大鼠全腦缺血再灌注額葉、海馬、丘腦IGF-1的表達

李愛麗 姚建華 朱洪權 (吉林大學第二醫院神經內科，吉林 長春 3004)

IGF-1是神經營養因子家族中的一員，對中樞神經系統具有營養支持作用。然而，在腦缺血再灌注損傷過程中，IGF-1對額葉、海馬、丘腦的動態保護作用如何，目前國內、外尚無此類報道。本文應用免疫組化技術研究全腦缺血再灌注大鼠額葉、海馬、丘腦IGF-1的含量變化，進而探討腦缺血再灌注損傷過程中IGF-1對額葉、海馬、丘腦的動態保護作用。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 選用Wistar老齡大鼠30只，雌性16只，雄性14只，體重420～520 g，月齡10個月以上。假手術組5只;實驗組分為腦缺血15 min組和腦缺血15 min再灌注1 h、6 h、2 d、4 d、9 d 組，每組5 只。

1.2 模型制備 對Pulsinelli-Brierley 4血管阻塞法進行改良，制作全腦缺血再灌注模型。

1.3 試劑與儀器 用4%多聚甲醛固定腦組織，取腦分離出額葉、海馬、丘腦，浸腦組織于相同固定液中48 h，石蠟包埋，免疫組化染色采用ABC法。試劑盒由北京中山生物技術有限公司提供。

1.4 測定指標 以在神經元、間質細胞中出現棕黃色或棕褐色顆粒判斷為陽性細胞。

1.5 統計學分析 采用t檢驗。

2 結果

在對照組，額葉、海馬及丘腦均可見一定水平IGF-1表達。在丘腦，缺血再灌注1 h IGF-1表達即開始增加(P＜0.05)，再灌注6 h IGF-1表達繼續增加(P＜0.01)，再灌注2 d時表達達到高峰(P＜0.01);然后，再灌注4 d時其表達迅速降低(P＜0.05)，并且再灌注9 d時IGF-1表達進一步降低(P＜0.01)。在海馬，再灌注1 h IGF-1表達與對照組間無顯著差異(P＞0.05);再灌注6 h IGF-1表達明顯增加(P＜0.05)，并且于再灌注2 d達到高峰(P＜0.01)，然后IGF-1表達開始快速下降，再灌注4 d時明顯低于對照組(P＜0.05)，并且再灌注9 d時進一步降低(P＜0.01)。在額葉，缺血再灌注1～6 h時IGF-1表達與對照組相比無顯著差異(P＞0.05);再灌注2 d時IGF-1表達出現一過性升高(P＜0.01)，然后IGF-1表達快速減少，再灌注4 d時降至基礎水平(P＞0.05)，再灌注9 d時進一步明顯下降(P＜0.01)。見表1。

表1 大鼠腦缺血再灌注不同時點額葉、海馬及丘腦IGF-1的表達(±s，n=5)

表1 大鼠腦缺血再灌注不同時點額葉、海馬及丘腦IGF-1的表達(±s，n=5)

與對照組比較:1)P＜0.05，2)P＜0.01;不同時間點各實驗組比較:3)P ＜0.05，4)P ＜0.01

28.20±2.17 21.80±1.92 8.40±1.14再灌注1 h 32.60±2.701) 23.60±2.30 8.80±1.30再灌注6 h 35.00±2.552) 26.80±2.591) 9.20±1.48再灌注2 d 43.20±2.772)3) 31.40±3.362)3) 14.60±1.672)3)再灌注4 d 24.00±2.741)4) 18.60±2.071)4) 7.20±0.843)再灌注9 d 11.60±1.522)4) 10.00±1.412)3) 3.40±0.552)3)組別 丘腦 海馬 額葉對照組

3 討論

IGF-1是一種受生長激素調節的單鏈多肽，由70個氨基酸組成，分子量為7 649。中樞神經系統有廣泛的IGF-1表達，以垂體含量最高。目前認為IGF-1的神經保護機制為:①阻止神經細胞凋亡。腦缺血時，某些高濃度神經營養因子可延緩神經細胞凋亡，IGF也有阻止神經元和膠質細胞凋亡的作用〔1〕。②改善微循環。在大鼠腦缺血后立即持續靜脈注射IGF-1(125 μg/kg)60 min，可使腦血管阻力降低 60%〔2〕，改善微循環。③對抗興奮性氨基酸毒性。腦缺血后谷氨酸等興奮性氨基酸在腦組織中的積聚是造成神經元死亡的關鍵因素，IGF-1能有效阻止興奮性氨基酸積聚〔3〕。④防止細胞鈣超載。腦缺血時，由于鈣泵失效或腦內鈣穩定機制失靈均可發揮對神經元的保護作用〔4〕。⑤類似血管內皮生長因子樣作用〔5〕。IGF-1在體內、體外均可促進血管平滑肌細胞增殖，從而營養損傷區神經細胞、減少細胞凋亡。

