右美托咪定對缺血缺氧性腦損傷新生大鼠腦組織中TNF-α、IL-1β、NGF、BDNF表達的影響

李　霞, 程江霞, 鮑　磊, 秦　漢, 羅高平, 彭曉紅

(華中科技大學同濟醫學院附屬普愛骨科醫院 麻醉科, 湖北 武漢, 430033)

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右美托咪定對缺血缺氧性腦損傷新生大鼠腦組織中TNF-α、IL-1β、NGF、BDNF表達的影響

李霞, 程江霞, 鮑磊, 秦漢, 羅高平, 彭曉紅

(華中科技大學同濟醫學院附屬普愛骨科醫院 麻醉科, 湖北 武漢, 430033)

摘要:目的觀察右美托咪定對缺血缺氧性腦損傷(HIBD)新生大鼠皮層和海馬組織中損傷因子腫瘤壞死因子(TNF-α)、白細胞介素-1β(IL-1β)及抗損傷因子神經生長因子(NGF)、腦源性神經營養因子(BDNF)表達的影響，初步探討右美托咪定的神經保護機制。方法將45只7日齡SD大鼠，隨機分為3組：假手術組，缺血缺氧組和右美托咪定組。缺血缺氧組和右美托咪定組新生大鼠建立HIBD動物模型，假手術組僅分離左側頸總動脈，不結扎也不做缺氧處理。右美托咪定組于建立模型后立即按100 μg/kg腹腔注射右美托咪定，假手術組和缺血缺氧組注射等量生理鹽水。24 h后全部處死，采用ELISA法檢測腦組織中TNF-α、IL-1β、NGF、BDNF水平。結果缺血缺氧組新生大鼠皮層和海馬組織中TNF-α、IL-1β、NGF、BDNF水平高于假手術組；右美托咪定組的TNF-α、IL-1β水平低于缺血缺氧組，而NGF、BDN水平則高于缺血缺氧組，差異均具有統計學意義(P<0.05或P<0.01)。結論右美托咪定可保護新生大鼠缺血缺氧后引起的皮層和海馬損傷，其作用機制可能與抑制損傷因子TNF-α、IL-1β表達和促進抗損傷因子NGF、BDNF表達相關。

關鍵詞:右美托咪定; 缺血缺氧性腦損傷; 損傷因子; 抗損傷因子

缺血缺氧性腦損傷(HIBD)的臨床發病率約占腦血管疾病的70%，新生兒缺血缺氧性腦病(HIE)的高發病率和高致殘率已受到廣泛關注，但臨床上對HIE的治療仍然缺乏有效的治療措施[1]。在HIBD的發生發展過程中，炎癥反應是造成腦損傷的主要原因之一。其中由單核巨噬細胞產生的TNF-α、IL-1β是引發炎癥的主要細胞因子：TNF-α大量產生和釋放會破壞機體的免疫平衡，并促進其他細胞因子的釋放，進一步加重腦損傷[2]；IL-1β可通過激活膠質細胞，使其釋放細胞因子、自由基等參與腦內炎性反應[3]。此外，腦缺血時膠質細胞表達抗損傷因子亦增多，如NGF和BDNF，會在一定程度上保護受傷的腦組織[4-5]。右美托咪定可抗損傷及抗細胞凋亡，對腦損傷的神經細胞有明顯的保護作用[6-7]。因此，本研究通過分析右美托咪定對HIBD新生大鼠皮層和海馬組織中相關因子表達的影響，初步探討其神經保護機制。

1材料與方法

1.1實驗動物

7日齡SD大鼠45只，體質量13～16 g，由華中科技大學同濟醫學院實驗動物中心提供。

1.2方法

1.2.1分組及動物模型建立：45只新生SD大鼠隨機分為3組：假手術組、缺血缺氧組和右美托咪定組，每組15只。缺血缺氧組和右美托咪定組用無水乙醚麻醉，取頸部正中切口，分離左側頸總動脈，用手術線結扎，縫合頸部傷口, 30 min后置于37 ℃恒溫缺氧倉內，吸入8%氧氣和92%氮氣混合氣體2 h, 2 L/min建立HIBD動物模型[8]。假手術組僅分離左側頸總動脈，不結扎亦不做缺氧處理。右美托咪定組于建立模型后立即按照100 μg/kg腹腔注射鹽酸右美托咪定注射液(200 μg/2 mL, 國藥準字H20090248, 江蘇恒瑞醫藥股份有限公司)，假手術組和缺血缺氧組注射等量生理鹽水。

1.2.2取材及處理：缺氧24 h后，將每組存活的動物斷頭處死，開顱取左側腦組織，用預冷的PBS清洗，于顯微鏡下分離皮層和海馬組織，濾紙吸干并稱重，剪碎，加入9 mL/g PBS勻漿, 5 000 r/min低溫離心10 min, 取上清，置-70 ℃保存。

1.2.3檢測方法：應用ELISA試劑盒(伊萊瑞特生物科技有限公司)檢測腦組織中損傷因子TNF-α、IL-1β及抗損傷因子NGF、BDNF水平。

1.3觀察指標

觀察并比較3組新生大鼠皮層和海馬組織中的TNF-α、IL-1β、NGF、BDNF水平。

1.4統計學處理

2結果

由于麻醉和手術操作等原因，共7只新生大鼠未達到試驗終點：假手術組1只，缺血缺氧組4只，右美托咪定組2只。缺血缺氧組新生大鼠皮層和海馬組織中TNF-α、IL-1β、NGF、BDNF水平高于假手術組；右美托咪定組皮層和海馬組織中TNF-α、IL-1β水平明顯低于缺血缺氧組，而NGF、BDN水平則明顯高于缺血缺氧組，差異均具有統計學意義(P<0.05或P<0.01)。見表1。

