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编号:10242371
颈髓损伤后内皮素及其受体mRNA表达与血脊髓屏障损害的关系
http://www.100md.com 《颈腰痛杂志》 2000年第4期
     作者:邵擎东 肖建如 曾华武 陆伟斌 包聚良

    单位:邵擎东(解放军第四五五医院骨科,200052);肖建如 曾华武 陆伟斌 包聚良(第二军医大学长征医院骨科,上海 200003)

    关键词:内皮素;受体;基因表达;颈髓损伤;血脊髓屏障

    颈腰痛杂志000407 摘要:目的:为了探讨颈髓损伤后内皮素-1(ET-1)mRNA、内皮素 受体-A(ETR-A)mRNA与血脊髓屏障损害的关系。方法:应用逆转录多聚酶 链反应(RT-PCR)检测颈髓损伤后颈髓组织ET-1 mRNA、ETR-A mRNA表达,观察伤后血脊髓 屏障通透性变化。结果:伤后6~72h颈髓组织ET-1 mRNA、ETR-A mRNA均 较对照组明显增高(P<0.01)。伤后6~72h颈髓组织伊文思蓝含量、水含量呈不同程度 的增加(P<0.01)。结论:颈髓损伤后ET-1 mRNA、ETR-A mRNA表达 水平增加与伤后血脊髓屏障损害的发生、发展密切相关,内皮素及其受体在颈髓损伤后血脊 髓屏障损害的病理生理过程中起重要作用。
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    中图分类号:R651.2 文献标识码:A

    文献编号:1005-7234(2000)04 -0283-03

    The relationship between the expression of mRNA of endothelin, endoth elin receptor receptor and blood spinal cord barrier damage after cervical cord injury

    SHAO Qing-dong

    (Department of Orthopedics, The 455th Hospital of PLA, 200052)

    XIAO Jian-ru
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    (Department of Orthopedics, Changzheng Hospital, The Secoud Military Medical University, S hanghai 200003,China)

    ZENG Hua-wu

    (Department of Orthopedics, Changzheng Hospital, The Secoud Military Medical University, S hanghai 200003,China)

    (Department of Orthopedics, Changzheng Hospital, The Secoud Military Medical University, S hanghai 200003,China)

    Abstrast: Objective: To investigate the relationship between th e expression of endothlin-1(ET-1)mRNA, endothelin receptor-A(ETR-A)mRNA andb lood spinal cord barrier damage after cervical cord injury. Methods: The expression of ET-1 mRNA and ETR-A mRNA in cervical tissue were measured by reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) after cervical cord injury. We observed alteration of blood spinal cord barrier after trauma. Results:The expression of ET-1 mRNA, ETR-A mRNA increased in cervical cord tissue 6~72h after trauma compared to control group(P<0.01). Even b lue levels, water contents in cervical cord tissue increased in varying degrees 6~72h after trauma compared to control group(P<0.01); Conclusion: Increase of the expression levels of ET-1 mRNA, ETR-A mRNA has a closely corelation with production and development of blood spinal cord barrier damage a fter trauma. ET and ETR play important roles in the pathophysiological process of blood spinal cord barrier damage after trauma.
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    Key words: endothelin; receptor; gene expression; cervical cord inju ry; blood spinal cord barrier

    脊髓损伤后血脊髓屏障损害是导致脊髓继发性出血、水肿、坏死的重要病理生理基础 [1]。内皮素-1(ET-1)是迄今发现最强的内源性缩血管物质。有关ET-1及其受体(E TR-A) mRNA与脊髓损伤后血脊髓屏障损害的关系尚不十分清楚。本研究将检测颈髓损伤后 不同时间颈髓组织ET-1 mRNA、ETR-A mRNA表达,观察伤后血脊髓屏障通透性指标(伊文思 蓝含量)变化。旨在探讨脊髓损伤后血脊髓屏障损害的分子机制。

    1 材料与方法

    1.1 实验动物分组 健康雄性wister大鼠60只,体重250~300g。动物随机分为5组:假手 术对照组(对照组)、颈髓损伤后6、12、24、72h组,每组动物12只,戊巴比妥钠腹腔麻醉(3 0mg/kg)。咬除C6,7椎板,显露硬膜囊,采用改良的Allen打击法,造成C6,7 段颈髓挫伤,致伤力为75gcf,假手术组仅咬除上述椎板。
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    各组分别取6只动物于伤后或术后4h静脉注射2.5%伊文思蓝1ml/kg。分别于术后6h或伤后6 ~72h切取伤段脊髓组织置于液氮中保存。

    1.2 颈髓组织总RNA提取 各组分别取6只动物采用异硫氰酸胍一步法提取,用紫外分光光 度计测定总RNA的OD260和OD280值,判定RNA的纯度计算出总RNA的含量。

