脑血管痉挛与细胞间粘附分子1表达关系的实验研究
作者：王中 周岱 鲍耀东
单位：苏州大学附属第一医院神经外科 215006
关键词：蛛网膜下腔出血 脑血管痉挛 细胞间粘附分子1
江苏医药001105 【摘要】 目的 探讨脑血管痉挛与血管壁细胞间粘附分子1(ICAM-1)表达之间的关系。方法 对既往Willis环处二次注血方法加以改进，在每次注血后行脑膜和颅骨修补，通过脑血管造影测定基底动脉的直径来评价脑血管痉挛程度，用免疫组化的方法测定基底动脉壁ICAM-1的表达。结果 此模型产生了明显的脑血管痉挛效应，以蛛网膜下腔出血后7天时最明显，11例有脑血管痉挛者血管壁全部有ICAM-1的表达，且随脑血管痉挛程度的加重血管壁ICAM-1的表达也随之增强，而4例无脑血管痉挛者仅1例有轻度表达。结论 蛛网膜下腔出血后脑血管痉挛的程度与血管壁ICAM-1表达程度之间存在着明显的相关性，提示免疫炎症反应在脑血管痉挛的发病机制中起重要作用。
, http://www.100md.com
The experimental study of correlation between vasospasm and the expression of intercellular adhesion molecule-1
WANG Zhong，ZHOU Dai，BAO Yaodong.
(Department of Neurosurgery，The First Affiliated Hospital of Suzhou University, Suzhou, 215006)
【Abstract】 Objective To summarize the correlation between cerebral vasospasm(CVS) and expression of intercellular adhesion molecule-1(ICAM-1) in the artery wall.Methods The model of SAH was improved by mending dural and skull deficit after each injection of blood.The diameter of basal artery was detected by DSA.The expression of ICAM-1 was measured by immunohistochemical technique.Results The obvious CVS was induced in the model.The degree of CVS reached the top on 7th day following SAH.All 11 cases of CVS had the expression of ICAM-1 in the artery wall.With the severity of CVS，the expression of ICAM-1 in the artery wall increased. Only one the other 4 cases without CVS had light expression of ICAM-1.Conclusion The degree of CVS following SAH is related to the expression of ICAM-1 in artery wall. It suggests that immuno-inflammatory reaction may play an important part in the mechanism of CVS after SAH.
, 百拇医药
【Key words】 SAH CVS Expression of ICAM-1
脑血管痉挛(CVS)是颅内动脉瘤破裂出血后最常见的并发症之一，是导致病人死亡及致残的主要原因，目前对CVS发生的确切机制尚无定论。近年来部分实验和临床研究表明CVS与免疫炎症反应有关[1]，而CVS在免疫复合物的形成及T细胞迁移过程中起着非常重要的作用[2]。本研究拟探讨CVS的发生与CVS表达之间的关系。
材料和方法
一、实验动物分组及处理：采用成年纯种家兔20只，体重为2.5±0.5 kg，雌雄不拘，随机分为对照组和蛛网膜下腔出血(SAH)组，其中SAH组又根据不同的时间分为SAH后(3d、7d、14d)三个亚组，每组5只。每只兔在制作SAH模型前行数字减影脑血管造影(DSA)，测定基底动脉(BA)直径，然后分别于SAH后3d、7d、14d时重复行DSA检查，每只兔共进行两次造影。对照组除注入等量生理盐水外，其余步骤同SAH组。实验过程中动态观察血压、心率和动脉血PCO2的变化。
