右美托咪定对缺血缺氧性脑损伤新生大鼠脑组织中TNF-α、IL-1β、NGF、BDNF表达的影响

李　霞, 程江霞, 鲍　磊, 秦　汉, 罗高平, 彭晓红

(华中科技大学同济医学院附属普爱骨科医院 麻醉科, 湖北 武汉, 430033)



右美托咪定对缺血缺氧性脑损伤新生大鼠脑组织中TNF-α、IL-1β、NGF、BDNF表达的影响

李霞, 程江霞, 鲍磊, 秦汉, 罗高平, 彭晓红

(华中科技大学同济医学院附属普爱骨科医院 麻醉科, 湖北 武汉, 430033)

摘要:目的观察右美托咪定对缺血缺氧性脑损伤(HIBD)新生大鼠皮层和海马组织中损伤因子肿瘤坏死因子(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)及抗损伤因子神经生长因子(NGF)、脑源性神经营养因子(BDNF)表达的影响，初步探讨右美托咪定的神经保护机制。方法将45只7日龄SD大鼠，随机分为3组：假手术组，缺血缺氧组和右美托咪定组。缺血缺氧组和右美托咪定组新生大鼠建立HIBD动物模型，假手术组仅分离左侧颈总动脉，不结扎也不做缺氧处理。右美托咪定组于建立模型后立即按100 μg/kg腹腔注射右美托咪定，假手术组和缺血缺氧组注射等量生理盐水。24 h后全部处死，采用ELISA法检测脑组织中TNF-α、IL-1β、NGF、BDNF水平。结果缺血缺氧组新生大鼠皮层和海马组织中TNF-α、IL-1β、NGF、BDNF水平高于假手术组；右美托咪定组的TNF-α、IL-1β水平低于缺血缺氧组，而NGF、BDN水平则高于缺血缺氧组，差异均具有统计学意义(P<0.05或P<0.01)。结论右美托咪定可保护新生大鼠缺血缺氧后引起的皮层和海马损伤，其作用机制可能与抑制损伤因子TNF-α、IL-1β表达和促进抗损伤因子NGF、BDNF表达相关。

关键词:右美托咪定; 缺血缺氧性脑损伤; 损伤因子; 抗损伤因子

缺血缺氧性脑损伤(HIBD)的临床发病率约占脑血管疾病的70%，新生儿缺血缺氧性脑病(HIE)的高发病率和高致残率已受到广泛关注，但临床上对HIE的治疗仍然缺乏有效的治疗措施[1]。在HIBD的发生发展过程中，炎症反应是造成脑损伤的主要原因之一。其中由单核巨噬细胞产生的TNF-α、IL-1β是引发炎症的主要细胞因子：TNF-α大量产生和释放会破坏机体的免疫平衡，并促进其他细胞因子的释放，进一步加重脑损伤[2]；IL-1β可通过激活胶质细胞，使其释放细胞因子、自由基等参与脑内炎性反应[3]。此外，脑缺血时胶质细胞表达抗损伤因子亦增多，如NGF和BDNF，会在一定程度上保护受伤的脑组织[4-5]。右美托咪定可抗损伤及抗细胞凋亡，对脑损伤的神经细胞有明显的保护作用[6-7]。因此，本研究通过分析右美托咪定对HIBD新生大鼠皮层和海马组织中相关因子表达的影响，初步探讨其神经保护机制。

1材料与方法

1.1实验动物

7日龄SD大鼠45只，体质量13～16 g，由华中科技大学同济医学院实验动物中心提供。

1.2方法

1.2.1分组及动物模型建立：45只新生SD大鼠随机分为3组：假手术组、缺血缺氧组和右美托咪定组，每组15只。缺血缺氧组和右美托咪定组用无水乙醚麻醉，取颈部正中切口，分离左侧颈总动脉，用手术线结扎，缝合颈部伤口, 30 min后置于37 ℃恒温缺氧仓内，吸入8%氧气和92%氮气混合气体2 h, 2 L/min建立HIBD动物模型[8]。假手术组仅分离左侧颈总动脉，不结扎亦不做缺氧处理。右美托咪定组于建立模型后立即按照100 μg/kg腹腔注射盐酸右美托咪定注射液(200 μg/2 mL, 国药准字H20090248, 江苏恒瑞医药股份有限公司)，假手术组和缺血缺氧组注射等量生理盐水。