    1.3 逆转录反应 逆转录药盒购自Promega公司,操作按其说明书进行:取2μg总RNA于65 ℃变性3min,依次加入10×Buffer,25mmol/L MgCL2,10mmol/L dNTP混合物,寡聚核苷 酸引物和RNA酶抑制剂(RNasin)与逆转录酶(AWV),总反应体积20μl,置42℃保温90min。

    1.4 定量PCR 本实验引物序列分别为:ET-1[2],5'AACC-ATGGATTATTTGCTCA TG-3',5'AGT- GTTGACCCAAATGATGTC-3',由此对引物可扩增长度为23bpcDNA片段。E TR-A[3],5'CATAAG-CTTCTGCTGCGTGACCGTTTCATCCCT-3',5'C-ATGAATT CGAGATGCTCAACAGAAGGAATG-GG-3',该对引物可扩增出一503bp的cDNA片段,然后,取1 /10体积(7μl)反转录液,分别加入200μmol/L dNTP,50 pmol/L寡聚核苷酸引物,0.5μC i[α-32P]dCTP(北京福瑞公司),1×Buffer,2.5U TaqDNA聚合酶。总反应 体积为100μl。ET-1变性、退火和延伸温度分别为92℃、45℃、72℃,ETR-A所用的变性 、退火和延伸温度分别为94℃、55℃和72℃,反应时间分别为1、2、3min,共进行35个循环 。首次循环前先行94℃变性2min。最后一个循环于72℃延伸13min。反应完后取10μ 1PCR反 应物行1%琼脂糖凝胶电泳分析。于紫外灯下切取含有PCR产物的凝胶条带,用液体闪烁计数 仪测定扩增物32P的放射强度。
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    1.5 伊文思蓝及水含量测定 伤后6h或术后6~72h切取C5~8脊髓组织分节段在分 析天平上(精确到万分之一)称重,使其干燥至恒重,按Ellicot公式计算脊髓组织含水量。 采用Young等方法[4]测定干燥脊髓组织中伊文思蓝含量。

    以上数据经t检验统计学处理。

    2 结 果

    2.1 颈髓ET-1及其受体(ETR-A)mRNA的表达 颈髓损伤后6~72h颈髓ET-1及其受体(ETR -A)mRNA表达均明显高于对照组(P<0.05)。尤以伤后24h为甚,见表1。

    表1 颈髓损伤后颈髓ET-1 mRNA、ETR-A mRNA

    的表达(CPM×104 ±s, n=6) 组别
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    ET-1 mRNA

    ERT-A mRNA

    对照

    5.63±1.95

    1.97±0.26

    损伤后 6h

    8.97±2.52**

    3.77±0.29**

    损伤后 12h

    9.65±2.69**

    3.79±0.32**
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    损伤后 24h

    11.55±2.84**

    4.01±0.36**

    损伤后 72h

    8 .79±2.35**

    3.52±0.31**

    *P<0.05,**P<0.01.与对照组比

    2.2 颈髓组织伊文思蓝、水含量的变化,颈髓损伤后6~72h颈髓组织伊文思蓝含量、水含 量均显著增高,与对照组比较有显著差异(P<0.01)。其中,伤后24h伊文思蓝含量、水 含量增高最为明显,见表2。图1,2。
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    表2 颈髓损伤后颈髓组织伊文思蓝及

    水含量变化(±s, n= 6) 组别

    伊文思蓝含量

    (μg/g)

    水含量

    (%)

    对照

    15.56±4.24

    69.17±0.72

    损伤后 6h

    28.25±4.18**
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    72.13±0.74**

    损伤后 12h

    29.39±4.45**

    72.87±0.78**

    损伤后 24h

    32.99±4.88**

    73.99±0.79**

    损伤后 72h

    28.19±4.04**

    72.06±0.77**
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    *P<0.05,**P<0.01.与对照组比

    图2 脊髓损伤组 伤后24h的病理表现:

