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编号:10278672
山莨菪碱对沙土鼠脑缺血后延迟性神经元死亡的影响*
http://www.100md.com 《中国药理学通报》 1999年第4期
     作者:陈 群 曾因明 许鹏程 王士雷 范建伟

    单位:(徐州医学院附属医院麻醉科.江苏省麻醉学重点实验室,徐州 221002)

    关键词:脑缺血; ATP;纹状体;多巴胺;山莨菪碱

    中国药理学通报990425

    摘要 目的 研究山莨菪碱对沙土鼠脑缺血后海马延迟性神经元死亡的影响并探讨其与纹状体多巴胺和 ATP含量变化的关系。方法 制备沙土鼠前脑缺血再灌注模型,脑缺血10 min。32只沙土鼠随机分为假手术组、脑缺血组、脑缺血再灌注组和山莨菪碱组。应用病理检查判断脑缺血后延迟性神经元死亡情况,高效液相测定纹状体ATP和多巴胺的含量。结果 脑缺血组沙土鼠纹状体ATP和多巴胺含量明显低于假手术组。在再灌注60 min时,山莨菪碱组沙土鼠纹状体多巴胺和ATP含量明显高于脑缺血再灌注组[多巴胺:(5.9±1.0) vs (3.5±1.4)mg.kg-1,P<0.01; ATP:(0.82±0.12) vs (0.62±0.10)mmol.kg-1, P<0.05]。山莨菪碱组沙土鼠脑缺血后海马CA1区延迟性神经元死亡数目明显少于脑缺血再灌注组。结论 山莨菪碱可明显减少沙土鼠脑缺血后延迟性神经元死亡数目,机制可能与其减少脑缺血再灌注期间纹状体多巴胺释放和促进ATP含量恢复的作用有关。
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    中国图书分类号 R 743.3 ; R 971;R 977.3

    文献标识码 A 文章编号 1001-1978(1999)04-0366-03

    Effect of anisodamine on delayed neuronal death after

    forebrain ischemia in gerbils

    CHEN Qun, ZENG Yin-Ming, XU Peng-Cheng, WANG Shi-Lei, FAN Jian-Wei

    (Dept of Anesthesiology, Jiangsu Provincial Key Laboratory of Anesthesiology,Affiliated Hospital of Xuzhou Medical College, Xuzhou 221002)
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    ABSTRACT AIM To study the effect of anisodamine on delayed neuronal death (DND) and to investigate the relationship between DND and the changes of ATP, DA(dopamine) contents in striatum during forebrain Ischemia/reperfusion in gerbils. METHODS To prepare the model of forebrain ischemia/reperfuison in gerbils and the insult time was 10 min. 32 gerbils were divided into 4 groups, Sham-operated group, cerebral ischemic group, cerebral ischemia/reperfusion group and anisodamine group. The DND was assessed by histological examination, and the content of ATP and DA in striatum was determined by high performance liquid chromography(HPLC). RESULTS The contents of ATP and DA in striatum in cerebral ischemic group was much lower than those in sham-operated group. However, the content of ATP and DA in striatum in anisodamien group by the end of 60 min was significantly higher than those in cerebral ischemia/reperfusion group, [DA:(5.9±1.0) vs (3.5±1.4)mg.kg-1, P<0.01; ATP:(0.82±0.12) vs (0.60±0.10)mmol.kg-1, P<0.05]. Anisodamine could also remarkably reduce the DND in hippocampal CA1 sector. CONCLUSION Anisodemine can decreased DND after cerebral ischemia in gerbils, and the mechanism may be related to its role of inhibiting DA release and quickening the restoration of ATP content in striatum.
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    KEY WORDS cerebral; ischemia; ATP; DA; striatum; anisodamine