, http://www.100md.com
二、DSA检查和BA直径的测定：采用锁骨下动脉插管途径行DSA检查，每次设定各参数一致。BA直径＝DSA上测定值/放大倍数，放大倍数＝参照物测定值/参照物真实值。
三、SAH模型的制作：参照王政伟[3]的方法并加以改进，采用额颞开颅，视交叉池入路Willis环处二次注血法制得SAH模型，每次注血量为0.5 ml/kg，两次注血之间的时间间隔为48小时，每次注血后用明胶海绵加ZT胶修补硬膜挑破处，用硅胶板修补骨窗，以维护注血后急性颅内压增高状态。
四、血管壁ICAM-1表达的测定：动物完成第二次DSA检查后，用4%的多聚甲醛作跨心脏灌注，显微镜下取BA，经OCT包埋液包埋后置-70℃液氮中保存，用ABC法测定BA壁ICAM-1的表达(鼠抗人的ICAM-1抗体和生物素化的马抗鼠IgG由美国DAKO公司提供)。ICAM-1的表达程度参见Handa[4]的方法分成4级：无染色(-)；弱染色或局部染色(+)；血管壁全层的中度染色(
)；血管壁全层的强烈染色(
)。
, 百拇医药
五、CVS值的计算：取血管造影上BA上、中、下相对应的三处的平均值作为BA直径。CVS值＝BA直径(注血前-注血后)/注血前×100%，CVS的评价参照Handa[1]的方法：无CVS：CVS值<10%；轻度CVS：CVS值为11%～30%；中度CVS：CVS值为31%～50%；重度CVS：CVS值>50%。
结 果
一、实验期间BP、HR及动脉血PCO2变化：PCO2无明显变化。SAH组BP、HR有轻度降低，但无统计学意义(见表1)。
表1 两组实验期间BP、HR、PCO2的变化(
±s) 指标
, 百拇医药
组别
注血前
注血后
3d
7d
14d
PCO2
对照组
5.4±0.3
5.4±0.4
5.5±0.6
5.4±0.4
(kPa)
, http://www.100md.com
SAH组
5.5±0.2
5.5±0.4
5.5±0.4
5.4±0.5
BP
对照组
17.6±0.6
17.4±0.5
17.5±0.7
17.6±0.4
(kPa)
, 百拇医药
SAH组
17.4±0.3
17.1±0.5
16.6±0.9
16.9±0.8
HR
对照组
180±15
178±14
181±15
180±17
(次/分)
, http://www.100md.com SAH组
178±13
170±14
162±14
173±15
二、两组CVS值的变化：对照组CVS值无明显变化，SAH后3d、7d时CVS值明显增加，以7d时最明显，14d时基本正常(见表2)。表2 两组CVS值的动态观察(±s?%) 组别
例数
3d
7d
, 百拇医药
14d
对照组
5
2.4±0.5
1.3±0.4
4.6±0.8
SAH组
5
42.5±11.2?
56.2±13.1?
7.8±2.3
注：与对照组相比?P<0.01
, 百拇医药
三、血管壁ICAM-1表达与CVS的关系：SAH组3例轻度CVS者ICAM-1全为轻度表达；4例中度CVS者3例中度表达，1例轻度CVS及4例重度CVS者均为重度表达；4例无CVS者仅1例有轻度表达。而对照组均无CVS，仅1例有轻度表达。
讨 论
SAH所致的CVS是颅内动脉瘤病人致死及致残的主要原因之一，但目前对CVS的发病机制、病理生理学、血液动力学及CVS的防治研究方面进展并不理想，原因之一就是难以制作模拟人类颅内动脉瘤破裂出血后发生的CVS的理想动物模型，既往以视交叉池置管Willis环处注血法最接近临床颅内动脉瘤破裂出血引起的病理状态[3]，但此法采用了颞肌下减压，注血后难以造成急性颅内压增高，因此也有其致命的弱点。本研究在此基础上进行改进，每次注血后用明胶海绵加ZT胶修补硬膜挑破处，同时行颅骨修补术，使其非常接近人类颅内动脉瘤破裂出血后引起的急性颅内压增高的病理状态，弥补了既往模型的不足。在此基础上，通过脑血管造影发现SAH后3天时BA已明显收缩，7天时达到高峰，约为注血前的43.8%，14天时BA直径已接近正常，说明SAH后发生了明显的CVS，其中3d时中度CVS发生率为60%，轻度为40%；7d时中度CVS为20%，重度为80%；14d时轻度CVS为20%，余已正常。此模型产生的CVS时相和人类颅内动脉瘤破裂出血后发生的CVS非常相似。因此，我们认为该模型更适合于SAH后CVS发生的病理学、病因学变化及防治措施的研究，且制作简单，价格低廉，具有广泛的应用前景。
, 百拇医药
