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编号:10290037
内皮素抗血清对低氧缺血脑损伤新生鼠的保护作用
http://www.100md.com 《中华儿科杂志》 2000年第6期
     作者:冯建华 洪文澜

    单位:冯建华(310003 杭州,浙江大学医学院附属儿童医院新生儿科)发;洪文澜(310003 杭州,浙江大学医学院附属儿童医院新生儿科)

    关键词:大鼠;脑缺氧;脑缺血;内皮缩血管肽

    中华儿科杂志000612 【摘要】 目的 探讨内皮素抗血清对低氧缺血脑损伤新生鼠可能的保护作用。方法 应用放射免疫法、硫代巴比妥法及氨基酸自动分析法观察:(1)正常鼠(n=7)及低氧缺血新生鼠(n=8)不同脑组织内皮素(ET)的变化。(2)低氧缺血后不同时间(即刻、60 及120 min,n分别为9,8,8)新生鼠脑内ET的变化及与脑水肿的关系。(3)低氧缺血新生鼠(n=11)脑内ET、丙二醛及兴奋性氨基酸的变化及应用ET抗血清(n=11)后的可能的变化。结果 (1)正常新生鼠不同脑区ET呈不均匀分布,垂体含量最高。低氧缺血组 2 h后 垂体ET含量为(41.7±10.8)pg/mg],大脑皮层次之[(33±7)pg/mg]。(2)低氧缺血新生鼠大脑皮层ET含量明显增高,并与脑水肿呈显著正相关(r=0.954,P<0.01)。(3)与对照组比较,低氧缺血时脑组织丙二醛、谷氨酸、天门冬氨酸及ET明显升高[分别为(208±19)nmol/g、(10.7±1.7)nmol/mg、(3.9±0.8) nmol/mg、(69.7±10.2)pg/mg],而ET抗血清能有效抑制脑丙二醛、天门冬氨酸及ET的产生[分别为(133±22)nmol/g、(2.9±0.3)nmol/mg、(20.2±3.6)pg/mg]。结论 ET参与低氧缺血脑损伤的发病过程,ET抗血清对低氧缺血脑损伤新生鼠起保护作用。
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    Protective effects of anti-ET serum on neonatal rats with hypoxic-ischemic brain damage

    FENG Jianhua, HONG Wenlan.

    Department of Neonatology, Children′s Hospital, School of Medicine, Zhejiang University, Hangzhou 310003, China

    【Abstract】 Objective To explore the possible role of anti-endothelin (ET) serum in neonatal rats with hypoxic -ischemic brain damage. Methods The changes of brain tissue ET, malonicaldehyde (MDA) and excitatory amino acids and possible actions of anti-ET serum in 7 neonatal rats with hypoxic-ischemia and 8 control rats were observed by RIA, TBA and amino acid autoanalysis. Results (1) There were different distributions of ET contents in different brain regions of normal neonatal rats. The highest level was in pituitary. The contents of ET after hyponic-ischemia 2 hours were in the pituitary (41.7±10.8) pg/mg, and (33±7) pg/mg in hypothalamus. (2) Cortex ET contents in neonatal rats with hypoxic-ischemia were significantly higher than those in control rats, and correlated significantly with cerebral edema (r=0.954,P<0.01). (3) Compared with those in controls, the brain tissue MDA, Glu, Asp and ET levels in hypoxic-ischemic group increased obviously (208±19) nmol/g, (10.7±1.7) nmol/mg, (3.9±0.8) nmol/mg and (69.7±10.2) pg/mg, respectively. Anti-ET serum could effectively inhibit the productions of MDA, Asp and ET (133±22) nmol/g, (2.9±0.3) nmol/mg and (20.2±3.6) pg/mg, respectively. Conclusion ET was involved in the development of hypoxic-ischemia in neonatal rats. Anti-ET serum could protect the neonatal rats from hypoxic-ischemic brain damages.
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    【Key words】 Rats; Cerebral anoxia; Cerebral ischemia; Endothelins

    新生儿窒息常常引起低氧缺血脑损伤,病死率和致残率较高,是儿童期智力障碍、脑性瘫痪和癫的重要原因。致病机制尚未完全阐明,目前尚无理想的治疗方法,最近研究表明,窒息新生儿血浆内皮素(endothelin, ET)明显升高,与窒息严重程度相关[1]。为探讨ET在新生儿低氧缺血脑损伤中的致病作用,制备了新生鼠半球性低氧缺血脑损伤模型,观察脑内ET含量及其与低氧缺血脑水肿的关系,同时观察内皮素抗血清对脑损伤的保护作用。

