头孢曲松预处理对局灶性脑缺血损伤的保护作用和机制研究
脑卒中，是由于脑血管突然破裂或因血管堵塞造成大脑缺血、缺氧引起的脑血管性疾病。其中，缺血性脑卒中患者的发病率高达62.4％，目前已经成为严重威胁我国人口健康的主要杀手之一，每年死于缺血性脑卒中的患者高达150万，平均每15秒就有一例新发病人。目前，临床上针对缺血性脑卒中的治疗主要依赖早期的溶栓治疗，但由于其时间窗有限，多数病人在进行有效治疗前就已经失去最佳治疗时机，最终造成终身残疾或一系列并发症，给家庭和社会造成了巨大负担。因而，研究缺血性脑卒中的发病和损伤机理、寻找可行地预防和治疗途径，是有效控制缺血性脑卒中发病率的关键。 目前针对缺血性脑损伤的研究主要集中在神经兴奋性毒性、氧化应激、细胞凋亡和炎症反应等方向。其中，炎症反应是参与脑缺血再灌注损伤的主要原因之一。大量相关研究表明，在局灶性脑缺血再灌注损伤后，级联炎症反应开始发生，白细胞、星形胶质细胞和小胶质细胞相继激活，大量炎性因子IL-1、IL-1β、IL-6、TNF-α释放浸润脑组织，同时炎症因子聚集在损伤脑组织血管周围，进一步加重脑组织缺血。因此，如何有效抑制炎性细胞激活，进而抑制炎症因子释放、阻断炎性损伤是控制缺血性脑损伤的关键环节。 β-内酰胺类抗生素是一类临床上常用的广谱抗生素，其药理机制已经得到大量临床证实。最新研究表明，β-内酰胺类抗生素如头孢曲松（CTX）不仅具有抗菌作用，而且可以发挥一定的神经保护功效，对抗兴奋性谷氨酸参与损伤的神经系统疾病，如肌萎缩性侧索硬化症（ALS）、中风、脑肿瘤和癫痫等疾病，并证实其可能的机制与上调脑内谷氨酸转运体-1（GLT-1）有关。同时，研究人员观察到脑内相关炎症反应也有不同程度的减轻，IL-6、TNF-α等炎性因子释放减少，使动物模型或患者预后不同程度的得到恢复，提示β-内酰胺类抗生素除了通过GLT-1发挥作用以外，还可以通过减轻炎症损伤发挥一定的神经保护作用。但是，其对胶质细胞活化的影响如何，对主要炎性细胞因子IL-1β有何作用目前尚无证据。 由于胶质细胞是缺血损伤后生成促炎性因子的主要细胞，因此，推测：（1）脑缺血再灌注损伤后，β-内酰胺类抗生素头孢曲松可能部分抑制星形胶质细胞或小胶质细胞的活化，发挥神经保护作用；（2）β-内酰胺类抗生素头孢曲松还可能通过抑制再灌注损伤关键炎性因子IL-1β的释放，减轻脑组织损伤。本研究旨在进一步探讨β-内酰胺类抗生素头孢曲松的神经保护机制。 目的：在大鼠大脑中动脉阻塞（MCAO）模型的基础上，探讨β-内酰胺类抗生素头孢曲松发挥神经保护作用的机制，证实其和炎症细胞激活和炎性因子释放之间的关系，为进一步揭示头孢曲松神经保护作用机制提供新的思路。 方法：72只Sprague Dawley（SD）大鼠随机分为模型组（n=60）和假手术组（Sham，n=12）。模型组又分为对照组（Control，n=30）和头孢曲松腹腔注射预处理组（CTX，n=30）。采用传统的大鼠大脑中动脉阻塞模型（MCAO），通过观察术后大鼠神经功能缺损评分（NDS）和计算脑梗死容积判断脑组织损伤程度，通过免疫荧光染色法观察MCAO术后3h、24h星形胶质细胞、小胶质细胞、神经元和白细胞介素1-β（IL-1β）的表达和分泌情况，通过细胞阳性计数判断胶质细胞的激活情况，通过免疫荧光双标法判断IL-1β的来源；并应用ELISA和Western blot方法分别检测3h和24h脑组织中IL-1β的分泌和变化情况。 结果：大鼠MCAO后24h，与假手术组（17.700±0.153）相比，对照组（8.400±0.349）和头孢曲松预处理组（12.000±0.447）神经功能缺损评分均有不同程度下降。但头孢曲松预处理组较对照组升高（p<0.05），提示头孢曲松预处理可以部分改善神经功能缺损评分。在皮层，头孢曲松预处理组梗死面积为（18.92±1.977）％和对照组梗死面积（32.748±1.802）％相比有所减小，提示头孢曲松预处理可以部分逆转皮层脑梗死容积（p<0.05）。纹状体为梗死核心区，头孢曲松预处理组（4.662±1.259）％和对照组（5.343±0.211）％几乎没有差别（p>0.05）。MCAO后3h，与假手术组（44.020±3.882）相比，对照组（167.300±9.062）和头孢曲松预处理组（83.83±7.578）星形胶质细胞激活数目均有不同程度增高，但头孢曲松预处理组较对照组明显降低（p<0.05），并和IL-1β存在双标，提示损伤早期星形胶质细胞激活并分泌IL-1β，而头孢曲松预处理可部分抑制星形胶质细胞激活。MCAO后3h，与假手术组（1.020±0.041）相比，对照组（3.017±0.076）与头孢曲松预处理组（3.108±0.107）半暗带皮层IL-1β Western blot检测均有不同程度升高，但对照组和预处理组表达水平无明显差别（p>0.05）。在MCAO后24h，与假手术组（42.920±5.791）相比，对照组（138.700±15.700）和头孢曲松预处理组（70.670±10.460）小胶质细胞激活数目均不同程度增高，但头孢曲松预处理组较对照组明显降低（p<0.05），并和IL-1β存在双标，提示MCAO后24h小胶质细胞同样参与IL-1β的分泌，而头孢曲松预处理可部分抑制小胶质细胞激活。MCAO后24h，与假手术组（1.020±0.041）相比，对照组（3.178±0.144）与头孢曲松预处理组（2.195±0.082）Western blot检测半暗带皮层IL-1β表达水平均有不同程度上升，但头孢曲松预处理组较对照组明显减少（p<0.05），提示头孢曲松预处理可以在MCAO后24h部分减少炎性介质表达。与假手术组（13.340±2.893）相比，对照组（69.420±21.630）ELISA检测半暗带皮层IL-1β表达水平和头孢曲松预处理组（32.649±14.040）均升高，但头孢曲松预处理组较对照组明显减少，提示头孢曲松预处理可以降低IL-1β的表达和分泌水平。 结论：通过对大鼠连续5d腹腔注射头孢曲松，可以部分逆转脑梗死容积，提高大鼠神经功能缺陷评分。在损伤早期星形胶质细胞快速激活，释放炎症因子IL-1β介导损伤作用，同时IL-1β表达水平快速升高，头孢曲松预处理对IL-1β的抑制作用并不明显。在损伤发生的24小时候后，小胶质细胞激活并参与炎性损伤，头孢曲松预处理可以部分减少小胶质细胞活化，进而部分抑制IL-1β的分泌，减轻脑组织损伤。
局灶性脑缺血损伤;头孢曲松;抗病机制;实验药理
第四军医大学
硕士
麻醉学
桑韩飞
2012
中文
R743;R965
65
2012-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）