蘆薈多糖對脊髓缺血損傷的神經保護作用

[摘要]目的：探討蘆薈多糖（aloe polysaccharide， AP）對兔脊髓缺血損傷是否有神經保護作用。方法：32只成年雄性新西蘭兔隨機分成4組(每組8只 )，即對照組（C 組）、蘆薈多糖組（A組）、溶劑對照組( V組 ) 及假手術組(S組)。A組在脊髓缺血前30min經耳緣靜脈給予50m·kg-1蘆薈多糖；V組以同樣方式給予等容量生理鹽水；C組僅僅制備脊髓缺血損傷模型，不進行其它處理；S組僅僅暴露腹主動脈，而不阻斷它， 其他處理同C組；兔脊髓缺血模型采用夾閉兔腹主動脈腎下段20min。再灌注后48h， 對所有動物神經功能評分， 然后處死動物取脊髓（L5-7），制作標本行組織病理學觀察。結果：A組的神經功能評分和脊髓前角正常神經細胞數明顯多于C組及V組(P<0.01)；C組及V組的神經功能評分和脊髓前角正常神經細胞數組間無明顯差異(P>0.05)；神經功能評分與其對應脊髓前角正常神經細胞計數之間有顯著相關性（r=0.804，P<0.01）。結論：蘆薈多糖對兔脊髓缺血再灌注損傷有明顯的神經保護作用。

[關鍵詞]蘆薈多糖; 脊髓; 缺血再灌注損傷; 神經保護

[中圖分類號]R6651.2 [文獻標識碼]A [文章編號]1008-6455（2012）03-0410-04

Neuroprotective effect of aloe polysaccharide against spinal cord ischemic injury in rabbits

HENG Liang，ZHANG Xin，QIAN Hong

（1.Department of Teaching and Medical Administration，Tangdu Hospital，The Fourth Military Medical University，Xi’an 710038，Shaanxi，China; 2.Department of Geriatrics， Tangdu Hospital，The Fourth Military Medical University; 3.Department of Orthodontics，Stomatological Hospital，The Fourth Military Medical University）

Abstract: Objective To investigate whether aloe polysaccharide has neuroprotective effect against spinal cord ischemic injury in rabbits. Methods 32 male New Zealands rabbits were randomly assigned to 4 groups ( 8 in each group) as follows: The animals in control group(C)only underwent spinal cord ischemia without pretreatment The animals in aloe polysaccharide group (A) received intravenous infusion of 50m·kg-1 aloe polysaccharide (dissolved in normal saline) 30 min before spinal cord ischemia.The animals in vehicle group(V) received intravenous infusion of the same volume normal saline 30 min before spinal cord ischemia; The animals in sham group underwent only the exposure of the aorta. The spinal cord ischemia was induced for 20min by infrarenal aortic occlusion. Neurologic status was scored at 48 h after reperfusion. Then， all animals were sacrificed and the spinal cords (L5-7) were removed for histopathologic study. Rerults The neurologic function scores and the number of normal neurons of anterior horn of spinal cord in A group were significantly greater than those in C group and V group(P<0.01).The neurologic function scores and the number of normal neurons of anterior horn of spinal cord among C group and V group had no statistical differences(P>0.05).There was a stong correlation between the neurologic function scores and the number of normal neurons in anterior horn of spinal cord（r= 0.804， P<0.01). Conclusion Aloe polysaccharide has a significant neuroprotective effect against spinal cord ischemic injury in rabbits.

Key words: aloe polysaccharide; spinal cord; ischemia and reperfusion injury; neuroprotection

蘆薈屬于百合科多年生肉質草本植物，近年來，國內外對蘆薈的藥用價值進行了廣泛的研究，證實其具有抗腫瘤、調節免疫、促進成纖維細胞生長、抗感染、促進皮膚創傷愈合、延緩皮膚衰老及抗輻射等多種藥理作用[1]。蘆薈多糖（Aloe polysaccharide， AP）是蘆薈重要的活性成分之一，除了具有蘆薈上述的藥理作用外，最近有學者報道，蘆薈多糖對體外培養的神經細胞有保護作用[2]，然而，蘆薈多糖對整體動物模型的神經保護作用仍未見報道。兔脊髓缺血損傷模型是典型的中樞神經損傷模型，廣泛用于篩選藥物的神經保護作用[3]。筆者選取兔脊髓缺血損傷模型，探討蘆薈多糖的神經保護作用。

1 材料和方法

1.1 材料：新西蘭大白兔由第四軍醫大學實驗動物中心提供；蘆薈多糖由第四軍醫大學藥學系制備。

1.2 實驗動物分組：32只成年雄性新西蘭大白兔，體重2～2.5kg，隨機分成4組(n=8)：即對照組（C組）、蘆薈多糖組（A組）、溶劑對照組( V組 ) 及假手術組(S組)。A組在脊髓缺血前30min經耳緣靜脈給予50m·kg-1蘆薈多糖；V組以同樣方式給予等容量生理鹽水；C組僅僅制備脊髓缺血損傷模型，不進行其它處理；S組僅僅暴露腹主動脈，而不阻斷它，其它處理同C組。

