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编号:10269171
碱性成纤维细胞生长因子对胎鼠宫内窘迫脑损害的疗效观察
http://www.100md.com 《中华儿科杂志》 1998年第8期
     作者:农绍汉 谢衍铭 张宇和 何少茹

    单位:510080 广州市,广东省人民医院新生儿科

    关键词:成纤维细胞生长因子;碱性;脑损害;慢性;胎儿窘迫

    中华儿科杂志/980805 【摘要】 目的 探讨母鼠应用碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)是否对胎鼠宫内窘迫脑损害有保护作用。方法 将53只胎龄为20天的SD大鼠胎鼠随机分为五组,即正常对照组(C组)11只,窘迫对照组(E组)10只,bFGF治疗组Ⅰ(D1组)10只,bFGF治疗Ⅱ组(D2组)10只,bFGF治疗Ⅲ组(D3组)12只。在不同时间内静脉注射bFGF,监测静脉注射bFGF后胎鼠脑细胞内外钙、钠、钾含量的变化。结果 在钳夹血管前20分钟静脉注射bFGF后胎鼠脑细胞胞游离钙离子浓度为475±91 nmol/L;再灌注同时静脉注射bFGF后游离钙离子浓度为474±49 nmol/L。表明bFGF干预组均明显高于正常对照组(315±87 nmol/L)(P<0.01),但亦均低于窘迫对照组(552±94 nmol/L)(P<0.05);同时这两组的脑组织总钙、总钠及总钾含量亦有不同程度的下降。结论 无论是在窘迫前还是在缺血再灌注同时静脉注射bFGF,bFGF均可减轻宫内窘迫胎鼠脑细胞钙超载,减轻脑水肿,保护缺氧脑细胞;提示对产妇或窒息新生儿应用bFGF可能有助于减轻窒息新生儿脑损伤。
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    Effects of basic fibroblast growth factor on fetal rat brain damage in an animal model of perinatal asphyxia

    Nong Shaohan, Xie Yanming, Zhang Yuhe, et al. Department of Pediatrics, Guangdong Provincial People′s Hospital, Guangzhou 510080

    【Abstract】 Objective To investigate whether basic fibroblast growth factor (bFGF) supplementation to pregnant rats would alleviate fetal rat brain damage. Methods Fifty-three fetal rats of twenty-day gestational age were randomly divided into five groups: normal control, distressed control and group D1, D2, and D3 of different timings of intravenous bFGF treatment in pregnant SD rats. Fetal rats in the latter four groups suffered from distress in uteri in an animal model of perinatal asphyxia. Intra-and extracellular concentrations of calcium, natrium, and potassium in fetal rat brains were measured in each group. Results Intracellular free calcium concentrations of fetal rat brains in group D1 (475±91 nmol/L) and in group D3 (474±49 nmol/L) were both significantly higher than those in normal control (315±87 nmol/L) (one side P<0.01), but significantly lower than those in distressed control (552±94 nmol/L) (one side P<0.05). At the same time, their total concentrations of calcium, natrium, and potassium dropped to different extents. Conclusion bFGF supplementation to pregnant rats, before fetal rat distress or at the time of reperfusion suppressed the increase in intracellular free calcium concentration and alleviated cerebral edemata, thus protected brain cells against hypoxia. The results suggest that bFGF supplementation to pregnant women or to asplyxiated neonates may help ameliorate brain injury of asphyxiated neonates.
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    【Key words】 Fibroblast growth factor,basic Brain damage, chronic Fetal distress

    新生儿窒息具有较高的病死率及神经系统后遗症发生率,对社会人口素质具有极其严重的影响。从发生时间上看,它主要发生于宫内,约80%~90% 在产前或产时[1]。因此,如能对胎儿宫内窘迫尽早进行有效的干预,即可显著降低其脑损伤发生率及致残率。本研究利用宫内窘迫胎鼠模型,对母鼠静脉注射碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor, bFGF),观察胎鼠脑细胞和脑组织钙(Ca)、钠(Na)、钾(K)含量的变化,探讨 bFGF是否对胎鼠宫内窘迫脑损害有保护作用。

    材料及方法

    一、对象 一、对象

    选用20天胎龄SD大鼠胎鼠53只,随机分为五组,即:假手术组作为正常对照组(C组)11只;制成宫内窘迫模型而未给予bFGF治疗者作为窘迫对照组(E组)10只;bFGF治疗Ⅰ组(D1组)10只;bFGF治疗Ⅱ组(D2组)10只;bFGF治疗Ⅲ组(D3组)12只。
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    二、方法

    1.宫内窘迫胎鼠模型的制作:用戊巴比妥钠腹腔麻醉母鼠后,正中切开其腹部,暴露子宫角,分离出进入胎盘的每条分枝血管,用无创性血管夹钳夹此分枝血管,共15分钟,然后松开血管夹,恢复血流,制成宫内窘迫胎鼠模型。