    脑缺血后脑细胞外液中多巴胺(dopamine,DA)水平增高,而在脑缺血前耗竭纹状体内DA,则可减轻脑缺血再灌注损伤,说明脑缺血后纹状体内DA释放是导致脑缺血再灌注损伤的重要原因之一[1]。近来研究发现脑缺血再灌注期间纹状体内DA释放与纹状体ATP耗竭和细胞内Ca2+超载有关。文献报道,山莨菪碱(anisodamine,AN)可减轻脑缺血再灌注期间细胞内Ca2+超载程度[2],因此我们推测山莨菪碱可能有减少脑缺血再灌注期间纹状体DA释放和减轻相应的脑缺血再灌注损伤的作用。脑缺血后海马CA1区锥体细胞延迟性死亡(delayed neuronal death, DND)数目常作为判断脑缺血再灌注损伤严重程度的指标[3],本实验即研究山莨菪碱对脑缺血后DND的影响并探讨其与纹状体内DA和ATP含量变化的关系。
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    1 材料和方法

    1.1 试剂和药品 山莨菪碱为杭州民生制药厂生产,批号950103。ATP、ADP、AMP和DA标准品购自Sigma公司,其余试剂均为国产AR级。

    1.2 动物模型 沙土鼠,50~60 g,♀♂不拘。腹腔内注射戊巴比妥钠(45 mg.kg-1)麻醉。分离并阻断双侧颈总动脉造成前脑缺血10min,然后恢复脑血流开始再灌注[3],假手术组仅分离双侧颈总动脉但不阻断。本实验以脑电呈等电位作为脑缺血的标志,脑电极用自凝牙托粉固定于前囟后,中线旁2mm处,参考电极置于中线。因为脑温变化可明显影响脑缺血再灌注损伤的严重程度,又因为鼓膜温度与脑温最为接近,因此,本实验监测鼓膜温度反映脑温并控制沙土鼠鼓膜温度于37℃±0.2℃以避免与脑温不一致对实验结果的影响[4]

    1.3 动物分组 32只沙土鼠随机分为假手术组(Sham-opreated group,Sh)、脑缺血组(cerebral ischemia group,Is)、脑缺血再灌注组(cerebral ischemia-reperfusion group,Ir)和山莨菪碱组(anisodamine group,An),每组8只。20mg.kg-1山莨菪碱在脑缺血后由腹腔给予[2],Ir组和Sh组给等量生理盐水(NS)作对照。Is组沙土鼠在脑缺血10 min,其余各组在再灌注60min时分别处死,冰面上分取纹状体,液氮冷冻,-75℃冰箱保存,分批测定ATP和DA。另有18只沙土鼠也分为Sh、Ir和An 3组,每组6只,用于病理检查。An组20 mg.kg-1山莨菪碱除在脑缺血后立即给予外,在脑缺血后d1和d2天晨还继续给予,Sh和Ir组在相应时间给予等量生理盐水。沙土鼠于脑缺血后d 7处死作病理检查以判断DND。
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    1.4 纹状体ATP、ADP、AMP含量测定 高效液相紫外检测器法[5]。纹状体称重,加冷0.4 mmol.L-1的高氯酸制成10%匀浆,9000×g离心15min。取上清液0.4 ml加入3 mol.L-1的K2CO3溶液0.04 ml调pH至中性,4℃,4000×g离心5min,取上清液10 μl进样。高效液相(SY5000型,美国)条件:色谱柱ODS-C18;流动相:0.1mol.L-1磷酸盐缓冲液(pH 6.0),流速1ml.min-1。紫外检测波长254 nm。

    1.5 纹状体DA含量测定 高效液相加电化学检测器法[6]。脑组织称重后,0.1mol.L-1高氯酸匀浆,15000×g离心15min,取上清液10 μl进样。高效液相条件:色谱柱ODS-C18,前面加预柱,电化学检测器(L-ECD-6A型,日本),氧化电压+0.75 mV。流动相:0.1mol.L-1柠檬酸,0.1mol.L-1乙酸钠,含EDTA 13μmol.L-1,辛烷磺酸钠1mmol.L-1,流速1ml.min-1
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    1.6 病理检查 在脑缺血后d7,沙土鼠再次戊巴比妥钠麻醉,经主动脉插管灌注生理盐水20ml,继以40mg.L-1的福尔马林100ml,然后断头取脑,再在40mg.L-1的福尔马林中浸泡固定,在囟门后1.7mm处石腊切片,厚5μm。高倍镜(40×10)计数海马CA1区内核膜完整,核仁清楚的存活锥体细胞数目,结果以各组海马CA1区存活锥体细胞数占假手术组海马CA1区锥体细胞数目的百分数表示[3]