1.3 動物模型制作：所有動物術前禁食過夜，自由飲水。參照文獻[4]的方法制作兔脊髓缺血模型。即靜脈注射30mg·kg-1戊巴比妥鈉麻醉動物后，經面罩吸入4L·min-1氧氣，分別經耳動脈及股動脈置管以監測近端動脈壓及遠端動脈壓；普魯卡因局麻開腹，暴露腹主動脈左腎動脈分支下段；于左腎動脈分支點以下1.0cm處，放一環扎裝置，用于阻斷腹主動脈血流造成脊髓缺血。缺血前經耳緣靜脈給予400U肝素。扎閉腹主動脈20min后去除環扎裝置，恢復血流灌注。檢查血管無損傷后關腹。術中持續監測心率、動脈血壓及直腸溫度。用烤燈維持動物體溫37.5℃～38.5℃。分別于扎閉前即刻、扎閉后10min和再灌注后20min經兔耳動脈采血監測PaO2、PaCO2及血糖。

1.4 神經功能評分：在缺血再灌注后48h由一不了解分組情況的觀察者對動物后肢運動神經功能評分。評分參照Tarlov[5]標準，分為五級：O分，后肢完全癱瘓；1分，后肢有微弱運動；2分，后肢可運動，但無法站立或跳躍；3分，可站立或跳躍，但有明顯共濟失調；4分，后肢運動功能完全恢復。

1.5 組織病理學觀察：神經功能評分完畢后，用戊巴比妥鈉30mg·kg-1麻醉動物后，以40g·L-1多聚甲醛經心灌注固定脊髓組織，取腰段脊髓組織（L5-L7），行石臘包埋后切片（6μm厚），HE染色，光鏡下（400×）由一不了解分組情況的觀察者觀察脊髓病理學改變并對脊髓前角正常運動神經元計數。損傷及壞死神經元表現為胞核固縮或溶解，胞質呈嗜伊紅染色，胞質中尼氏體消失；正常神經元表現為多角形結構，胞核結構清晰，胞質中尼氏體存在。病理損傷程度通過計數脊髓前角 (沿中央導水管橫線以前 )正常神經元數來評估。每只動物脊髓前角正常神經元計數為 3張切片計數的均數。

1.6 統計處理：所有生理學參數以均數±標準差（x±s）表示，組間比較采用隨機單位組方差分析；神經功能評分和脊髓前角正常神經細胞計數各組間比較采用非參數的秩和檢驗（Kruskal-Wallis test）， 然后用 Mann-whitney U檢驗進行比較，顯著性水準需用比較次數校正。神經功能評分及脊髓前角正常神經元數之間的相關性分析采用Spearman等級相關分析。

2 結果

2.1 生理學參數：各生理學參數各時間點組間無明顯差異 (P>0.05， 表1)。

2.2 神經功能評分：A組的神經功能評分明顯高于C組及V組(P<0.01)；C組及V組的神經功能評分組間無明顯差異(P>0.05)， (圖1)。

2.3 組織病理學觀察：A組的脊髓前角正常神經細胞數明顯高于C組及V組(P<0.01)；C組及V組的脊髓前角正常神經細胞數組間無明顯差異(P>0.05)(圖2)。C組及V組幾乎未見到前角運動神經細胞，脊髓損傷嚴重，有大量的空泡變性；A組可觀察到形態基本正常的前角運動神經細胞，結構完整，核仁清晰，可見尼氏體；S組為形態正常的前角運動神經細胞（圖3）。

2.4 神經功能評分與脊髓前角正常神經細胞數之間的相關性：分析再灌注48h后神經功能評分與其對應脊髓前角正常神經細胞計數之間的關系，發現兩者之間有顯著的相關性（r=0.804，P<0.01）。

3 討論

3.1 脊髓缺血損傷及其導致的截癱是降主動脈和胸、腹主動脈手術后的嚴重并發癥，這些手術術后即刻或術后數小時可能出現明顯的神經功能障礙，從而影響手術效果并給患者造成巨大的心理和經濟負擔。雖然用大量的外科方法和藥物干預去阻止術后并發癥的發生，但目前仍無一種方法能完全阻止術后截癱的發生[6]。在臨床上，甾體類藥物（比如：甲基強的松龍）仍是防護脊髓缺血損傷的最有效的藥物之一，但是這些甾體激素的副作用問題也比較嚴重（比如：肺炎和敗血癥），限制了它們的臨床應用[7]。因此，尋找神經保護效果好、副作用少的神經保護藥物仍是一項重要的任務。

