IL-10對腦出血大鼠HSP70、caspase-3表達的影響*

蔣國紅，黃良國，施迎兵

(遵義醫學院附屬醫院神經內科，貴州遵義 563003)

腦出血(intracerebral hemorrhage,ICH)是人類的常見病和多發病，其以較高的發病率、致殘率和病死率嚴重地影響著人類的健康。細胞凋亡是出血性顱腦損傷的重要機制之一[1]。胱天蛋白酶3(caspase-3)是目前已知的促凋亡蛋白，在細胞凋亡過程中起關鍵作用[2]；而熱休克蛋白70(heat shock proteins 70，HSP70)則作為一種細胞內源性保護蛋白，發揮著抑制細胞凋亡的作用。本實驗擬探討白細胞介素10(interleukin-10，IL-10)對這兩種蛋白在腦出血大鼠腦內表達的影響，為臨床治療腦出血提供新思路。

1 材料與方法

1.1實驗動物 健康SD大鼠96只，清潔級，雌雄不拘，體質量250～300 g，由第三軍醫大學大坪醫院動物中心提供[許可證號SCXK(渝)2007-0005]。實驗大鼠隨機分為正常組(N組，n=6)，模型組(M組，n=30)，IL-10低劑量組(L組，n=30)，IL-10高劑量組(H組，n=30)。除正常組外，其余各組分為造模后6 h、12 h、1 d、3 d及7 d 這5個時間點，每個時間點隨機選擇6只大鼠進行檢測。

1.2主要儀器與試劑 大鼠腦立體定位儀(日本SETAGAYA-KU.TOKY)，圖像處理顯微鏡(德國LEICA-DM 1000)，石蠟切片機(德國LEICA-RM-2145)，IL-10(英國PeproTech EC公司)，VII型膠原酶(美國Sigma BioScience公司)，caspase-3及HSP70試劑盒(北京博奧森生物技術有限公司)。

1.3方法

1.2.1模型制備和給藥方法 實驗大鼠術前12 h禁食，4 h禁水，用10%水合氯醛(0.3 mL/100 g)腹腔注射麻醉，俯臥位固定于立體定位儀。局部消毒后“T”字形剪開顱頂皮膚，按《大鼠腦立體定位圖譜》定位尾狀核[3]，向大鼠右側尾狀核緩慢注入0.5 μL膠原酶，留針10 min后緩慢撥出穿刺針，縫合皮膚，局部消毒。待動物蘇醒后，放回籠內飼養，給予正常進食進水，保持室溫37 ℃左右。N組不做任何處理。其余各組造模成功后，M組術后3 h以1 mL生理鹽水腹腔注射，以后每天1次； L組術后3 h將IL-10(5 μg/kg)加生理鹽水至1 mL腹腔注射，以后每天1次；H組術后3 h將IL-10(30 μg/kg)加生理鹽水至1 mL腹腔注射，以后每天1次。

1.2.2神經功能缺損評分 在各組相應時間點采用平衡木行走測試進行神經功能缺損評分[4]。該項目評分標準共分為6個等級。0分：大鼠能跳上平衡木并在上面移動而不會掉下； 1分：大鼠能跳上平衡木并在上面移動，掉下概率小于或等于50%；2分：大鼠能跳上平衡木并在上面移動，掉下概率大于50%；3分：在健側肢體幫助下能跳上平衡木，但受累的癱瘓肢體不能幫助其向前移動；4分：大鼠在平衡木上不能移動，但不會掉下；5分：將大鼠放在平衡木上即會掉下。評分越高，神經功能缺損越重。

表1 M、L、H組大鼠不同時間點神經功能缺損評分比較分,n=6)

▲:P<0.01,與M組比較；☆:P<0.05,☆☆:P<0.01,與L組比較。

表2 各組不同時間點HSP70陽性細胞數表達比較個，n=6)

-：表示此項無數據；▲:P<0.01,與M組比較；☆:P<0.05,☆☆:P<0.01,與L組比較。

表3 各組不同時間點caspase-3陽性細胞數個，n=6)

-：表示此項無數據；▲：P<0.05,▲▲：P<0.01，與M組比較；☆☆:P<0.01,與L組比較。

1.2.3檢測方法 在相應時間點用水合氯醛麻醉大鼠，快速斷頭取腦。沿穿刺針道冠狀面自上向下切開至尾狀核處，可見血腫灶。以穿刺點為中心，冠狀面取厚度5 mm腦組織置于4%多聚甲醛液中固定4 h，脫水后石蠟包埋。以血腫灶為中心制作厚度為4 μm水平位腦組織切片待測。HSP70和caspase-3免疫組織化學染色嚴格按照說明書步驟進行。在高倍光鏡下(×400)，每張切片計數血腫周邊不重疊5個視野陽性細胞數，計算平均值。

2 結 果

2.1神經功能缺損評分 造模1、3、7 d 后，L組與H組大鼠神經功能缺損評分均明顯低于M組(P<0.01)；造模1、3、7 d后，H組大鼠神經功能缺損評分明顯低于較L組(P<0.05，P<0.01)。見表1。