    1.7 统计学处理 所有数据均以±s表示,应用组间t检验进行统计学处理。

    2 结果

    2.1 纹状体ATP、ADP、AMP含量变化 Is组脑缺血10min ATP含量降低至Sh组的0.20(P<0.01)。在再灌注60min时,Ir组ATP含量恢复至Sh组的0.64,而An组恢复至Sh组的0.84,An组ATP含量的恢复程度高于Ir组(P<0.05)。在再灌注60min时,An组腺苷酸池的含量高于IR组(P<0.01),见表1。
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    Tab 1 The changes of ATP、ADP、AMP contents in

    striatum following forebrain ischemia/reperfusion

    in gerbils(mmol.kg-1±s,n=8)

    ATP

    ADP

    AMP

    ATP+ADP+AMP

    Sh

, http://www.100md.com     0.90±0.24

    0.77±0.30

    1.22±0.36

    2.89±0.37

    Is

    0.21±0.06**

    0.46±0.18

    1.10±0.18

    1.77±0.40**

    Ir

    0.62±0.10**
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    0.36±0.19

    0.88±0.16

    1.86±0.48**

    An

    0.82±0.12#

    0.53±0.17

    1.04±0.26

    2.39±0.29#

    Sh:sham-operated group; Is: ischemic group; Ir: ischemia/reperfusion group; An: anisodamine group. Anisodamine 20mg.kg-1 was ip after forebrain ischemia. **P<0.01,compared with Sh; #P<0.05,compared with Ir
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    2.2 纹状体DA含量变化(mg.kg-1) Is组脑缺血10 min纹状体DA含量为(2.0±0.5),明显低于Sh组的(6.6±0.7)(P<0.01)。在再灌注60 min时,Ir组DA含量恢复为(3.5±1.4),但明显低于An组的(5.9±1.0)(P<0.01),说明山莨菪碱可减少脑缺血再灌注期间纹状体内DA的释放。

    2.3 病理结果 脑缺血d7,在Ir组海马CA1区仅见零星几个核膜完整,核仁清楚的锥体细胞(0.07±0.04);而在An组,核膜完整,核仁清楚的锥体细胞数目明显多于Ir组(0.46±0.11)(P<0.05),也就是说An组沙土鼠脑缺血后DND的数目明显少于Ir组,说明山莨菪碱有减少沙土鼠脑缺血后DND的作用。

