單核細胞移動抑制因子對大鼠創傷性顱腦損傷保護作用研究

丁華敏,秦春霞,馬凱源,孫莉莉，章越凡，李鐵軍,

(1.上海市浦東新區浦南醫院藥劑科,上海 200125；2.安徽中醫藥大學藥學院,安徽 合肥 230012)

顱腦損傷(TBI)是創傷中常見的病癥之一，統計數據表明，TBI發病率位于各類創傷之首，有著較高的病殘率和病死率，嚴重影響人們的身體健康與生活質量。而隨著社會交通的發展，TBI發病率也在逐年攀升。研究證明，TBI誘發的水腫、炎癥和氧化應激等復雜的反應會進一步導致細胞損傷。目前，在臨床中缺乏治療TBI的藥物，至今30多個III期前瞻性臨床試驗均未能獲得令人滿意的結果，無一種藥物具有確切的臨床療效[1]。

單核細胞遷移抑制因子(monocyte locomotion inhibitory factor，MLIF)是由溶組織內阿米巴產生的一種熱穩定性化合物[2](相對分子質量583000)。體內、外研究發現，MLIF可以發揮抗炎和免疫保護作用，對類風濕關節炎、神經損傷、心肌缺血、腦缺血及癡呆具有良好的保護作用。Zhang等[3]證實MLIF通過與核糖體蛋白翻譯延長因子eEF1A1結合而發揮作用。其中，MLIF與eEF1A1結構域的區段1(domain1)結合，抑制腦微血管內皮細胞炎癥黏附分子ICAM-1和VCAM-1的表達，升高eNOS的表達量，改變內皮細胞功能，從而發揮保護作用。MLIF使體循環中NO含量和脂質過氧化物的水平降低，iNOS基因表達降低，同時MLIF提高IL-10和TGF-β的表達，進而發揮神經保護作用[4]。

本課題組前期研究發現MLIF在腦缺血損傷方面能夠發揮顯著的保護作用，MLIF可以降低大鼠/小鼠腦缺血模型中腦梗死面積，能夠抑制細胞黏附因子發揮保護血管的作用，并且可抑制MPO、TNF-α、IL-1β的過量表達。提示MLIF可能具有顱腦損傷保護作用[5]。本實驗采用液壓沖擊法建立大鼠顱腦損傷模型，觀察MLIF對大鼠顱腦創傷的保護作用，探索MLIF可能的神經保護作用機制，為其預防與治療顱腦損傷提供科學依據。

1 材料

1.1 藥物與試劑

MLIF(杭州中肽生化有限公司)；超氧化物歧化酶(SOD)活性檢測試劑盒、丙二醛(MDA)活性檢測試劑盒(碧云天生物技術有限公司)；水合氯醛、4%多聚甲醛(國藥集團化學試劑有限公司)。

1.2 實驗動物

健康成年SD大鼠，雄性，清潔級，體重250～300 g，購自上海斯萊克實驗動物有限公司。實驗前，動物房適應飼養1周，室溫(25±2)℃，相對濕度40%～70%，自由進食和飲水。所有動物實驗過程均符合實驗動物倫理學要求。

1.3 儀器與設備

ALC-FP6型動物液壓沖擊顱腦損傷儀(上海奧爾科特生物科技有限公司)；FA1104型電子分析天平(上海舜宇恒平科學儀器有限公司)；腦立體定位儀(瑞沃德生命科技有限公司)；電熱恒溫鼓風干燥箱(上海精宏實驗設備有限公司)。

2 方法

2.1 大鼠顱腦創傷模型的制備

參照Mcintosh等[6]的實驗方法，采用液壓沖擊法建立大鼠顱腦創傷模型。大鼠稱重，10%水合氯醛腹腔注射麻醉，俯臥于手術臺上，大鼠頭部固定于腦立體定位儀上。大鼠頭頂部去毛，碘酒消毒頭皮。沿正中矢狀線剪開長約1.5 cm的頭皮切口，分離骨膜，暴露顱骨。腦立體定位儀定位選取右側顱頂冠狀縫后2 mm、矢狀縫旁開2 mm處，用牙科鉆磨開一直徑為5 mm的圓形骨窗，保持硬腦膜的完整。將自制打擊管用牙科水泥粘接固定于圓形骨窗上，待打擊管固定牢固后，用37℃生理鹽水將打擊管注滿。待大鼠恢復角膜反射或夾尾反射后，將打擊管與液壓沖擊儀端口連接，調整液壓沖擊儀(強度為2.026×105Pa)進行打擊。然后取下打擊管，消毒、縫合頭皮，將大鼠放回籠中飼養。打擊后瞬間，大鼠出現四肢抽搐，同時有數秒的呼吸抑制現象，表明打擊造模成功。假手術組僅剪開頭皮，分離骨膜，磨出骨窗，不進行液壓沖擊，其余步驟與模型組相同。