目前对CVS发生的确切机制尚不明确，一般认为急性CVS是由于某种因素使血管平滑肌收缩所致[5]；而临床上常见的为慢性CVS，其发病机制较为复杂，除了血管平滑肌的主动收缩外，血管壁的局部炎症反应所致的结构性狭窄也许起着更重要的作用，且认为此类反应为血管壁的免疫炎症反应[1，6]。众所周知，免疫炎症反应要导致靶器官的损害必须要有白细胞粘附到血管内皮细胞并进入炎症反应部位。其中ICAM-1和淋巴细胞相关抗原的结合，在白细胞粘附过程中起着非常重要的作用，并参与抗原呈递和T细胞活化[2，7]。因此，理论上假如CVS与免疫炎症反应有关，则ICAM-1必将在CVS的发病机制中起重要作用。本研究结果显示SAH后3天时痉挛血管壁有ICAM-1轻至中度的表达，7天时有中至重度表达，14天时仅部分病例有轻度表达，且在SAH期间，轻度CVS者全为轻度ICAM-1表达；中度CVS者75%为中度表达，余为轻度表达；重度CVS者全部为重度表达。即SAH后血管壁ICAM-1表达时间及强度与CVS发生的时间及程度相一致。说明SAH后痉挛血管壁ICAM-1的表达与CVS的发生密切相关，由此可见免疫炎症反应参与了CVS的发生机制，免疫抑制剂有望成为防治CVS的有效新方法。但目前所涉及CVS有关的免疫反应的可能抗原及免疫反应在多大程度上影响CVS的发生尚有争论[8，9]，有待于进一步研究。
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本课题为江苏省卫生厅资助课题(H9603)
参考文献
1，Handa Y，Kabuto M，Kobayashi H，et al.The correlation between immunologicaal reaction in the arterisal wall and the time of the development of cerebral vasospasm in a primate model.Neurosurg，1991，28：542-549.
2，Maio M，Tessitori G，Pinto A，et al.Differential role of distinct determinents of intercellular adhesion molecule-1 in immunologic phenomena.J Immunol，1989，143：181-188.
, 百拇医药
3，王政伟，鲍耀东，周岱.一种建立迟发性脑血管痉挛模型及全脑血管造影方法.中华实验外科杂志，1996，13：252-254.
4，Handa Y，Kubota TE，Kaneko M，et al.Expression of intercellular adhesion molecule (ICAM-1) on the cerebral artery following subarachnoid hemorrhage in rats.Acta Neurochir(Wien)，1995，132：92-97.
5，Macdonald RL，Weir BKA.Free radicals and cerebral vasospasm.Free Rad Biol Med，1994，16：633-643.
6，Yamakawa K，Sasaki T，Tsubaki S，et al.Effect of high-dose methylpredonisolone on vasospasm after subarachnoid hemorrhage.Neurol Med Chir，1991，313：24-31.
, 百拇医药
7，Zhang RL，Chopp M，Jiang N，et al.Anti intercellular adhesion moleculel antibody reduces ischemic damage after transient but not permanent middle cerebral artery occlusion in the wister rat.Stroke，1995，26：1438-1447.
8，Sills AK，Clatterbuck RE，Thompson RC，et al.Endothelial cell expression of intercellular adhesion molecule-1 in experimental postemorrhagic vasospasm.Neurosurgery，1997，41：453-461.
9，Manno EM，Gress DR，Dgilvy CS，et al.The safety and efficacy of cyclosporine A in the prevention of vasospasm in patients with fisher grade 3 subarachnoid hemorrhages：A pilot study.Neurosurg，1997，40：289-293.