    3 讨论

    海马CA1区的锥体细胞对脑缺血最为敏感,即使短暂的前脑缺血也能导致大量的锥体细胞死亡,并且这些细胞的死亡往往从脑缺血后24~48h开始,7d左右才逐渐稳定,所以被称为延迟性锥体细胞死亡。目前,脑缺血后海马CA1区锥体细胞DND数目已被作为判断脑缺血再灌注损伤严重程度的指标之一[3,7]。本实验发现,ip山莨菪碱20mg.kg-1明显减少沙土鼠脑缺血后DND,提示山莨菪碱有减轻脑缺血再灌注损伤的作用。
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    Globus等[8]研究发现,脑缺血再灌注期间纹状体内DA释放增加为导致脑缺血再灌注损伤的重要原因之一,并且本实验也发现,山莨菪碱在减少海马CA1区锥体细胞DND的同时,还减少纹状体多巴胺的释放,这提示山莨菪碱可能通过减少纹状体DA释放而减少沙土鼠脑缺血后的DND。但应注意的是,本实验仅测定了再灌注60min时纹状体DA的含量,并未测定再灌注d2,d4,d7时各组纹状体内DA的含量,因此,对脑缺血后纹状体DA含量变化和DND的确切关系以及山莨菪碱对他们的影响还有待下一步的深入研究。脑缺血后纹状体DA释放增加导致脑缺血再灌注损伤的机制至今还不清楚,可能与以下因素有关。①脑缺血后过度增高的DA通过氧化脱氨基作用产生大量的超氧阴离子(.O-2)和过氧化氢(H2O2)。H2O2与Fe2+反应生成具有高度生物活性的羟自由基(OH.)。OH.可氧化细胞脂质、蛋白和核酸导致细胞功能障碍,最终死亡。②过多的DA释放,增高脑代谢率,加剧脑细胞能量的供需失衡,加重细胞功能障碍。③干扰多巴胺能神经的生理功能等[8,9]
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    正常情况下,纹状体释放的多巴胺主要由纹状体主动重吸收,但此过程需消耗ATP。在脑缺血期间,纹状体内ATP含量明显下降,且与纹状体内多巴胺减少的程度相一致,提示脑缺血期间纹状体内多巴胺含量减少主要是由于ATP耗竭致DA主动重吸收障碍所致[1]。但在再灌注期间,实验发现纹状体内ATP含量的恢复程度明显高于DA含量恢复的程度,提示除ATP影响纹状体DA含量外,在再灌注期间还存在其他影响因素。Ahn等[1]认为在再灌注期间纹状体多巴胺含量释放增加主要与脑缺血后脑细胞内Ca2+超载,激发脂质过氧化致细胞膜和贮存多巴胺的囊泡膜损伤,通透性增加,导致大量DA从囊泡内漏出所致。彭新奇等[2]研究表明,ip山莨菪碱20mg.kg-1可减轻脑缺血再灌注期间脑细胞内Ca2+超载的程度,本实验发现山莨菪碱能减少脑缺血再灌注期间纹状体DA释放,提示山莨菪碱可能通过减少脑缺血再灌注期间细胞内的Ca2+超载而减少DA释放。
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    以上结果表明,ip山莨菪碱20mg.kg-1能明显减轻沙土鼠脑缺血后的DND,其机制可能与其减少脑缺血再灌注期间纹状体DA释放和促进ATP含量恢复的作用有关。

    *江苏省卫生厅科研基金资助课题,No Z9717

    作者简介:陈 群,男,32岁,博士;

    曾因明,男,62岁,博士生导师,中华麻醉学会副主任委员

    参考文献

    1 Ahn SS, Blaha CD, Alkire MT et al. Biphasic striatal dopamine release during transient ischemia and reperfusion in gerbils. Stroke, 1991;22(5):674~9
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    2 彭新奇, 可 君. 3种莨菪类药物在大鼠急性前脑缺血再灌注损伤中的作用. Acta Pharmacologica Sinica, 1992;13(4):357~8

    3 Nurse S, Corbett D. Direct measurement of brain temperature during and after intraischemic hypothermia: correlation with behavioral, physiological, and histological endpoints. J Neurosci, 1994;14(12):7 726~34

    4 陈 群, 曾因明, 张 林et al. 脑缺血再灌注期间脑电功率谱改变及亚低温对其的影响. 中华麻醉学杂志, 1999; 19(3):175~7

    5 Ichord RN, Kirsch JR, Helfaer MA et al. Age-related differences in recovery of blood flow and metabolism after cerebral ischemia in swine. Stroke, 1991;22(5):626~34
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    6 Takagi N, Tsuru H, Yamamura M, Takeo S. Changes in striatal dopamine metabolism after microsphere embolism in rats. Stroke, 1995;20(10):1 101~6

    7 陈 群, 曾因明, 王士雷. 巴曲酶对脑缺血后沙土鼠海马锥体细胞延迟性坏死的影响. 中国药理学通报, 1998;, 14(6):522~4

    8 Globus MY-T, Ginsberg MD, Harik SI et al. Role of dopamine in ischemic striatal injury: metabolic evidence. Neurology, 1987;37(11):1 712~9

    9 Kil HY, Zhang J, Piantadosi CA. Brain temperature alters hydroxyl radical production during cerebral ischemia/reperfusion in rats. J Cere Blood Flow Metab, 1996;16(1):100~6

    1998-11-18收稿,1999-04-03修回, 百拇医药