2.2IL-10對血腫周圍組織HSP70表達的影響 N組血腫周圍組織HSP70表達很少，其余3組造模6 h后HSP70表達即有增加，造模1 d達高峰，之后逐漸下降，造模7 d后仍有較高表達。造模12 h及1、3、7 d后，H組HSP70表達高于L組及M組(P<0.05,P<0.01)。造模6、12 h后，L組HSP70表達與M組比較差異無統計學意義(P>0.05)；造模1、3、7后，L組HSP70表達明顯高于M組(P<0.01)。見表2，封2圖1～4。

2.3IL-10對血腫周圍組織caspase-3表達的影響 caspase-3在N組表達很少，其余3組造模6 h后表達開始增加，造模1 d達高峰，之后逐漸下降。造模12 h后，H組與L組caspase-3表達水平均低于M組(P<0.05，P<0.01)；H組與L組之間比較差異均無統計學意義(P>0.05)；造模1、3、7 d后， D、L、H 3組間兩兩比較差異均有統計學意義(P<0.01)。見表3，封2圖5～8。

3 討 論

IL-10是重要的炎癥抑制因子，在體內存在多種活性。近年來研究表明IL-10參與了神經細胞凋亡過程[5]，可為神經損傷修復提供適宜的微環境[6]，具有神經保護作用[7]。既往研究多集中于缺血性腦血管病方面，對出血性顱腦損傷研究較少。顱腦出血后導致的損傷機制復雜，其組織損傷是多因素參與、多途徑進行的復雜過程，目前仍缺乏有效的治療方法。腦出血后會引起系統性的抗炎反應，誘導IL-10水平升高，對腦微循環起保護作用[8]，但應激產生的IL-10不足以抑制腦出血后繼發炎癥反應及凋亡的有害作用[4]。本研究通過應用外源性IL-10治療腦出血大鼠，觀察IL-10對HSP70、caspase-3表達的影響，探討IL-10對出血性腦損傷的腦保護作用及其機制。

HSP是一個龐大的糖蛋白超基因家族，具有分子伴侶、調控細胞周期和參與應激等廣泛的生物學功能，對缺血性損傷有保護作用[9]，其中HSP70在應激條件下合成最為迅速。正常情況下，HSP70 mRNA在細胞內有穩定表達，但很快被降解，所以正常腦組織中HSP70 mRNA及蛋白質含量極少。在腦出血等應急狀態下，當其他蛋白合成受抑制時，HSP70表達反而增加[10]。

本研究發現，在腦出血早期HSP70 及caspase-3均有較高表達，1 d達高峰，此后逐漸降低。陽性細胞的細胞核及胞質中均可見到棕黃色、棕色或棕褐色顆粒。應用IL-10進行干預后，HSP70表達更明顯，且有量效關系，而caspase-3表達則相反。這表明IL-10與HSP70及caspase-3的表達存在密切關系。高表達的HSP70除起到分子伴侶及對抗內源性損傷因子毒性而起到腦保護作用外，抑制神經細胞凋亡也是其重要的腦保護機制[11]。HSP70可通過抑制蛋白激酶c-jun氨基末端激酶(c-jun N-terminal kinase,JNK)和P38的活性，抑制capase-3表達，干擾細胞色素C與凋亡蛋白酶激活因子-1(apoptosis protease activating factor-1，Apaf-1)結合，阻斷凋亡小體的形成，從而抑制細胞凋亡[12]。說明HSP70抗凋亡作用可能是通過抑制caspase-3活性實現的。

近年來研究表明，caspase家族在凋亡過程中起重要作用。已有許多證據表明腦細胞缺血死亡與caspase-3活化有關。在細胞凋亡過程中caspases-3處于核心位置，認為caspase-3是caspase級聯瀑布下游最關鍵的凋亡蛋白酶，caspase-3的激活可以認為是細胞凋亡的標志[13]。本研究發現，應用IL-10干預后各組caspase-3水平自12 h起開始降低，且隨IL-10劑量增大下降更顯著。這提示腦出血后IL-10升高可能使caspase-3表達受到抑制，減少神經細胞凋亡，從而起到促進神經功能恢復，保護神經細胞的作用。IL-10對caspase-3抑制作用可能表現為兩方面：(1)IL-10可通過上調HSP70表達來抑制caspase-3表達，從而減少細胞凋亡，起到神經保護作用；(2)IL-10可以直接抑制caspase-3誘導的細胞凋亡，認為IL-10是一種有效的caspase-3抑制劑，可以抑制caspase-3活性[14]，并通過阻止caspase-3參與由興奮性氨基酸誘導的細胞凋亡[15]。

神經功能恢復是腦出血治療的最終目標，也是評價藥物療效的重要指標。本研究大鼠行為學評分結果表明，應用IL-10干預后1、3、7 d L組及H組大鼠運動功能較M組明顯改善，而IL-10高劑量組改善更明顯，其分值隨治療時間的延長而逐漸下降，此變化趨勢與HSP70表達增加及caspase-3表達下降的變化結果相吻合。表明應用IL-10可通過上調HSP70表達及抑制caspase-3表達，減少腦出血后神經細胞凋亡，從而顯著降低腦出血后神經功能評分，促進腦出血后神經功能恢復。這可能是IL-10對出血性腦損傷的保護作用機制之一。

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