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编号:10250719
沙土鼠短暂性全脑缺血后海马CA1区星形细胞反应及亚低温的影响
http://www.100md.com 《中国急救医学》 2000年第11期
     作者:汪长胜 霍正禄 杨瑞和 龚志锦

    单位:汪长胜(解放军第261医院 急诊科,北京 100094);霍正禄 杨瑞和 龚志锦(上海第二军医大学长海医院)

    关键词:脑缺血;星形胶质细胞;亚低温;迟发性神经元死亡;沙土鼠

    中国急救医学001107 [摘 要] 目的 研究沙土鼠短暂性全脑缺血后海马CA1区星形细胞反应及亚 低温的影响。方法 阻断沙土鼠双侧颈总动脉20分钟造成完全性脑 缺血模型。实验动物被随机分为假手术组、缺血再灌流组、亚低温治疗组。免疫组化法用来 标记星形胶质细胞。结果 缺血后再灌注1~3天,海马CA1区GFAP阳 性的星形细胞逐渐增加,至再灌注第7天仍明显高于假手术组。在低温处理的动物,星形细 胞反应受到显著抑制。结论 在缺血性脑损伤的发展过程中,星 形胶质细胞反应起了重要作用。亚低温抑制星形胶质细胞反应可能是其神经保护作用的原因 。研究沙土鼠短暂性全脑缺血后海马CA1区星形细胞反应及亚 低温的影响。方法 阻断沙土鼠双侧颈总动脉20分钟造成完全性脑 缺血模型。实验动物被随机分为假手术组、缺血再灌流组、亚低温治疗组。免疫组化法用来 标记星形胶质细胞。结果 缺血后再灌注1~3天,海马CA1区GFAP阳 性的星形细胞逐渐增加,至再灌注第7天仍明显高于假手术组。在低温处理的动物,星形细 胞反应受到显著抑制。结论 在缺血性脑损伤的发展过程中,星 形胶质细胞反应起了重要作用。亚低温抑制星形胶质细胞反应可能是其神经保护作用的原因 。
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    [中图分类号] R 743.31 [文献标识码] A [文章编号] 1002-1949(2000)11-0644-03

    Astroglial responses in hippocampal CA1 region and effects of moderat e hypothermia after transient forebrain ischemia in gerbils

    WANG Ch ang-sheng,HUO Zheng-lu,YANG Rui-he

    (Department of Emergency,261th Hospita l of PLA,Beijing 100094,China)

    [Abstract] Objective To explore astroglial responses in hippocampal CA1 region and effects of moderate hypothermia after transient forebrain ischem ia in gerbils.Methods Transient forebrain ischemia was indu ced by 20 minutes bilateral carotid occlution.All gerbils were divided randomly into sham operation group,ischemia plus reperfusion group and moderate hypotherm ia group.Activated astrocytes were identified by immunohistochemistry.Results The numbers of GFAP-positive astrocytes in the CA1 region in creased gradually at 1~3 days after reperfusion and wer e still higher than that of sham operation group at 7 days following reperfusion .The marked proliferation of astrocytes seen in the normothermic animals was inh ibited significantly in the hypothermic ischemia animals.Conclusion Astroglial r esponses play critical roles in the development of cerebral ischemi injury.Inhi bition of astroglial responses by moderate hypothermia may be the cause of its n europrotection.
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    [Key words] Cerebral ischemia; Astrocyte; Moderate hypothermia; Delayed neuronal death; Gerbil

    在人和啮齿类动物中,短暂性全脑缺血导致了海马CA1区选择性的迟发性神经元死亡(delaye d neuronal death,DND)[1]。近年来,尽管提出了许多机制来解释这一现象,但 其发生的原因并不完全清楚[2]。脑缺血后胶质细胞被激活,并可能在缺血性神经 元损伤的发展过程中起重要作用。亚低温 是目前防治缺血性脑损伤最有效的方法。鉴于亚 低 温的神经保护作用和缺血性脑损伤中胶质细胞作用的重要性,确定脑缺血后胶质细胞反应及 亚低温治疗的影响具有重要意义。本研究采用沙土鼠短暂性全脑缺血模型,探讨脑缺血后 星形细胞反应的时程特征及亚低温治疗的影响。