    材料和方法

    一、 动物模型制备和分组

    实验用出生7 d、体重12~22 g的Wistar大鼠(简称鼠),由浙江医科大学实验动物中心提供,内皮素抗血清由解放军总医院东亚免疫研究所提供,内皮素放射免疫药盒为该所产品,其他试剂均为国产分析纯。按Johnston[2] 方法改良。鼠清醒状态下行右颈总动脉结扎术,室温下放置1~2 h后进行低氧处理:将鼠置于37℃恒温的密闭容器中,给以体积浓度为8%的氧和92%的氮混合气体,2 h后取出。
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    实验鼠分3组,各组内再分为实验组和对照组:第1组15只。实验组于低氧后2 h迅速断头取脑,分离出右侧脑大脑皮层、下丘脑、垂体、小脑。对照组不结扎动脉,也不行低氧处理,于相应时间作上述同样处理,留取脑组织作ET测定。第2组34只,实验组于低氧后即刻、60和120 min时分别断头取右侧大脑皮层组织2块,测定皮层含水量及ET含量,对照组同上。第3组43只,抗血清组低氧前向小脑延髓池注入1∶5 000内皮素抗血清8 μl。低氧缺血组低氧前注射等量生理盐水,低氧后2 h取右侧脑组织行丙二醛(MDA)、谷氨酸(Glu)、天门冬氨酸(Asp)及ET测定,同时设立对照组。其中10只鼠进行组织学检查。

    二、 鼠脑组织皮层含水量测定

    将鼠断头处死后,迅速取右大脑皮层分别置于预先称重(管重)的离心管中,称重(湿重)后封口并置于烤箱内干燥24 h左右至恒重,称重(干重),脑含水量按下列公式计算:

    含水量(%)=(湿重-干重)÷(湿重-管重)×100%
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    三、 鼠脑组织ET含量测定

    取右侧脑组织,吸去血迹,称重,尽快放入1 mol/L醋酸 1 ml中略做碾磨,然后在100℃水浴中煮沸10 min,匀浆。4℃ 3 000 r/min离心15 min,取上清液 -20℃保存。采用放射免疫法直接测定[3]

    四、 鼠脑组织MDA测定

    采用硫代巴比妥酸法,测脑组织脂质过氧化终产物MDA含量,以每克脑组织湿重表示。

    五、 鼠脑组织兴奋性氨基酸(EAA)(包括Glu及Asp)测定

    取鼠脑后立即称重,并立即将标本用5%三氯醋酸于冰水环境下制成匀浆,低温离心后将上清液冰冻保存待测,用日立835型氨基酸自动分析仪测定,具体操作步骤按要求进行。
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    六、 统计学处理

    测得数据用均数±标准差(±s)表示,采用t(t′)检验、方差分析及直线相关分析。

    结 果

    一、正常组及低氧缺血组鼠不同区域脑组织ET含量

    对照组各脑区及垂体ET含量呈不均一性分布,垂体ET含量最高,下丘脑次之。低氧缺血组2 h后除小脑外,ET均有不同程度的升高,与对照组比较,差异有非常显著性(P均<0.01)(表1)。

    表1 低氧缺血 2 h脑损伤鼠脑内

    ET含量(±s,pg/mg) 组别
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    鼠数

    (只)

    大脑皮层

    下丘脑

    垂体

    小脑

    对照组

    7

    6.9±0.7

    8.1±1.7

    12.3± 0.8

    5.1±1.8

    低氧缺血组
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    8

    32.6±7.4

    17.7±2.2

    41.7±10.8

    7.2±2.2

    t(t′)值

    9.78*

    9.60*

    7.68*

    2.04

    注:与对照组比较, * P<0.01 二、低氧缺血后不同时间脑皮层含水量及脑组织ET的变化
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    低氧缺血后即刻、60 及120 min时脑含水量明显升高,脑皮层ET含量与皮层含水量变化相一致,呈显著正相关(r=0.954,P<0.01)(表2)。

    表2 低氧缺血脑损伤后不同时间脑皮层含水量及

    ET的变化(±s) 组别

    鼠数(只)

    含水量(%)

    ET(pg/mg)

    对照组

    9

    90.33±0.26
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    7.9±2.1

    低氧缺血组

    即刻

    9

    92.17±0.37*

    15.5±1.9*

    60 min

    8

    91.26±0.19*

    17.8±2.0*

    120 min
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    8

    93.16±0.28**

    36.5±3.3**

    F值

    18.72

    43.54

    注:与对照组比较,*P<0.05,**P<0.01 三、低氧缺血及应用内皮素抗血清后脑组织MDA、Glu、Asp及ET含量的变化

    对照组脑组织可测得一定量的MDA、Glu、Asp及ET。低氧缺血组脑组织MDA、Glu、Asp及ET含量均明显升高;与低氧缺血组比较,除脑组织Glu含量略低,差异无显著性(P>0.05)外,抗血清组MDA、Asp、ET的生成均明显减少(表3)。
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    四、低氧缺血及应用内皮素抗血清后脑组织学变化