(收稿：2000-07-10), 百拇医药
单位：苏州大学附属第一医院神经外科 215006
关键词：蛛网膜下腔出血 脑血管痉挛 细胞间粘附分子1
江苏医药001105 【摘要】 目的 探讨脑血管痉挛与血管壁细胞间粘附分子1(ICAM-1)表达之间的关系。方法 对既往Willis环处二次注血方法加以改进，在每次注血后行脑膜和颅骨修补，通过脑血管造影测定基底动脉的直径来评价脑血管痉挛程度，用免疫组化的方法测定基底动脉壁ICAM-1的表达。结果 此模型产生了明显的脑血管痉挛效应，以蛛网膜下腔出血后7天时最明显，11例有脑血管痉挛者血管壁全部有ICAM-1的表达，且随脑血管痉挛程度的加重血管壁ICAM-1的表达也随之增强，而4例无脑血管痉挛者仅1例有轻度表达。结论 蛛网膜下腔出血后脑血管痉挛的程度与血管壁ICAM-1表达程度之间存在着明显的相关性，提示免疫炎症反应在脑血管痉挛的发病机制中起重要作用。
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The experimental study of correlation between vasospasm and the expression of intercellular adhesion molecule-1
WANG Zhong，ZHOU Dai，BAO Yaodong.
(Department of Neurosurgery，The First Affiliated Hospital of Suzhou University, Suzhou, 215006)
【Abstract】 Objective To summarize the correlation between cerebral vasospasm(CVS) and expression of intercellular adhesion molecule-1(ICAM-1) in the artery wall.Methods The model of SAH was improved by mending dural and skull deficit after each injection of blood.The diameter of basal artery was detected by DSA.The expression of ICAM-1 was measured by immunohistochemical technique.Results The obvious CVS was induced in the model.The degree of CVS reached the top on 7th day following SAH.All 11 cases of CVS had the expression of ICAM-1 in the artery wall.With the severity of CVS，the expression of ICAM-1 in the artery wall increased. Only one the other 4 cases without CVS had light expression of ICAM-1.Conclusion The degree of CVS following SAH is related to the expression of ICAM-1 in artery wall. It suggests that immuno-inflammatory reaction may play an important part in the mechanism of CVS after SAH.
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【Key words】 SAH CVS Expression of ICAM-1
脑血管痉挛(CVS)是颅内动脉瘤破裂出血后最常见的并发症之一，是导致病人死亡及致残的主要原因，目前对CVS发生的确切机制尚无定论。近年来部分实验和临床研究表明CVS与免疫炎症反应有关[1]，而CVS在免疫复合物的形成及T细胞迁移过程中起着非常重要的作用[2]。本研究拟探讨CVS的发生与CVS表达之间的关系。
材料和方法
一、实验动物分组及处理：采用成年纯种家兔20只，体重为2.5±0.5 kg，雌雄不拘，随机分为对照组和蛛网膜下腔出血(SAH)组，其中SAH组又根据不同的时间分为SAH后(3d、7d、14d)三个亚组，每组5只。每只兔在制作SAH模型前行数字减影脑血管造影(DSA)，测定基底动脉(BA)直径，然后分别于SAH后3d、7d、14d时重复行DSA检查，每只兔共进行两次造影。对照组除注入等量生理盐水外，其余步骤同SAH组。实验过程中动态观察血压、心率和动脉血PCO2的变化。
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二、DSA检查和BA直径的测定：采用锁骨下动脉插管途径行DSA检查，每次设定各参数一致。BA直径＝DSA上测定值/放大倍数，放大倍数＝参照物测定值/参照物真实值。