    2.bFGF作用观察:

    (1)C组在分离出进入胎盘的分枝血管后,不进行钳夹,直接对胎鼠断头处死取脑检测脑细胞内外Ca、Na、K含量。

    (2)E组在制成宫内窘迫模型后,于再灌注30分钟时对胎鼠断头处死,取脑检测脑细胞内外Ca、Na、K含量。

    (3)D1组在制成宫内窘迫模型前20分钟,分离出母鼠左侧股静脉,向静脉内注射bFGF(6 μg/kg),然后制成宫内窘迫胎鼠模型,于再灌注30分钟时对胎鼠断头处死,取脑检测脑细胞内外Ca、Na、K含量。
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    (4)D2组:在对进入胎盘的分枝血管进行钳夹的同时,在母鼠左侧股静脉注射bFGF(6 μg/kg),于再灌注30分钟时对胎鼠断头处死,取脑检测脑细胞内外Ca、Na、K含量。

    (5)D3组:制成宫内窘迫模型后,于再灌注的同时,在母鼠左侧股静脉注射bFGF(6 μg/kg),再30分钟后对胎鼠断头处死,取脑检测脑细胞内外Ca、Na、K含量。

    3.实验方法:(1)脑细胞胞浆游离钙离子浓度([Ca++]i)的测定[2]:用Ca++荧光指示剂Fura-2AM法测定。(2)脑组织总钙(TCa)、总钠(TNa)、总钾(TK)的测定:用原子吸收分光光谱法测定。

    三、统计分析

    数据取±s,用美国SAS统计包进行方差分析及回归相关分析。经F检验,差异有显著意义者做两两比较;差异无显著者进行t检验(方差不齐时用t'检验)。本文统计处理采用单侧检验。
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    结果

    从附表中可见,E组和三组bFGF干预组胎鼠脑细胞胞浆[Ca++]i均高于C组,差异有非常显著意义(P<0.01)。E组脑组织TCa、TNa、TK含量与C组比较,差异无显著意义(P>0.05)。但各bFGF干预组中脑组织TCa含量低于C组(P<0.01或<0.05)。D1组脑组织TK含量、D3组脑组织TNa含量亦低于C组[t分别为1.73、2.27,P<0.05(单侧检验)];与E组比较,D1和D3组脑细胞胞浆[Ca++]i较低(P<0.05),脑组织TNa、TK含量用单侧t检验,结果t分别为3.24、1.81,P<0.05,脑组织TCa含量无明显变化(P>0.05);而D2组仅脑组织TCa水平降低(P<0.05),其余则无明显变化(P>0.05)。

    附表 五组胎鼠脑细胞及脑组织钙、钾、钠含量(±s) 组
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    别

    鼠

    数

    脑细胞

    [Ca++]i

    (nmol/L)

    TCa

    (mmol/kg

    干脑)

    TNa

    (mmol/kg

    干脑)

    TK
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    (mmol/kg

    干脑)

    C

    11

    315±87

    38±17

    559± 97

    698±118

    E

    10

    552±94*

    31±14

    641±155
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    743±197

    D1

    10

    475±91*□

    25± 8

    494± 94

    621± 80△□

    D2

    10

    493±57*

    22± 4(9)*□
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    563±225

    686±137

    D3

    12

    474±49*□

    22±10*

    484± 58△□

    631±106

    组间比较:

    F值

    13.97**
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    3.93**

    2.27

    1.51

    注:(1)括号内为实际例数;(2)与C组比较,* P<0.01, P<0.05;与E组比较, P<0.05,总比较** P<0.01 对各组各测定值作回归相关分析,结果表明,C组的脑细胞胞浆[Ca++]i与脑组织TNa浓度呈负相关(r=-0.617,P<0.05);C组、E组及D1组脑组织TNa与TK含量均呈正相关(三组的r值分别为0.656、0.746、0.716,P均<0.05)。E组与D3组脑组织TCa与TK含量显著正相关(前者r=0.856,P<0.01,后者r=0.674,P<0.05),D3组脑组织TCa还与TNa含量呈正相关(r=0.674,P<0.05)。
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    讨论

    大量的研究表明,缺氧缺血及外伤等因素可引起细胞内钙超载。本研究亦发现,存在缺氧缺血因素的窘迫对照组和各bFGF干预组,胎鼠脑细胞内出现钙超载现象。细胞内发生钙超载后,通过一系列改变,可引起线粒体功能抑制,膜磷脂降解及蛋白质分解,引起细胞死亡。因此,钙超载被认为是细胞损伤和坏死的一个指征,是导致细胞死亡的“最后共同途径”[3]。防治脑细胞内钙超载,可预防或减轻胎儿宫内窘迫的脑损害。