3.2 蘆薈多糖(Aloe polysaceharide，AP)是蘆薈凝膠部分除去水分以外的主要成分，約占蘆薈凝膠總固體的60%以上。AP是蘆薈的主要活性物質之一，其化學組成及藥理作用日益受到廣泛重視。已有的研究顯示，AP基本結構是由線性的β-(1，4)-D-甘露糖基單元組成的一種長鏈聚合物[8]，不同品種蘆薈中組成多糖的單糖種類及其摩爾比不同，但都顯示較好的促進皮膚創傷愈合、延緩皮膚衰老、促進成纖維細胞生長、抗感染、抗輻射、降血糖、抗腫瘤和調節免疫等多種藥理作用[9]。近年來，發現AP對體外培養的PC12細胞具有保護作用[2]，提示AP可能具有成為新型神經保護藥的潛在價值。

3.3 本次實驗的結果證實，AP能對20min脊髓缺血產生明顯的保護作用。與對照組和溶劑組相比，AP組的神經功能有明顯改善，再灌注48h后對照組有5只兔后肢完全癱瘓，而AP組沒有一只兔后肢完全癱瘓，后肢均能站立或明顯運動。組織病理學結果進一步證實AP能減少脊髓前角神經元的變性和壞死。AP組兔脊髓損傷較輕，而對照組和溶劑組兔脊髓有較嚴重的損傷，表現為組織壞死、核周質腫脹、前角運動神經元空泡變性、尼氏體消失及核溶解。這說明AP對兔脊髓缺血損傷有顯著的神經保護作用。

3.4 本次試驗沒有探討AP神經保護作用機制，以往的研究證實AP具有顯著的抗脂質過氧化和清除自由基的作用[10]；具有明顯的降低血糖的作用和調節免疫作用[11]，AP的上述藥理學作用可能都參與了其神經保護作用，具體的神經保護機制還有待進一步的實驗證實。

3.5 兔脊髓缺血再灌注損傷后，其后肢運動功能的恢復程度受多種因素的影響，如：溫度、血糖、血壓及血氣等，本實驗中，這些因素無統計學差異，因此可以排除這些因素的影響。雖然AP對兔脊髓缺血有較好的神經保護作用，然而在臨床上還未得到檢驗，是否對人脊髓缺血有較好的神經保護作用，還有待進一步的深入研究。

[參考文獻]

[1]Rodríguez Rodríguez E，Darias Martín J，Díaz Romero C.Aloe vera as a functional ingredient in foods[J].Crit Rev Food Sci Nutr，2010，50(4):305-326.

[2]Wu JH，Xu C，Shan CY，et al.Antioxidant properties and PC12 cell protective effects of APS-1， a polysaccharide from Aloe vera var chinensis[J].Life Sci，2006，78(6):622-630.

[3]Celik M，G?kmen N，Erbayraktar S， et al. Erythropoietin prevents motor neuron apoptosis and neurologic disability in experimental spinal cord ischemic injury[J].Proc Natl Acad Sci USA， 2002，99(4):2258-263.

[4]Wang Q，Ding Q，Zhou Y，et al.Ethyl pyruvate attenuates spinal cord ischemic injury with a wide therapeutic window through inhibiting high-mobility group box 1 release in rabbits[J].Anesthesiology，2009，110(6):1279-1286.

[5]Wang Q， Chen Q， Ding Q， et al. Sevoflurane postconditioning attenuates spinal cord reperfusion injury through free radicals-mediated up-regulation of antioxidant enzymes in rabbits[J].J Surg Res，2011，169(2):292-300.

[6]Setacci F，Sirignano P，De Donato G，et al.Endovascular thoracic aortic repair and risk of spinal cord ischemia: the role of previous or concomitant treatment for aortic aneurysm[J].J Cardiovasc Surg (Torino)，2010，51(2):169-176.

[7]Hurlbert RJ. Strategies of medical intervention in the management of acute spinal cord injury[J]. Spine，2006，31(11 Suppl):S16-21.

[8]Leung MY，Liu C，Koon JC，et al.Polysaccharide biological response modifiers[J].Immunol Lett， 2006，105(2):101-114.

[9]Xu C，Ruan XM，Li HS，et al. Anti-adhesive effect of an acidic polysaccharide from Aloe vera L. var. chinensis (Haw.) Berger on the binding of Helicobacter pylori to the MKN-45 cell line[J].J Pharm Pharmacol，2010，62(12):1753-1759.

[10]Yao H，Chen Y，Li S，et al.Promotion proliferation effect of a polysaccharide from Aloe barbadensis Miller on human fibroblasts in vitro[J].Int J Biol Macromol，2009，45(2):152-156.

[11]邢煥煥，朱坤杰.蘆薈多糖的化學及藥理研究進展[J].醫學綜述，2009，15(24):3782-3785.

[收稿日期]2011-11-22 [修回日期]2012-02-01

編輯/張惠娟