表1　3組新生大鼠腦組織中TNF-α、IL-1β、NGF、

與假手術組比較，*P<0.05;

與缺血缺氧組比較，#P<0.05，##P<0.01。

3討論

腦缺血缺氧是一個復雜的病理生理過程[9], 炎癥反應的過度激活是腦組織損傷的重要因素。通過對炎癥因子的干預，在一定程度上起到神經保護，避免腦損傷加重的作用[10]。右美托咪定是α2腎上腺素受體激動劑，廣泛作用于哺乳動物的大腦，位于突觸后膜的α2腎上腺素受體被激動后，可產生交感阻滯和鎮靜鎮痛效應，其神經保護作用越來越引起人們的重視[11]。本研究建立新生大鼠HIBD模型，以右美托咪定為干預手段，從分子水平上探討其對腦組織中損傷因子和抗損傷因子表達的影響。

腦組織缺血缺氧時產生大量的損傷因子，導致腦水腫，改變血腦屏障的通透性，促進炎癥細胞進入腦組織，加劇繼發性腦損傷[12]。TNF-α在腦組織中過量表達會損傷血管內皮細胞，造成血管內皮細胞形態改變，從而增加內皮細胞的通透性，加速神經細胞的壞死[2]。IL-1β過量表達可能通過多種途徑在腦損傷中介導神經元的死亡、缺失，引起繼發性腦損害[13]。由神經元和膠質細胞產生的神經營養因子NGF、BDNF，是具有調節神經系統發育、成熟和維持神經功能的蛋白質，可促進缺血灶周圍和對側正常腦組織的神經突起新生和新突觸的形成，通過多種作用機制阻斷腦缺血時神經元凋亡的發生，對缺血缺氧性腦損傷的神經元具有明顯的保護作用[6]。其在腦缺血缺氧損傷后大量表達，是機體啟動防御和修復機制的結果，對防止神經功能損失以及促進受損神經細胞修復至關重要。

右美托咪定可抑制中性粒細胞的浸潤、聚集和活化，誘導中性粒細胞凋亡，抑制炎癥反應，減輕HIBD[14]。本研究發現腹腔注射右美托咪定，不僅能夠明顯降低HIBD新生大鼠皮層和海馬組織中TNF-α、IL-1β水平，而且明顯增加皮層和海馬組織中NGF、BDNF水平，與王小引等[15]研究結果相似。證實了右美托咪定可誘導HIBD新生大鼠缺血缺氧側大腦皮層和海馬區的抗損傷因子NGF、BDNF過度表達并抑制損傷因子TNF-α、IL-1β過度分泌，進而抑制HIBD的進一步發展。從臨床的角度來講，通過阻斷損傷因子的激活和促進抗損傷因子的活化將有助于減輕HIBD，因此右美托咪定將成為治療腦損傷的有效藥物。

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Effect of dexmedetomidine on the expression of TNF-α,IL-1β, NGF, BDNF in neonatal rats with hypoxic-ischemic brain damage

LI Xia, CHENG Jiangxia, BAO Lei, QIN Han, LUO Gaoping, PENG Xiaohong

(DepartmentofAnesthesiology,PuAiOrthopaedicHospitalAffiliatedtoTongjiMedicalCollegeofHuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,Hubei, 430033)

ABSTRACT:ObjectiveTo study the effect of dexmedetomidine on the expression of the damage factors of tumor necrosis factor α (TNF-α), interleukin-1β (IL-1β) and the anti-damage factors of nerve growth factor (NGF), brain derived neurotrophic factor (BDNF), and to discuss the protective molecular mechanisms of dexmedetomidine on neonatal rats with hypoxic-ischemic brain damage (HIBD). MethodsA total of 45 7-day-old neonatal rats were randomly divided into 3 groups: sham-operated group, hypoxic-ischemic group and dexmedetomidine group. Rats in hypoxic-ischemic group and dexmedetomidine group were subjected to establish HIBD models, while rats in sham-operated group were separated the left common carotid artery, but the exposed carotid artery was not ligated and they didn't deal with hypoxic. Dexmedetomidine was immediately injected intraperitoneally into the rats at 100 μg/kg in dexmedetomidine group after hypoxic treatment, and equal saline solution was injected into the hypoxic-ischemic group and sham-operated group. All the rats were killed 24 h after operation, and the levels of TNF-α, IL-1β, NGF, BDNF were measured by enzyme linked immunosorbent assay (ELISA). ResultsThe levels of TNF-α, IL-1β, NGF, BDNF in hypoxic-ischemic group were higher than those in sham-operated group. The levels of TNF-α, IL-1β in dexmedetomidine group were significantly lower than those in hypoxic-ischemic group, while the levelsof NGF, BDNF in dexmedeto-midine group were significantly higher than those in hypoxic-ischem icgroup,the differences were

statistical significance (P<0.05 orP<0.01). ConclusionDexmedetomidine could protect the

cortex and hippocampus damage in neonatal rats with hypoxic-ischemic brain damage, and the potent mechanisms were related to down-regulate the expression of damage factors TNF-α, IL-1β and up-regulate the expression of anti damage factors NGF, BDNF.

KEYWORDS:dexmedetomidine; hypoxic-ischemic brain damage; damage factors; anti-damage factors

通信作者:彭曉紅, E-mai: pxhong01@hotmail.com

基金項目:中國高校醫學期刊臨床專項資金(11523788)

收稿日期:2015-10-20

中圖分類號:R 651.1

文獻標志碼:A

文章編號:1672-2353(2016)01-013-03

DOI:10.7619/jcmp.201601004