2.2 腦組織含水量測定

2.2.1不同給藥劑量下大鼠腦組織含水量測定

實驗大鼠分為5組：假手術組、模型組、MLIF低、中、高劑量組(0.33、1、3 mg/kg)。假手術組、模型組給予等體積的生理鹽水。顱腦創傷后30 min內完成第1次尾靜脈注射給藥。創傷后24 h，水合氯醛麻醉大鼠處死，迅速斷頭取腦，濾紙吸干表面水分，用天平精密稱取濕重，置于110℃烘箱中烘烤24 h至恒重，稱取干重。參考Elliot公式計算：腦組織含水量(%)=(濕重-干重)/濕重×100%。

2.2.2不同給藥時間點大鼠腦組織含水量測定

實驗大鼠分為3組：假手術組、模型組、MLIF(1 mg/kg)組。顱腦創傷后30 min內完成第1次給藥，創傷后每天尾靜脈注射給藥1次，連續7 d。假手術組、模型組給予等體積的生理鹽水。分別于顱腦創傷后1、3、7 d，取出腦組織，測定腦組織含水量。

2.3 血清中超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)含量檢測

大鼠分組及給藥方法同“2.2.2”項。分別于顱腦創傷后1、3、7 d，大鼠取血后離心，分離血清。按照SOD和MDA試劑盒說明書檢測兩者水平。

2.4 腦組織病理學檢查

大鼠分組及給藥方法同“2.2.2”項。分別于顱腦創傷后1、3、7 d，大鼠用10%水合氯醛麻醉，用生理鹽水和4%多聚甲醛心臟灌注后，斷頭取腦，置于4%多聚甲醛中固定24 h。石蠟包埋切片，行HE染色和尼氏染色，觀察腦組織神經元細胞病理形態學變化。

2.5 統計學分析

3 結果

3.1 MLIF對顱腦創傷大鼠的保護作用

3.1.1不同給藥劑量對腦創傷大鼠腦組織含水量的影響

與假手術組比較，模型組大鼠腦創傷后腦含水量顯著增加(P<0.01)，見圖1。MLIF低、中、高劑量組(0.33、1、3 mg/kg)腦含水量與模型組相比明顯降低，具有統計學差異(P<0.01)。MLIF中劑量組(1 mg/kg)腦水腫程度減輕效果最好，故實驗選用MLIF 1 mg/kg劑量進行氧化應激水平和病理學研究。

圖1 不同劑量MLIF對顱腦創傷大鼠腦組織含水量 的影響(-x±s，n=12)**P<0.01，與模型組比較；##P<0.01，與假手術組比較

3.1.2MLIF對大鼠腦創傷不同時間點腦組織含水量的影響

分別于大鼠在腦創傷后1、3、7 d斷頭取腦，創傷后1 d，模型組大鼠腦含水量顯著高于假手術組(P<0.01)；與模型組比較，給予MLIF(1 mg/kg)組大鼠腦含水量顯著降低(P<0.01)。創傷后3 d，模型組腦含水量到達一個高峰，顯著高于假手術組(P<0.01)；MLIF(1 mg/kg)組大鼠腦含水量明顯低于模型組(P<0.01)。創傷后7 d，模型組與MLIF(1 mg/kg)組大鼠腦含水量均下降，差異無統計學意義。結果見圖2。

圖2 大鼠顱腦創傷后不同時間點腦 含水量變化(%)(-x±s，n=8)**P<0.01，與模型組比較；##P<0.01，與假手術組比較

3.2 MLIF對腦創傷大鼠血清中SOD和MDA水平的影響

MLIF對顱腦創傷大鼠血清中SOD和MDA含量的影響結果見圖3。

圖3 MLIF對顱腦創傷大鼠血清中SOD和MDA含量 的影響(-x±s，n=8) A.大鼠血清SOD水平；B.大鼠血清MDA水平*P<0.05， **P<0.01，與模型組比較；##P<0.01，與假手術組比較

創傷后1 d，模型組大鼠血清中SOD含量顯著降低，與假手術組比較(P<0.01)；與模型組比較，MLIF (1 mg/kg)組大鼠血清中SOD含量明顯升高(P<0.05)。創傷后3 d，模型組大鼠血清中SOD含量顯著低于與假手術組(P<0.01)；MLIF(1 mg/kg)組大鼠血清中SOD含量顯著高于模型組，差異具有統計學意義(P<0.05)。創傷后7 d，模型組與MLIF (1 mg/kg)組大鼠血清中SOD含量差異無統計學意義。MDA檢測水平方面，創傷后1 d，模型組大鼠血清中MDA含量顯著升高，與假手術組比較(P<0.01)；MLIF (1 mg/kg)組大鼠血清中MDA含量較模型組明顯降低(P<0.01)。創傷后3 d，模型組大鼠血清中MDA含量明顯高于假手術組(P<0.01)；MLIF (1 mg/kg)組大鼠血清中MDA含量顯著降低，與模型組比較(P<0.05)。創傷后7 d，模型組與MLIF (1 mg/kg)組大鼠血清中MDA含量差異無統計學意義。