三、SAH模型的制作：参照王政伟[3]的方法并加以改进，采用额颞开颅，视交叉池入路Willis环处二次注血法制得SAH模型，每次注血量为0.5 ml/kg，两次注血之间的时间间隔为48小时，每次注血后用明胶海绵加ZT胶修补硬膜挑破处，用硅胶板修补骨窗，以维护注血后急性颅内压增高状态。
四、血管壁ICAM-1表达的测定：动物完成第二次DSA检查后，用4%的多聚甲醛作跨心脏灌注，显微镜下取BA，经OCT包埋液包埋后置-70℃液氮中保存，用ABC法测定BA壁ICAM-1的表达(鼠抗人的ICAM-1抗体和生物素化的马抗鼠IgG由美国DAKO公司提供)。ICAM-1的表达程度参见Handa[4]的方法分成4级：无染色(-)；弱染色或局部染色(+)；血管壁全层的中度染色(
)；血管壁全层的强烈染色()。, 百拇医药
五、CVS值的计算：取血管造影上BA上、中、下相对应的三处的平均值作为BA直径。CVS值＝BA直径(注血前-注血后)/注血前×100%，CVS的评价参照Handa[1]的方法：无CVS：CVS值<10%；轻度CVS：CVS值为11%～30%；中度CVS：CVS值为31%～50%；重度CVS：CVS值>50%。
结 果
一、实验期间BP、HR及动脉血PCO2变化：PCO2无明显变化。SAH组BP、HR有轻度降低，但无统计学意义(见表1)。
表1 两组实验期间BP、HR、PCO2的变化(
±s) 指标, 百拇医药
组别
注血前
注血后
3d
7d
14d
PCO2
对照组
5.4±0.3
5.4±0.4
5.5±0.6
5.4±0.4
(kPa)
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SAH组
5.5±0.2
5.5±0.4
5.5±0.4
5.4±0.5
BP
对照组
17.6±0.6
17.4±0.5
17.5±0.7
17.6±0.4
(kPa)
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SAH组
17.4±0.3
17.1±0.5
16.6±0.9
16.9±0.8
HR
对照组
180±15
178±14
181±15
180±17
(次/分)
, http://www.100md.com SAH组
178±13
170±14
162±14
173±15
二、两组CVS值的变化：对照组CVS值无明显变化，SAH后3d、7d时CVS值明显增加，以7d时最明显，14d时基本正常(见表2)。表2 两组CVS值的动态观察(
±s?%) 组别例数
3d
7d
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14d
对照组
5
2.4±0.5
1.3±0.4
4.6±0.8
SAH组
5
42.5±11.2?
56.2±13.1?
7.8±2.3
注：与对照组相比?P<0.01
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三、血管壁ICAM-1表达与CVS的关系：SAH组3例轻度CVS者ICAM-1全为轻度表达；4例中度CVS者3例中度表达，1例轻度CVS及4例重度CVS者均为重度表达；4例无CVS者仅1例有轻度表达。而对照组均无CVS，仅1例有轻度表达。
讨 论
SAH所致的CVS是颅内动脉瘤病人致死及致残的主要原因之一，但目前对CVS的发病机制、病理生理学、血液动力学及CVS的防治研究方面进展并不理想，原因之一就是难以制作模拟人类颅内动脉瘤破裂出血后发生的CVS的理想动物模型，既往以视交叉池置管Willis环处注血法最接近临床颅内动脉瘤破裂出血引起的病理状态[3]，但此法采用了颞肌下减压，注血后难以造成急性颅内压增高，因此也有其致命的弱点。本研究在此基础上进行改进，每次注血后用明胶海绵加ZT胶修补硬膜挑破处，同时行颅骨修补术，使其非常接近人类颅内动脉瘤破裂出血后引起的急性颅内压增高的病理状态，弥补了既往模型的不足。在此基础上，通过脑血管造影发现SAH后3天时BA已明显收缩，7天时达到高峰，约为注血前的43.8%，14天时BA直径已接近正常，说明SAH后发生了明显的CVS，其中3d时中度CVS发生率为60%，轻度为40%；7d时中度CVS为20%，重度为80%；14d时轻度CVS为20%，余已正常。此模型产生的CVS时相和人类颅内动脉瘤破裂出血后发生的CVS非常相似。因此，我们认为该模型更适合于SAH后CVS发生的病理学、病因学变化及防治措施的研究，且制作简单，价格低廉，具有广泛的应用前景。