本實驗結果表明，大鼠丘腦、海馬及額葉存在一定量IGF-1。其作用于中樞神經系統發育成熟的全過程，促進神經元和膠質細胞增生、分化及營養。在丘腦，再灌注1 h IGF-1表達迅速增加，并于再灌注2 d表達呈高峰，說明丘腦IGF-1的神經元保護作用出現較早，即丘腦對缺血具有反應快捷的神經保護機制;再灌注4 d IGF-1表達迅速降低，并于再灌注9 d時表達進一步降低，說明缺血再灌注后期IGF-1的保護作用失代償，即丘腦IGF-1的神經元保護作用持續時間較短。在海馬，缺血再灌注6 h IGF-1表達明顯增強，并且于再灌注2 d達到高峰，說明海馬IGF-1的神經保護作用出現早;再灌注4 d時IGF-1的表達低于對照組，并于再灌注9 d進一步降低說明在缺血再灌注后期海馬缺乏IGF-1的神經保護作用。Hwang等〔6〕研究腦缺血后海馬、齒狀回神經元和膠質細胞內源性IGF-1表達情況，結果表明缺血早期(12～24 h)IGF-1表達增加，且與抑制遲發性神經細胞死亡有關。這些研究結果提示缺血性腦損傷后IGF-1作為一種內源性保護因子，可限制遲發性細胞死亡區域的擴大，并促進功能恢復。在額葉，再灌注2 d時IGF-1表達出現一過性迅速升高，再灌注4 d時IGF-1表達迅速回降到基礎水平，并于再灌注9 d時IGF-1表達進一步降低，說明在缺血再灌注后額葉具有遲發短暫的IGF-1神經保護作用。

有研究〔7〕顯示腦缺血后隨著再灌注時間的延長，凋亡細胞數量明顯增加，且主要發生于半暗區，24～48 h細胞凋亡出現高峰。表明神經元凋亡是一個動態發展過程，這種動態變化為缺血性腦損傷的防治提供了一個時間窗，這提示及時使用IGF-1將對缺血半暗帶神經元凋亡產生干預作用。

1 蘇 軍，章 祥，吳景文.損傷大鼠腦皮層胰島素樣生長因子-1及其受體的表達改變〔J〕.中國臨床康復，2003;7(7):1078-9.

2 Gillespie CM，Merkel AL，Martin AA.Effects of insulin-like growth factor-1 and LR3 IGF-1 on regional blood flow in normal rats〔J〕.J Endocrinol，1997;155(2):351-8.

3 Guan J，Waldvogel HJ，Faull RL，et al.The effects of the N-terminal tripeptide of insulin-like growth factor-1，glycine-proline-glutarnate in different regions following hypoxic-ischemic brain injury in adult rats〔J〕.Neuroscience，1999;89(3):649-59.

4 Beck KD，Powell-Braxton L，Widmer HR，et al.Igf1 gene disruption results in reduced brain size，CNS hypomye lination，andloss of hippocampal granule and striatal parvalbumin-containing neurons〔J〕.Neuron，1995;14(4):717-30.

5 Widenfalk J，Lipson A，Jubran M，et al.Vascular endothelial growth factor improves functional outcome and decreases secondary degeneration in experimental spinal cord contusion injury〔J〕.Neuroscience，2003;120(4):951-60.

6 Hwang IK，Yoo KY，Park SK，et al.Expression and changes of endogenous insulin-like growth factor-1 in neurons and glia in the gerbil hippocampus and dentate gyrus after ischemic insult〔J〕.Neurochem Intern，2004;45(1):149-56.

7 陶 陶，徐 堅.大鼠腦缺血再灌注后神經細胞凋亡的動態變化〔J〕.貴州醫藥，2005;29(7):581-2.