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编号:10253613
胰岛素治疗肾血管性高血压大鼠脑梗死的实验研究
http://www.100md.com 《临床神经病学杂志》 2000年第3期
     作者:周成业 黄如训 曾进胜

    单位:周成业(温州医学院附属第一医院神经内科 325000);黄如训 曾进胜(中山医科大学附属第一医院神经内科)

    关键词:高血压;脑梗死;葡萄糖;胰岛素

    临床神经病学杂志000303 【摘要】 目的 研究葡萄糖、胰岛素对肾血管性高血压大鼠脑梗死的不同影响。方法 采用易卒中型肾血管性高血压大鼠,在单侧大脑中动脉闭塞术后30分钟,分别腹腔注射葡萄糖、胰岛素和生理盐水,24小时内记录动物神经症状并处死,光镜、电镜观察脑组织病理及超微结构的改变。结果 葡萄糖组脑缺血和脑水肿较对照组严重;神经元线粒体高度肿胀,数目减少;血脑屏障内皮细胞较对照组明显肿胀、变形,线粒体肿胀。胰岛素组上述组织病理及超微结构改变较对照组轻。结论 葡萄糖可加重脑缺血性损害,而胰岛素则具有防治脑缺血性损害的作用。

    Experimental research on insulin treating cerebral infarction of renal vascular hypertension in rats
, http://www.100md.com
    Zhou Chengye Huang Ruxun Zeng Jinsheng

    (Department of Neurology, the First Affiliated Hospital of Wenzhou Medical College , Wenzhou 325000)

    【Abstract】 Objective To study the different effects of glucose and insulin on cerebral infarction of renal vascular hypertension in rats.Methods The renal vascular hypertensive rats were received intraperitoneal injections of glucose, insulin and normal saline respectively at 30 min after the middle cerebral artery occlusion (MCAO). In 24 h after MCAO, the animals neurologic symptoms were observed, then the animals were killed. The change of cerebral histopathology and ultrastructure were observed under light and electron microscope.Results The focus of cerebral ischemia and cerebral edema in the glucose group was more serious than the controls; the neuron mitochondria swelled highly and the number of mitochondria decreased obviously; the endothelial cell of blood-brain barrier swelled and distor-ted obviously, mitochondria swelled obviously. The change of the above histopathology and ultrastructure in the insulin group was slighter than the controls.Conclusion Glucose could increase cerebral ischemic damage, however insulin had preventive effect on cerebral ischemic damage.
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    【Key words】 Hypertension Cerebral infarction Glucose Insulin

    脑梗死至今尚无理想的治疗手段,探讨行之有效的实验性治疗方案,是当今研究的新课题。为此本研究选用易卒中型肾血管性高血压大鼠(RHRSP),以其持续的高血压和脑小动脉硬化为病理基础,复制大脑中动脉闭塞(MCAO)模型,术后分别腹腔注射葡萄糖、胰岛素,以观察其对高血压动脉硬化性脑梗死组织病理及超微结构的影响。

    1 材料与方法

    1.1 实验动物及分组 选用纯种健康雄性SD大白鼠50只,体重80~130克,鼠龄2~3个月,按文献[1]复制RHRSP模型。选用高血压持续10周以上并从未出现脑卒中症状的RHRSP36只,随机分为葡萄糖组、胰岛素组和对照组,每组12只。

    1.2 实验方法
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    1.2.1 MCAO模型复制 经右颞部入路,不咬除颧弓,暴露大脑中动脉(MCA)主干后,在嗅束水平上下2 mm两处,用双极电凝器凝固MCA主干。并于MCAO术后30分钟分别腹腔注射50%葡萄糖2 ml、胰岛素0.4 U和生理盐水2 ml,胰岛素组同时腹腔注射生理盐水2 ml。RHRSP均于术后2周血压升高超过20.0 kPa,术后12周血压为26.53 kPa~37.73 kPa,平均为30.54 kPa±2.94 kPa。术后死亡或出现脑卒中的14只RHRSP被删除,36只RHRSP所复制的MCAO模型,经TTC染色证实均出现脑梗死。

    1.2.2 血糖测定及神经症状观察 3组RHRSP分别在MCAO术前30分钟、术后90分钟和24小时取鼠尾血1滴,用Companion微量血糖计测定血糖浓度。于MCAO术后24小时观察大鼠的肢体活动、意识和呼吸等一般情况。标准分4级:0级:大鼠肢体活动无明显障碍;Ⅰ级:提起鼠尾使鼠头下垂位,患侧前肢下垂;Ⅱ级:大鼠行走出现追尾现象;Ⅲ级:大鼠肢体瘫痪不能行走或出现意识障碍。
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    1.2.3 光镜和电镜标本制作 3组RHRSP均于MCAO术后24小时快速断头取脑,在顶枕部缺血边缘区取3 mm×3 mm×3 mm大小的大脑皮质1块,置于4 ℃ 1%多聚甲醛、1.25%戊二醛混合固定液中,并细切成1 mm×1 mm×1 mm 的小块,24小时后用1%四氧化锇后固定,常规脱水,Epon 812包埋,超薄切片,铀、铅染色, 飞利浦G12透射电镜观察。剩余脑标本固定于 10%福尔马林液中,24小时后将大脑由前向后冠状面连续切成5块,每块厚度2.0~2.5 mm,常规脱水、石蜡包埋。每个蜡块切4 μm薄片4张,HE染色,光镜检查。