    对照组鼠大脑皮层神经元胞浆丰富,突起明显,核结构正常,电镜下核染色质均匀,核膜清晰,线粒体和肌浆网完整。低氧缺血组电镜下见线粒体损伤,嵴缺失,神经元核膜呈锯齿状,结构不清晰,细胞质内有空泡。抗血清组电镜下多数细胞核染色质均匀,仅少数线粒体轻度水肿,细胞质内空泡少。

    表3 低氧缺血及应用内皮素抗血清后脑组织

    MDA、Glu、Asp及ET含量变化(±s) 组别

    鼠数

    (只)

    MDA
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    (nmol/g)

    Glu

    (nmol/mg)

    Asp

    (nmol/mg)

    ET

    (pg/mg)

    对照组

    11

    140±33

    7.1±1.2

    2.6±0.7

    15.5±2.4
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    低氧缺 血组

    11

    208±19*

    10.7±1.7*

    3.9±0.8*

    69.7±10.2*

    抗血清

    组

    11

    133±22**

    9.1±1.8
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    2.9±0.3Δ

    20.2±3.6**

    F值

    45.49

    4.05

    14.81

    21.53

    注:与对照组比较,* P<0.01;与低氧缺血组比较, ** P<0.01,ΔP<0.05讨 论

    ET是1988年日本学者从猪主动脉内皮细胞中分离到的一种血管活性多肽,是迄今所知体内最强的缩血管物质[4]。ET不仅存在于内皮细胞,也广泛分布于中枢神经系统。由于ET不能透过血脑屏障,因而脑内出现的ET只能是脑组织自身合成的。本研究结果表明,ET在脑组织内含量呈不均一性分布,垂体ET含量最高,下丘脑次之。ET作为体内一种神经递质,参与体内多种生理功能的调节,同时也参与许多疾病和应激状态下的病理生理过程。
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    围产期窒息时,由于缺氧缺血等因素,致细胞代谢障碍,脑血管通透性增加,血脑屏障破坏,导致脑组织水分增加,呈现弥漫性脑水肿。本实验结果表明,脑低氧缺血后短时间内便产生脑水肿,而且皮层水肿与ET含量相关,表明ET在低氧缺血脑水肿中起重要作用。

    脂质过氧化参与多种病理过程,本实验发现,低氧缺血组MDA含量明显升高,这可能由两条途径实现:(1)缺血时的能量代谢障碍使ATP分解生成的次黄嘌呤增加。(2)缺血导致细胞膜结构的损伤,使自由基生成增多,同时激活蛋白激酶,使黄嘌呤氧化酶活性增加。后者使增多的次黄嘌呤分解成氧自由基,氧自由基对细胞有较强的攻击作用,引起膜结构中不饱和脂肪酸过氧化,其代谢产物MDA通过促使蛋白交联,聚合反应损伤细胞膜,又增加了自由基的生成[5]。这一恶性循环构成了缺血性脑损伤的重要病理过程。内皮素抗血清能减少MDA的产生,从而保护膜的稳定性,防止膜损伤。

    生理情况下 EEA Glu及Asp作为兴奋性神经递质发挥效应,缺血时过度释放则具有神经毒性作用。EAA的急性毒性作用主要是Na+、Ca2+和水流入细胞内,引起细胞肿胀,更严重的损伤是因高浓度的EAA作用于突触后膜的EAA受体,使大量组织外Ca2+经受体通道流入细胞内,导致胞浆内游离Ca2+浓度异常升高,从而诱发细胞内一系列Ca2+促反应,产生不可逆细胞损伤,甚至引起死亡[6]。因此,减少Glu和Asp释放,抑制或阻断其突触后作用,已成为当前研究的一个热点。本研究揭示内皮素抗血清能减少缺血时脑组织EAA的释放,从而对脑组织起保护作用。
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    总之,ET参与低氧缺血脑损伤鼠的病理生理过程。内皮素抗血清对低氧缺血脑损伤起保护作用。

    基金项目:浙江省自然科学基金资助项目(394207)

    参考文献

    1,冯建华,洪文澜,康曼丽,等.围产期窒息新生儿血浆内皮素水平的变化及其与脑损伤的关系.中国急救医学,1994,14:3-5.

    2,Johnston MV.Neurotransmitter alterations in a model of perinatal hypoxic-ischemic brain injury. Ann Neurol, 1983,13:511-516.

    3,曾强,李振甲,余霞君,等.内皮素的放射免疫分析.解放军医学杂志,1991,16:403-405.
, http://www.100md.com
    4,Yanagisawa M,Kurihara H,Kimura S,et al.A novel potent vasoconstrictor peptide produced by vascular endothelial cells. Nature, 1988,332:411-415.

    5,Ernster L. Biochemistry of rexoxygenation injury. Crit Care Med ,1988,16:747-956.

    6,Melddrum B,Garthwaite J.Excitatory amino acid neurotoxicity and neurodegenerative disease. Trends Pharmacol Sci ,1990,11:379-385.

    (收稿日期:1999-09-20), 百拇医药