    胎儿并非成人的缩影,胎儿脑代谢特点与新生儿有所不同,与成人有较大的差异,不能简单地从成 bFGF是一种生物肽,可调节基因表达,促进细胞增生、分化,对神经细胞具有营养作用,可减轻神经元的缺血性和(或)兴奋毒性损害[5,6],已被广泛地应用于临床。在注射bFGF后1分钟,其血浆浓度达到高峰,生物半衰期约为3分钟[7]。在正常情况下,bFGF可促进细胞钙内流,引起细胞内游离钙离子浓度升高[8]。但在缺氧缺血、低血糖等病理情况下,bFGF则可:(1)抑制细胞钙内流;(2)促进细胞内钙排出胞外或促进缓冲系统对细胞内钙进行缓冲;(3)维持或改善线粒体功能,从而降低细胞内[Ca++]i,保护细胞功能[9,10]。然而,由于胎儿的特殊性,bFGF能否通过胎盘屏障,血脑屏障,进而减轻胎儿宫内窘迫时脑细胞钙超载,防治其脑损害,国内外少见报道。
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    本研究发现,在钳夹血管前20分钟和再灌注同时静脉注射bFGF的D1与D3组,其脑细胞胞浆[Ca++]i虽仍明显高于正常对照组,但亦低于窘迫对照组;同时其脑组织TCa、TNa及TK含量与正常对照组和窘迫对照组比较,亦有不同程度的下降,提示bFGF可通过胎盘屏障和血脑屏障,抑制缺氧组织Ca、Na、K积聚,可能刺激Na+-Ca++交换和K+-Ca++交换,促进细胞内钙排出胞外,从而降低宫内窘迫胎鼠脑细胞钙超载程度,减轻脑水肿,进而对宫内窘迫胎鼠脑损害起到保护作用。在钳夹血管同时静脉注射bFGF的D2组,其脑细胞胞浆[Ca++]i及脑组织TNa、TK含量均未明显降低,推测可能与bFGF起作用时间和钳夹血管时间(15分钟)重叠,bFGF未能到达脑组织而起作用有关。

    本研究亦发现,各组胎鼠脑细胞内外Ca、Na、K含量间存在一定的相关关系,提示脑细胞内外Ca、Na、K间可能存在某种联系,有待进一步探讨。
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    综上所述,作者认为,对存在胎儿宫内窘迫的产妇或窒息新生儿应用bFGF,有可能减轻窒息新生儿脑损伤程度,降低其后遗症的发生率。

    参考文献

    1 金汉珍,黄德珉,官希吉,主编.实用新生儿学.第2版.北京:人民卫生出版社,1997.624-631.

    2 农绍汉,李着算,冯泽康,等.缺氧缺血性脑病新生鼠补钙前后脑细胞、红细胞内外钙的变化.中华儿科杂志,1995,33:342-343.

    3 Tani M. Mechanisms of Ca2+ overload in reperfused ischemic myocardium. Annu Rev Physiol, 1990,52:543-559.

    4 O′Shaughnessy CT, Lythgoe DJ, Buther SP, et al. Effects of hypoxia on fetal rat brain metabolism studied in utero by 31 P-NMR spectroscopy. Brain Res, 1991,551:334-337.
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    5 Iwasaki M, Nakahara H, Nakata K, et al. Regulation of proliferation and osteochondrogenic differentiation of periosteum-derived cells by transforming growth factor-beta and basic fibroblast growth factor. J bone Joint Surg Am, 1995,77:543-554.

    6 Koketsu N, Berlove DJ, Moskowitz MA, et al. Pretreatment with intraventricular basic fibroblast growth factor decrease infarct size following focal cerebral ischemia in rats. Ann Neurol, 1994,35:451-457.
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    7 Edelman ER, Nugent MA, Karnovsky MJ. Perivascular and intravenous administration of basic fibroblast growth factor: vascular and solid organ depositon. Proc Natl Acad Sci USA, 1993,90:1513-1517.

    8 Merle PL, Feige JJ, Verdetti J. Basic fibroblast growth factor activates calcium channels in neonatal rat cardiomyocytes. J Biol Chem, 1995,270:17361-17367.

    9 Mattson MP, Cheng B. Growth factors protect neurons against excitotoxic/ischemic damage by stabilizing calcium homostasis. Stroke, 1993,24(12Suppl):Ⅰ 136-140.

    10 Mattson MP, Zhan Y, Bose S. Growth factors prevent mitochondrial dysfunction, loss of calcium homostasis, and cell injury, but not ATP depletion in hippocampal neurons deprived of glucose. Exp Neurol, 1993,121:1-13., http://www.100md.com