    1.2.4 电镜图像分析及统计学处理 随机取3组神经元电镜照片各50张,用 IBAS/C图像分析系统测定每张照片中神经元的线粒体数目、周长、面积,及神经元胞浆周长、面积。按照郑富盛[2]的电子显微镜图像的立体定量分析法,计算线粒体的比表面和面数密度,测定值用均数(±s)表示,采用t检验。
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    2 结 果

    2.1 血糖改变 MCAO术后90分钟葡萄糖组血糖浓度显著高于对照组(P<0.01)。详见表1。

    表1 3组实验动物体重、血压和血糖值(±s) 组别

    例数

    体重(g)

    血压(kPa)

    血糖(mmol/L)

    术前30 min

    术后90 min

    术后24 h
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    葡萄糖组

    12

    383.42±42.25

    32.68±2.95

    6.03±2.01

    21.21±6.34

    7.35±2.11

    胰岛素组

    12

    374.17±50.60

    32.28±2.77

    6.92±2.37
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    8.22±3.47

    6.97±2.48

    对 照 组

    12

    378.18±41.69

    31.04±3.30

    6.34±2.57

    10.44±3.76

    7.14±2.28

    与对照组比较P<0.01,其余各组比较均P>0.05

    2.2 神经症状改变 葡萄糖组Ⅱ级4只,Ⅲ级8只;胰岛素组均为Ⅰ级12只;对照组Ⅰ级3只,Ⅱ级9只。
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    2.3 组织病理改变 3组大鼠脑组织光镜检查均有小动脉玻璃样变或纤维素样坏死,神经细胞收缩呈三角形或多角形,胞浆呈嗜酸性改变,胞核缩小、深染,核仁不明显或消失。葡萄糖组脑缺血性改变最明显,部分可见皮层下白质出血,胰岛素组病理改变最轻微。见表2。

    表2 3组实验动物脑组织病理改变 组别

    例数

    神经细胞

    缺血性改变

    脑水肿

    白质出血

    葡萄糖组

    12

    +++
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    +++

    +

    胰岛素组

    12

    +

    +

    -

    对 照 组

    12

    ++

    ++

    -

    2.4 神经元超微结构变化 3组神经元线粒体比表面和面数密度见表3。表3 3组实验动物神经元线粒体改变(±s) 组别
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    例数

    比表面(μm-1)

    面数密度(μm-2)

    葡萄糖组

    12

    9.9906±2.0140

    0.2642±0.1300

    胰岛素组

    12

    12.9114±3.7303

    0.4152±0.3654
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    对 照 组

    12

    11.0120±1.1804

    0.3784±0.1406

    与对照组比较P<0.01,P<0.05

    2.5 血脑屏障(BBB)超微结构改变 见表4。

    表4 3组实验动物BBB超微结构改变 超微结构改变

    葡萄糖组(n=12)

    胰岛素组

    (n=12)
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    对照组

    (n=12)

    内皮细胞肿胀

    ++

    ±

    +

    内皮细胞线粒体肿胀

    ++

    ±

    +

    内皮细胞胞饮小泡(个/内皮)

    >10

    <5
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    5~10

    管腔塌陷变窄

    ++~+++

    +

    +~++

    管周足突水肿

    +++

    +

    ++

    足突线粒体肿胀

    ++

    ±

    +
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    紧密连接开放

    ++

    ±

    +

    3 讨 论

    3.1 葡萄糖、胰岛素对脑梗死血糖和神经症状的影响 本实验发现葡萄糖组大鼠MCAO术后90分钟血糖显著升高(P<0.01),24小时大鼠神经症状为Ⅱ~Ⅲ级,比对照组严重;胰岛素组大鼠MCAO术后90分钟血糖较对照组稍降低,24小时神经症状均为I级,比对照组轻微。提示葡萄糖能加重神经症状,而胰岛素则具有减轻神经症状作用。

    3.2 葡萄糖、胰岛素对脑梗死组织病理的影响 本研究中葡萄糖组脑梗死范围明显大于对照组,脑水肿严重,并可见皮层下白质出血现象;而胰岛素组梗死灶较对照组小,脑水肿轻微,无白质出血。表明葡萄糖可加重脑缺血性病理损害,而胰岛素则具有防治脑缺血作用。
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    3.3 葡萄糖、胰岛素对BBB的影响 本研究见葡萄糖组梗死灶边缘皮质毛细血管内皮细胞明显肿胀变形,微绒毛增多,凹凸不平,管腔变窄更甚,内皮细胞出现大量胞饮小泡,线粒体明显肿胀,部分嵴结构消失,足突高度水肿,紧密连接明显开放,而胰岛素组BBB超微结构改变较对照组轻微。表明葡萄糖可加重脑梗死后BBB破坏,而胰岛素则具有保护BBB作用。

