，CsA抑制其活性(P<0.01)，但明显高于其假手术组。ASA使CaN活性维持在正常水平，与假手术组无显著差异，见表2。模型组CIR 24 h时，心脏组织CaN活性下降，明显低于其假手术组，CsA抑制其活性(P<0.01)，与其模型组无显著差异。ASA对其活性无明显影响。CIR 72 h时，其活性恢复至正常水平，CsA仍抑制其活性，明显低于其假手术和模型组(均P<0.01)。ASA使CaN活性维持在正常水平，与假手术组无显著差异，见表2。模型组CIR 24 h时，肾组织CaN活性与假手术组无显著差异，CsA升高其活性，与其假手术组和模型组均有显著差异(均P<0.01)。ASA对其活性无明显影响。CIR 72 h时，其活性升高，CsA对其升高的活性无明显抑制作用，明显高于其假手术组(P<0.01)。ASA使CaN活性维持在正常水平，与假手术组无显著差异，见表2。表2 ASA和CsA对大鼠脑CIR时CaN活性影响与假手术组比较：1)P<0.01;与模型组比较： 2)P<0.01 ;与CsA组比较：3)P<0.01

　　3 讨 论

　　CaN在脑缺血中作用和重要地位早已引起重视。阎力君等〔8〕报道，小鼠断头5 min后，胞浆CaN内源性底物的磷酸化水平明显降低，CaN 参与了缺血后脑内蛋白磷酸化过程的调控。Nagahiro等提出，迟发性神经元死亡与Ca2+/CaM依赖的蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用失衡有关〔9〕。Aronowski等〔10〕也证实，蛋白质的磷酸化和去磷酸化反应的失衡是迟发性神经元死亡的主要原因，缺血后CaN独特的时间依从性变化可能是其中的关键因素。国内有报道，缺血后急剧发生的神经细胞内磷酸化和去磷酸化的过程严重失衡也可能是急性期神经元损伤的主要原因之一，并认为CaN含量的下降可以作为神经细胞不可逆损伤的标志〔11〕。有结果表明，不同组织中的CaN 钙依赖性有共同特征。随着Ca2+浓度变化CaN活性呈钟形曲线变化〔12〕，这种现象可能是由于组织中的CaN 内源性抑制因子作用而产生的〔13〕。而CIR时不同器官的CaN活性变化特征及意义少有报道。

　　CaN作为一种使底物脱磷酸化的蛋白磷酸酶，在各器官磷酸化平衡反应中起重要作用。近年来其在脑缺血时的变化特征有不少报道，但CaN活性的改变机制尚不清楚，Kim等认为可能与某些内源性因子有关，其研究发现CaN结合蛋白cain/cabin1是内源性CaN抑制因子，其活性受Ca2+、半胱氨酸蛋白酶Calpain的调节〔14〕。本研究发现，CIR不同时期，重要脏器CaN活性表现出不一致的变化特征。这些不一致的改变可能与在CIR这一全身性应激反应引起的磷酸化反应不同有关，也可能与全身神经体液调节或自身磷酸化代谢特点有关。

　　CsA作为 CaN特异性抑制剂，对心、脑、肾再灌注损伤的保护作用已多有研究〔15～17〕。ASA对CIR时脑保护作用也有报道，但它们对CIR时远隔器官的CaN活性影响少见报道。本研究发现，CIR 24 h时，CsA明显抑制脑和心的CaN活性，却升高了肾的CaN活性，这也可能是CsA引起肾脏毒性的原因之一〔18〕。ASA使脑、心、肾CaN活性均维持在正常水平。表明CIR时ASA在维持CaN活性稳定方面有重要作用，在维持重要器官磷酸化反应平衡中有重要意义。

　　综上所述，CIR不同时间点重要器官CaN活性呈现不一致的变化特征，可能与不同脏器对CIR应激反应不同有关。ASA可维持不同状态下CaN活性的稳定，其详尽机制有待研究。

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