    脊髓组织出血水肿明显空泡形成

    3 讨 论

    血脊髓屏障是由脊髓血管内皮细胞与星型胶质细胞紧密连接构成的基本结构。脊髓损伤后毛 细血管内皮细胞间隙增宽,神经元、神经胶质细胞水肿,血管壁连接松散,血脊髓屏障通透 性增加,这是伤后继发性脊髓血管源性水肿的主要因素。内皮素广泛分布在神经系统中,其 收缩血管的作用可能是由二个不同的细胞内信息传递系统所介导,即钙通道的开放和磷脂酶 C的激活。此外内皮素激活磷脂酶A2产生前列环素和前列腺素E2等物质,也调节内皮素 诱导的血管收缩[5]。Salzman证实,鼠脊髓损伤后伤区组织ET-1含量明显增高, 内、外源性ET-1对脊髓神经功能损害起重要作用,且内、外源性内皮素含量升幅与脊髓神 经功能损害的严重程度密切相关[6]
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    本实验结果显示,颈髓损伤后颈髓ET-1 mRNA和ETR-A mRNA表达均明显增加,其升降幅度 与伤后颈髓组织伊文思蓝含量的变化规律基本一致,表明颈髓ET-1 mRNA和ETR-A mRNA表 达的变化与颈髓损伤后血脊髓屏障损害的病理生理过程密切相关。伤后颈髓组织ET-1 mRNA 和ETR-mRNA的表达增加可能与下列因素有关:伤后颈髓组织内皮素大量释放,内皮素特异 性受体也相应增加,两者结合后产生强列收缩血管生物效应,导致血管收缩、痉挛,减少损 伤区的血供,加重毛细血管内皮细胞损害;神经组织存在缺血、缺氧,而缺氧能促使血管内 皮细胞内皮素及其受体基因表达,从而刺激内皮素及其受体的合成[7],内皮素及 其受体的生物效应又加重了血管的收缩,造成局部组织进一步缺血、缺氧、血管内皮细胞损 害及血脊髓屏障的破坏,形成恶性循环。

    脊髓损伤后脊髓水肿的发生、发展与多种因素有关,本研究发现伤后颈髓ET-1 mRNA和ETR -A mRNA表达与脊髓组织含水量的变化与基本一致,说明了内皮素促进了脊髓水肿的发生与 发展,其机理可能是:脊髓损伤后血脊髓屏障破坏,血浆中的内皮素漏至组织中,与神经细 胞合成的内皮素共同与相应受体结合,通过非磷脂酶C依赖的机制,调控Na+-H+交换, 促进Na+内流,细胞内Na+的浓度增高[8],导致细胞毒性脊髓水肿。此外,内 皮素激活磷脂酶A2,产生花生四烯酸,它能明显增加毛细血管壁的通透性,在脊髓损伤的 血管源性脊髓水肿的发病机理中起重要作用,促进脊髓水肿的发生和发展。
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    内皮素发挥其生物学效应是通过靶细胞上的受体结合而实现的,内皮素与受体结合后能诱导 磷酸肌醇分解产生三磷酸肌醇和1、2-二脂酰甘油,三磷酸肌醇促使胞内钙池中的钙离子增 多[9]。神经细胞内钙离子超载已被认为是神经细胞死亡的共同通路,目前认为内 皮素对神经组织造成的损害,可能与神经元和胶质细胞内钙离子的增加有关。此外内皮素还 刺激兴奋性氨基酸的释放[10],参与缺血性神经元的损害。

    研究表明,脊髓损伤后内皮素及其受体mRNA水平的升高,对血脊髓屏障损害和脊髓水肿的发 生发展有着重要的影响。

    作者简介:邵擎东(1964-),男,安徽人,主治医师,硕士研究方向:脊柱外科.

    参 考 文 献:

    [1] 肖建如,袁中平,侯铁胜,等.血小板活化因子对颈髓损伤后血髓屏障 的影响[J].第二军医大学学报,1996,17:241-3.
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    [2] 温进坤,张晨辉,姚阿卿,等.内皮素基因的克隆与表达调控[J].北京医科 大学,1994,26(增刊):24-5.

    [3] Lin H, Kajj EH, Winkel CJ, et al. Cloning and functional expression of a vascular smooth muscle endothelin-1 receptor[J]. PNAS, 1991,88:3189-91 .

    [4] Young M. A method for extraction of Even's blue from plasma and tis sue[J]. Exp Biol Med, 1964,116:220-3.

    [5] Vigue P,Frelin C.Endothelins activate phospholopase A2 in brain ca pillary endothelial cells[J]. Brain Res, 1994,651:342-5.
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    [6] Salzman SK, Acosta A, Beck G, et al. Spinal endthelin contents is el evated after moderate local trauma in the rat to levels associated with locomoto r dysfuction after intrathecal injection [J]. J Neurotrauma, 1996,13:93-6.

    [7] Kourembanas S, Marsden PA, Mequillan LP, et al. Hyoxia induces endot helin gene expression and secreion in cultured human endothelium[J]. J Clin I nvest, 1991:1054-6.

    [8] Vigue P, Ladoux A, Frelin C. Endothelins activate Na+/H+ exchang e in brain capillary endothlial cells via a high affinity endothelin-3 receptor that is not coupled to PLG[J]. J Biol Chem, 1991,266:5925-7.
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    [9] Masaki T, Kimura S, Yanagisawa M, et al. Molecular and cellular mech anism of endothelin regulation for vascular function[J]. Circulation, 1991,84 :1457-60.

    [10] Lin WW, Lee CY, Chuang DM. Endothelins-1 stimulates the release of preloaded [3H]D-aspartase from cultured cerebeller granule cell[J]. Bioch em Biophys Res Commun, 1992,167:593-5.

    收稿日期:2000-01-13

    修订日期:2000-08-18, 百拇医药