3.3 MLIF對腦創傷大鼠腦組織病理損傷的影響

HE染色結果如圖4所示。假手術組：腦組織皮層結構正常，未見出血、水腫及損傷，各細胞層次清楚，排列整齊有序，神經元核仁清晰，無血管擴張現象。模型組：創傷后1 d，創傷灶及其周邊組織發生明顯水腫，神經元和膠質細胞胞體輕微腫脹，可見細胞核固縮或破碎。創傷后3 d，腦創傷灶及其周邊組織水腫加重，神經細胞腫脹進一步加深，胞漿濃染，細胞核固縮及缺失，炎性細胞浸潤。創傷后7 d，神經細胞腫脹明顯減輕，正常細胞數量稍有增多。MLIF(1 mg/kg)組：創傷后1 d，創傷區域組織較模型組水腫程度明顯減輕，神經細胞腫脹減少。創傷后3 d，創傷及周圍組織仍有水腫，但較模型組明顯減輕。部分空泡中央細胞缺失，核固縮程度稍有好轉。創傷后7 d，水腫顯著減輕，神經細胞腫脹好轉。

圖4 HE染色觀察各組大鼠腦組織病理學變化(400×)

3.4 MLIF對腦創傷大鼠腦組織神經元存活的影響

神經組織的基本組成成分主要包括神經細胞和神經膠質細胞。而尼氏體為神經元合成蛋白質的主要場所，因此與神經元的功能發揮關系密切。當各種誘發因素導致神經元受損害變性時，則會通過尼氏體的形狀、大小和數量表現出來。課題組分別對顱腦創傷后1、3、7 d大鼠大腦皮層神經元進行尼氏染色，觀察腦組織神經元細胞形態的改變。從圖5可以看出，假手術組：皮層區神經元形態規則，排列整齊，尼氏小體數量較多，染色均勻，清楚可見。模型組：神經元細胞大量減少，同時可見壞死、核固縮，神經元排列紊亂、無層次感。MLIF(1 mg/kg)組：神經元細胞數量明顯增加，正常形態細胞較模型組稍多，神經元損傷較模型組輕。

4 討論

嚙齒動物模型在TBI研究中最為常見[7]。目前，顱腦創傷主要有4個具體的動物模型廣泛用于研究：流體沖擊傷害(FPI)模型、受控皮質影響(CCI)損傷模型、重物下降沖擊加速度損傷模型和爆炸傷模型。FPI模型復制臨床TBI而無顱骨骨折。FPI可以復制顱內出血、腦腫脹和進行性灰質損害，這些都是人類TBI的病理生理學標志。

腦水腫是臨床常見的病癥，水腫的形成主要是由于血管外液體積聚和水代謝紊亂。目前，腦水腫可以分為兩大類，即細胞毒性(又稱細胞性)水腫或血管源性水腫[8]。事實上，一些研究報告指出，大腦水腫引起的死亡率可能占總死亡率的一半，年輕人群中 TBI 的患病率更高[9-10]。腦水腫會導致細胞腫脹，改變細胞代謝物濃度，從而改變細胞生理學、生物化學和其他細胞功能。腫脹不僅涉及細胞本身而且涉及薄壁組織，從而引起顱內壓迅速增加，導致血管壓縮，組織血流減少，進而損害大腦正常功能[11]。本實驗結果顯示，與模型組相比，MLIF能夠明顯降低腦含水量，減輕腦水腫，從而發揮對顱腦創傷的保護作用。

圖5 尼氏染色觀察各組大鼠腦組織神經元細胞形態(400×)

氧化應激增加是影響創傷后損傷的另一個關鍵因素，因為大腦對游離的自由基高度敏感[12]。在TBI之后，自由基過量產生的幾個潛在來源包括：線粒體呼吸鏈、兒茶酚胺氧化、膜磷脂分解、氧化酶活化、浸潤嗜中性粒細胞、在細胞內和細胞外抗氧化防御系統受到攻擊。目前認為氧化應激是引起TBI后繼發性損傷級聯反應的主要原因。而氧化應激指標SOD和MDA的含量則能反映機體氧化應激的水平[13]。

課題組采用大鼠液壓沖擊法制備大鼠顱腦創傷模型，給予MLIF干預，結果顯示，MLIF能夠降低腦創傷大鼠腦組織含水量，減輕腦水腫；MLIF可以提高SOD活性，減少MDA含量，抑制腦損傷氧化應激反應；并且保護腦組織神經元受損，對腦組織病理損傷有明顯的改善作用；實驗表明，MLIF對顱腦創傷具有保護作用。對于MLIF保護顱腦創傷的具體作用環節和主要作用靶點尚不清楚，還有待深入研究。