    1 材料和方法
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    1.1 完全性脑缺血模型的建立

    采用Kirino[1]沙土鼠双侧颈总动脉阻断模型。实验用动物经20%乌拉坦(1 g/kg) 腹腔麻醉,游离双侧颈总动脉,用微动脉夹同时阻断双侧颈总动脉血流,检查远端血流情况 以确保完全阻断血流,20分钟后,移去微动脉夹,观察双侧颈总动脉血流恢复后,丝线缝合 切口。缺血过程中,动物未出现昏迷或有癫痫、抽搐等并发症的均予放弃。

    肛温监测:将数显温度计插入动物直肠中持续监测肛温,手术过程中保持动物肛温在(37±0 .5)℃。

    1.2 动物分组及标本采集

    雄性健康沙土鼠77只,体重60~85 g,由上海生物制品厂动物调剂中心提供。实验动物随机 分为3组:假手术组(Sham,n=35)、缺血再灌注组(IR,n=35)、亚低温治疗组(MHT,n=7)。亚 低温治疗组于再灌流开始时行亚低温处理,持续24小时后复温,常温下继续饲养,其余2组 术后即在常温下继续饲养。亚低温处理方法:丝线缝合切口之后,向动物全身喷洒凉水(4℃ ),使其体温迅速下降,再通过调节室温,辅以电热毯和加热灯,使动物肛温保持在(32.5 ±0.5)℃。该方法为全身亚低温,故肛温与脑温一致[3]
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    Sham组和IR组在术后1、2、3、5、7天分次处死动物,每次7只。MHT组于术后第3天全部处死 。动物用戊巴比妥钠(2%)深度麻醉,迅速开胸暴露心脏,经左心室至升主动脉插管, 先用50 ml PBS (0.1 mol/L,pH=7.4)冲洗血液,随后用含4%多聚甲醛PBS(0.1 mol/L,p H=7.4)150 ml灌注约30分钟,灌注毕,迅速取脑组织,浸入含4%多聚甲醛PBS(0.1 mol/L ,pH=7.4)中固定8小时。固定结束后,经背侧海马冠状切取约2 mm脑组织块,常规石蜡包 埋备做病理切片。

    1.3 检测指标及方法

    HE染色:按文献[4]操作。免疫组化标记星形胶质细胞:石蜡切片6 μm,脱蜡至水;0.1%胰蛋白酶37℃下消化30 min ;0.3%H2O2室温下30 min;第一抗体 (1∶500 GFAP抗体,购自丹麦DAKO公司)37 ℃下2 h;生物素化二抗(1∶400)37 ℃下30 min;Streptavidin-HRP(1∶400)37 ℃下30 m in;DAB-H2O2呈色反应10 min。每步骤间均用PBS洗3×3 min,最后水洗,苏木素衬 染,常规封片。
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    1.4 资料处理及统计学分析

    在HE染色切片中,用显微计数尺对海马CA1区1 mm范围内正常神经元进行计数。在400倍光镜 下,对海马CA1区GFAP阳性的星形胶质细胞进行计数。实验结果以均数±标准差(±s)表示,用Base统计软件包进行完全随机资料的方差分析,组间均数比较用t检验 ,P<0.05为差异有显著性。

    2 结果

    2.1 亚低温对缺血后再灌流第7天海马CA1区正常神经元计数的影响 见表1

    表1 亚低温对缺血后再灌流第7天海马CA1区

    正常神经元计数的影响(±s) 细胞数/mm 组别
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    动物数(只)

    正常神经元数

    Sham组

    7

    169.7±8.3

    IR组

    7

    11.7±4.0*

    MHT组

    7

    146.6±8.5*#

    与Sham组比较:*P<0.01;与IR组比较:#P<0.01
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    与Sham组比较,IR组正常神经元显著下降(P<0.01);与IR组比较,MHT组正常神经元 数显著增加(P<0.01)。

    2.2 全脑缺血后海马CA1区GFAP阳性细胞计数变化及亚低温的影响 见表2

    在假手术组各时相点,海马CA1区GFAP阳性细胞计数无明显变化。缺血后再灌注第1天,海马 CA1区GFAP阳性细胞计数显著增加(P<0.05),此后逐渐上升,至再灌注第3天时升高非 常显著(P<0.01),至再灌注第7天时仍显著高于假手术组(P<0.01)。大脑皮层 、丘脑、白质区星形细胞无明显变化。亚低温再灌注第3天,海马CA1区GFAP阳性细胞数显著 低于缺血再灌注组同时相点(P<0.01)(图1、2、3)。

    表2 全脑缺血后海马CA1区GFAP阳性细胞计数变化及亚低温的影响(±s) 组别
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    动物数(只)

