脑损伤大鼠补体C3与脑水肿的动态变化研究

史建国 董亚南 高 军 杜 斌 孟 雷

山东大学附属济南市中心医院神经外科，山东济南 250013

脑的炎性反应是创伤性脑损伤后普遍存在的现象。外伤后脑组织的炎症反应主要包括炎症因子的产生和释放，并由此引起血脑屏障（blood-brain barrier，BBB）的破坏，水肿的形成。激活的补体片段通过多种途径导致和加重继发性脑损害。本实验对补体C3在闭合性颅脑损伤动物模型中的动态变化与脑水肿的关系进行分析。

1 资料与方法

1.1 一般资料

健康、成年清洁级雄性SD大鼠（山东大学医学院动物实验中心提供）共48只，重量200～250 g。单纯随机分成8组：正常组（N）、假伤组（S）、脑损伤后 2、6、24 h、3、5、7 d 8 组，每组6只。

1.2 方法

1.2.1 致伤装置的机械结构 参照高燕等[1]改进Feeney’s自由落体模型装置并制作大鼠脑外伤模型。消毒皮肤，正中切开，剥离骨膜，暴露右顶骨，用牙科钻在冠状缝后1.5 mm，中线旁2.5 mm处钻一直径5 mm骨窗，保持硬膜完整。将撞杆置于硬膜上，用20 g砝码于30 cm高处沿外周导管坠落，撞击撞杆从而撞击硬膜，致右顶叶脑挫裂伤，打击后切口内滴注4万单位硫酸庆大霉素4～5滴（山东益健药业有限公司，H20046418，2 mL∶8万单位），骨蜡封闭骨窗，缝合头皮。假手术组仅开颅窗后用骨蜡封闭，不施加打击。

1.2.2 脑组织含水量测定 大鼠断头后快速剥出全脑，距创伤边缘2 mm处取出脑组织，用电子分析天平（上海衡平仪器仪表厂，型号FA1004）测其湿重，然后放人110℃烤箱烘烤24 h至恒重，取出后冷却10 min后称干重，按下式计算：脑含水量（%）=（湿重-干重）/湿重×100%。

1.2.3 脑组织C3测定 对血肿周围脑组织做冰冻及石蜡切片，免疫组化方法检测C3表达情况，每张切片观察10个高倍（×400）视野，取其均数（图1）。具体操作按北京东亚免疫技术研究所提供的试剂盒进行。

1.3 统计学处理

采用SPSS12.0软件进行单因素方差分析，组间比较采用Duncan检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

脑组织含水量，C3测定结果见表1。

表1 脑组织含水量、C3测定结果（x ± s）

图1 正常大鼠脑组织C3免疫组化（×400）

3 讨论

补体系统是人和某些动物种属在长期的种系进化过程中获得的非特异性免疫因素之一，它也在特异性免疫中发挥效应，它的作用是多方面的。补体系统的生物学活性，大多是由补体系统激活时产生的各种活性物质（主要是裂解产物）发挥的[2]。补体广泛参与机体抗微生物防御反应以及免疫调节，是体内具有重要生物学意义的效应系统和效应放大系统。补体有介导细胞溶解、扩大炎症反应、清除免疫复合物和免疫调节等多种作用。实验和临床研究发现，补体系统的激活在脑外伤后的炎症反应中起重要作用[3]。人体血清中补体含量相对稳定，补体C3在人血补体系统中含量最高 ,在补体激活途径中具有最重要的作用，是重要的炎性介质，其激活产物有C3a、C3b。C3a作用于肥大细胞释放组织胺增加血管通透性，扩张血管，加重组织水肿；C3b具有免疫调理作用[4]。脑内补体主要有星形细胞产生。在创伤性脑损伤中，血清和脑脊液中补体水平都升高，其中机制之一是创伤应激引起脑细胞的严重创伤后的急性相反应（acute phase response，APR）[5]，即机体保护组织免于损伤，激活组织修复过程的链级反应。补体介导的脑损害涉及很多机制，其一是补体激括的3条途径（即经典、旁路、末端激活途径）中任何一条启动补体链均可导致过敏毒素C3a和C5a的产生，C3a和C5a是炎症的潜在调节者，C3a和C5a均能引起炎性细胞因子如TNF-a、IL-1β、IL-6和IL-8等的合成，这些因子一方面介导血脑屏障的损害，另一方面引起脑的APR，加上C5a结合于C5aR也可直接引起APR，因此产生恶性循环加重继发性脑损害[6]。本实验通过免疫组化方法检测脑组织C3表达情况，发现C3变化与脑水肿变化趋势一致，说明补体在脑水肿的病理生理过程中发挥重要作用，了解补体系统在脑损伤中的作用，通过药物抑制补体激活可能为减轻继发性脑损害提供广阔的治疗前景，可改善患者预后，有益于降低脑损伤患者的伤残率和病死率。

[1] 高燕，孙俊谟，田志雄，等.大鼠自由落体脑外伤模型的制作[J].浙江创伤外科，2004，9（10）：283-285.

[2] Morgan BP，Gasque P.Expression of complement in the brain.Role in health and disease[J].Immunol Today，1996，17（10）：461-466．

[3] Hua Y，Xi G，Keep RF，et a1.Complement activation in the brain after experimental intracerebral hemorhage[J].J Neurosurg，2000，（92）：1016-1022．

[4] Morgan BP，Gasque P，Singhrao SK，et al.Role of complemcnt in inflammation and injury in the nervous system[J]. Exp Clin Immunogenet，1997，4（1）：19-23.

[5] Holmin S，Sodtdund J，Bibenfeld P，et al.Intracerebral inflammation after human brain contusion[J].Neuro-surgery，1998，42（2）：291-299.

[6] Lindsberg PT，Olunan J，Lehto T，et al.Complemnt activation in the central nervous system following blood brain harrier damage in man[J].Ann Netrol，1996，40（4）：587-589.