    3.4 葡萄糖、胰岛素对神经元线粒体的影响 本研究见葡萄糖组神经元线粒体高度肿胀、空泡化、嵴减少或消失。定量分析显示,葡萄糖组线粒体的比表面较对照组显著降低(P<0.01),表示线粒体高度肿胀,面数密度明显下降(P<0.05),显示单位胞浆内线粒体数目明显减少;胰岛素组线粒体的比表面明显增高(P<0.05),表示线粒体肿胀较对照组轻微,面数密度较对照组稍增高,但无统计学意义,然而较葡萄糖组则显著增高,显示单位胞浆内线粒体数目减少不明显。表明葡萄糖能加剧脑梗死后神经元线粒体的肿胀和破坏,而胰岛素则具有减轻线粒体肿胀和破坏的作用。

, 百拇医药     3.5 葡萄糖、胰岛素对脑梗死影响的可能机理 脑缺血缺氧时葡萄糖无氧酵解加速,其终产物乳酸生成增多,而高血糖增加了底物供给,更使乳酸大量堆积,结果导致细胞酸中毒,加重缺血后神经元和神经胶质的损害[3]。受损的神经元可释放出血小板激活因子、5-羟色胺、自由基等物质,引起BBB破坏[4~7],而星形胶质细胞受损,将引起BBB通透性增加[8],致使脑水肿与继发性脑损害加重,从而引起恶性循环。胰岛素除降低血糖浓度外,还可直接与脑细胞膜胰岛素受体结合,降低脑细胞对葡萄糖的摄取与储存,剥夺乳酸产生的底物,从根本上纠正高糖无氧代谢引起的局部脑细胞内酸中毒。胰岛素与脑血管内皮细胞和血小板的胰岛素受体结合,降低TXA2生成,减少血小板的聚集性,缓解血管痉挛,改善半暗带的供血。实验证明胰岛素还能促进儿茶酚胺类物质和肾上腺皮质激素释放[9,10],脑缺血后早期使用肾上腺素和去甲肾上腺素,可减少大鼠海马CA1区神经细胞坏死[11],而肾上腺皮质激素是脑缺血脂质过氧化物自由基的清除剂,可切断自由基连锁反应,防治缺血及再灌流期的神经元可逆性损伤,从而使血小板激活因子、5-羟色胺、自由基等物质释放减少,达到保护BBB的目的。
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    参 考 文 献

    1,黄如训,苏镇培,陈颖贤,等.肾性高血压大鼠脑血管病变的初步观察.中国神经精神疾病杂志,1990,16:136

    2,郑富盛.电子显微镜图像的立体定量分析法.见:杭振镳,蔡文琴主编.电子显微镜术在临床医学的应用.重庆:重庆出版社,1988.74~101

    3,Pulsinelli WA, Waldman S,Rawlinson D, et al. Moderate hyperglycemia augments ischemic brain damage: A neuro-pathological study in the rat. Neurology,1982,32:1239

    4,Lindsberg PJ, Hallenbeck JM, Feuerstein G. Platelet-activating factor in stroke nd brain injury. Ann Neurol, 1991,30:117
, 百拇医药
    5,Chan PH, Schmidley JW, Fishman RA, et al. Brain injury, edema, and vascular permeability changes induced by oxygen-derived free radicals. Neurology, 1984,34:315

    6,Wei EP, Ellison MD, Kontos HA, et al.O2 radicals in arachidonate-induced increased blood-brain barrier per-meability to proteins.Am J Physiol,1986,251:H693

    7,Westergaard E. Enhanced vesicular transport to exogenous peroxidase across cerebral vessels induced by serotonin. Acta Neuropathol,1975,32:27
, 百拇医药
    8,Tao-Cheng JH, Nagy Z, Brightman MW. Tight junctions of brain endothelium in vitro are enhanced by astroglia. J Neurosci,1987,7:3293

    9,McCaleb M, Myers RD, Singer G, et al. Hypothalamic norepinephrine in the rat during feeding and push-pull perfusion with glucose, 2-DG, or insulin.Am J Physiol 1979,236:R312

    10,Grunstein HS, James DE, Storlien LH, et al. Hyperinsulinemia suppresses glucose utilization in specific brain regions: In vivo studies using the euglycemic clamp in the rat. Endocrinology, 1985,116:604

    11,Koide T, Wieloch TW, Siesjo BK. Circulating catecholamines modulate ischemic brain damage.J Cereb Blood Flow Metab,1986,6:559

    收稿1999-10-27

    修回2000-01-16, http://www.100md.com