    术后时间(天)

    1

    2

    3

    5

    7

    Sham组

    35

    6.7±3.5

    5.8±3.1

    6.5±4.2

    7.0±3.3
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    6.2±3 .8

    IR组

    35

    10.6±5.1*

    30.6±17.3**

    73.6±21.2**

    78.4±18.9**

    74.8±25.6**

    MHT组

    7

    28.5±11.9**#
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    与Sham组比较:*P<0.05,**P<0.01;与IR组比较:#P<0.01

    图1 假手术组海马CA1区星形细胞反应不明显(×230)

    图2 缺血后再灌注第3天的海马CA1区,星形细胞增生显著(×230)

    图3 亚低温再灌注第3天的

    海马CA1区星形细胞反应(×230)

    3 讨论

    3.1 全脑缺血后星形胶质细胞激活机制
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    在局灶性脑缺血模型中,梗死周边区域的持续性星形细胞反应由小胶质细胞和白细胞释放的 细胞因子诱导,而远离梗死部位的星形胶质反应是由NMDA受体介导的扩展性抑制所诱导 [5,6]。本实验模型为全脑缺血,不存在扩展性抑制,推测其星形细胞反应由小胶质 细胞和白细胞释放的细胞因子所诱导。另外,脑缺血后神经元释放的大量兴奋性氨基酸和氧 自由基也可激活星形细胞。

    3.2 全脑缺血后星形细胞反应与DND

    在本实验中,海马CA1区发生了选择性DND,该区星形胶质细胞于缺血后第1天即开始增生, 第3天时增生更显著,而在具有相对缺血耐受性的皮层、丘脑及白质区,星形胶质细胞反应 不明显。提示海马CA1区神经元的选择性缺血易损性可能与星形胶质细胞的作用有关。由 于活性星形胶质细胞也能释放毒性细胞因子[7],参与吞噬、清除变性组织,因此 其过度激活也能造成神经元损伤。

, 百拇医药     3.3 亚低温治疗对星形细胞反应的影响

    本研究发现,脑缺血后早期的亚低温治疗显著抑制了海马CA1区的DND,同时也抑制了该区的 星形细胞反应。已知亚低温能通过多种途径产生神经保护作用[8],而抑制星形细 胞反应可能是其机制之一。低温抑制星形细胞反应的可能途径包括:①低温使缺血后神经元 兴奋性氨基酸和氧自由基释放减少;②低温抑制缺血后小胶质细胞及其它炎症细胞的激活, 减少其细胞因子的释放[9]。由于所有以上激活星形细胞的因子减少,星形细胞反 应受到抑制,最终阻断星形细胞激活所造成的恶性循环。

    综上所述,缺血后早期的亚低温治疗产生了神经保护作用,而抑制星形胶质细胞反应可能 是其神经保护机制之一。

    [作者简介]汪长胜,男,29岁,硕士

    [作者单位]
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    [参考文献]

    [1]Kirino T,Sano K.Selective vulnerability in the gerbil hippocampus fo llowing transient ischemia [J].Acta Neuropathol Berl,1984,62:201-8.

    [2]Abe K,Aoki M,Kawagoe J,et al.Ischemic delayed neuronal death:a mitoc hondrial hypothesis [J].Stroke,1995,26:1478-1489.

    [3]Delayed and prolonged post-ischemia hypothermia is neuroprotective i n the gerbil [J].Brain Res,1994,654:265-72.
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    [4]龚志锦,詹溶洲.病理组织制片和染色技术[M].上海科学技术出版社,199 4.51-52.

    [5]Schroeter M,Schiene K,Kraemer M,et al.Astroglial responses in photoc hemical ly induced focal ischemia of the rat cortex[J].Exp Brain Res,1995,106(1):1-6.

    [6]Stoll G,Jander S,Schroeter M.Inflammation and glial responses in isc hemic brain lesions[J].Prog Neurobiol,1998,56(2):149-71.

    [7]Tracey KJ,Cerami A.Tumor necrosis factors,other cytokines and diseas e[J].Ann Rev Cell Biol,1993,9:317-43.

    [8]Kataoka K,Yanase H.Mild hypothemia-a revived countermeasure against ischemic neuronal damages[J].Neurosci Res,1998,32:103-117.

    [9]Kumar K,Evans AT.Effect of hypothermia on microglial reaction in isc hemic brain[J].Neuroreport,1997,8(4):947-50.

    [收稿:2000-02-14], 百拇医药