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目前对CVS发生的确切机制尚不明确，一般认为急性CVS是由于某种因素使血管平滑肌收缩所致[5]；而临床上常见的为慢性CVS，其发病机制较为复杂，除了血管平滑肌的主动收缩外，血管壁的局部炎症反应所致的结构性狭窄也许起着更重要的作用，且认为此类反应为血管壁的免疫炎症反应[1，6]。众所周知，免疫炎症反应要导致靶器官的损害必须要有白细胞粘附到血管内皮细胞并进入炎症反应部位。其中ICAM-1和淋巴细胞相关抗原的结合，在白细胞粘附过程中起着非常重要的作用，并参与抗原呈递和T细胞活化[2，7]。因此，理论上假如CVS与免疫炎症反应有关，则ICAM-1必将在CVS的发病机制中起重要作用。本研究结果显示SAH后3天时痉挛血管壁有ICAM-1轻至中度的表达，7天时有中至重度表达，14天时仅部分病例有轻度表达，且在SAH期间，轻度CVS者全为轻度ICAM-1表达；中度CVS者75%为中度表达，余为轻度表达；重度CVS者全部为重度表达。即SAH后血管壁ICAM-1表达时间及强度与CVS发生的时间及程度相一致。说明SAH后痉挛血管壁ICAM-1的表达与CVS的发生密切相关，由此可见免疫炎症反应参与了CVS的发生机制，免疫抑制剂有望成为防治CVS的有效新方法。但目前所涉及CVS有关的免疫反应的可能抗原及免疫反应在多大程度上影响CVS的发生尚有争论[8，9]，有待于进一步研究。
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本课题为江苏省卫生厅资助课题(H9603)
参考文献
1，Handa Y，Kabuto M，Kobayashi H，et al.The correlation between immunologicaal reaction in the arterisal wall and the time of the development of cerebral vasospasm in a primate model.Neurosurg，1991，28：542-549.
2，Maio M，Tessitori G，Pinto A，et al.Differential role of distinct determinents of intercellular adhesion molecule-1 in immunologic phenomena.J Immunol，1989，143：181-188.
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3，王政伟，鲍耀东，周岱.一种建立迟发性脑血管痉挛模型及全脑血管造影方法.中华实验外科杂志，1996，13：252-254.
4，Handa Y，Kubota TE，Kaneko M，et al.Expression of intercellular adhesion molecule (ICAM-1) on the cerebral artery following subarachnoid hemorrhage in rats.Acta Neurochir(Wien)，1995，132：92-97.
5，Macdonald RL，Weir BKA.Free radicals and cerebral vasospasm.Free Rad Biol Med，1994，16：633-643.
6，Yamakawa K，Sasaki T，Tsubaki S，et al.Effect of high-dose methylpredonisolone on vasospasm after subarachnoid hemorrhage.Neurol Med Chir，1991，313：24-31.
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7，Zhang RL，Chopp M，Jiang N，et al.Anti intercellular adhesion moleculel antibody reduces ischemic damage after transient but not permanent middle cerebral artery occlusion in the wister rat.Stroke，1995，26：1438-1447.
8，Sills AK，Clatterbuck RE，Thompson RC，et al.Endothelial cell expression of intercellular adhesion molecule-1 in experimental postemorrhagic vasospasm.Neurosurgery，1997，41：453-461.
9，Manno EM，Gress DR，Dgilvy CS，et al.The safety and efficacy of cyclosporine A in the prevention of vasospasm in patients with fisher grade 3 subarachnoid hemorrhages：A pilot study.Neurosurg，1997，40：289-293.
(收稿：2000-07-10), 百拇医药