1.2.2取材及处理：缺氧24 h后，将每组存活的动物断头处死，开颅取左侧脑组织，用预冷的PBS清洗，于显微镜下分离皮层和海马组织，滤纸吸干并称重，剪碎，加入9 mL/g PBS匀浆, 5 000 r/min低温离心10 min, 取上清，置-70 ℃保存。

1.2.3检测方法：应用ELISA试剂盒(伊莱瑞特生物科技有限公司)检测脑组织中损伤因子TNF-α、IL-1β及抗损伤因子NGF、BDNF水平。

1.3观察指标

观察并比较3组新生大鼠皮层和海马组织中的TNF-α、IL-1β、NGF、BDNF水平。

1.4统计学处理

2结果

由于麻醉和手术操作等原因，共7只新生大鼠未达到试验终点：假手术组1只，缺血缺氧组4只，右美托咪定组2只。缺血缺氧组新生大鼠皮层和海马组织中TNF-α、IL-1β、NGF、BDNF水平高于假手术组；右美托咪定组皮层和海马组织中TNF-α、IL-1β水平明显低于缺血缺氧组，而NGF、BDN水平则明显高于缺血缺氧组，差异均具有统计学意义(P<0.05或P<0.01)。见表1。

表1　3组新生大鼠脑组织中TNF-α、IL-1β、NGF、

与假手术组比较，*P<0.05;

与缺血缺氧组比较，#P<0.05，##P<0.01。

3讨论

脑缺血缺氧是一个复杂的病理生理过程[9], 炎症反应的过度激活是脑组织损伤的重要因素。通过对炎症因子的干预，在一定程度上起到神经保护，避免脑损伤加重的作用[10]。右美托咪定是α2肾上腺素受体激动剂，广泛作用于哺乳动物的大脑，位于突触后膜的α2肾上腺素受体被激动后，可产生交感阻滞和镇静镇痛效应，其神经保护作用越来越引起人们的重视[11]。本研究建立新生大鼠HIBD模型，以右美托咪定为干预手段，从分子水平上探讨其对脑组织中损伤因子和抗损伤因子表达的影响。

脑组织缺血缺氧时产生大量的损伤因子，导致脑水肿，改变血脑屏障的通透性，促进炎症细胞进入脑组织，加剧继发性脑损伤[12]。TNF-α在脑组织中过量表达会损伤血管内皮细胞，造成血管内皮细胞形态改变，从而增加内皮细胞的通透性，加速神经细胞的坏死[2]。IL-1β过量表达可能通过多种途径在脑损伤中介导神经元的死亡、缺失，引起继发性脑损害[13]。由神经元和胶质细胞产生的神经营养因子NGF、BDNF，是具有调节神经系统发育、成熟和维持神经功能的蛋白质，可促进缺血灶周围和对侧正常脑组织的神经突起新生和新突触的形成，通过多种作用机制阻断脑缺血时神经元凋亡的发生，对缺血缺氧性脑损伤的神经元具有明显的保护作用[6]。其在脑缺血缺氧损伤后大量表达，是机体启动防御和修复机制的结果，对防止神经功能损失以及促进受损神经细胞修复至关重要。

右美托咪定可抑制中性粒细胞的浸润、聚集和活化，诱导中性粒细胞凋亡，抑制炎症反应，减轻HIBD[14]。本研究发现腹腔注射右美托咪定，不仅能够明显降低HIBD新生大鼠皮层和海马组织中TNF-α、IL-1β水平，而且明显增加皮层和海马组织中NGF、BDNF水平，与王小引等[15]研究结果相似。证实了右美托咪定可诱导HIBD新生大鼠缺血缺氧侧大脑皮层和海马区的抗损伤因子NGF、BDNF过度表达并抑制损伤因子TNF-α、IL-1β过度分泌，进而抑制HIBD的进一步发展。从临床的角度来讲，通过阻断损伤因子的激活和促进抗损伤因子的活化将有助于减轻HIBD，因此右美托咪定将成为治疗脑损伤的有效药物。

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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:彭晓红, E-mai: pxhong01@hotmail.com

基金项目:中国高校医学期刊临床专项资金(11523788)

收稿日期:2015-10-20

中图分类号:R 651.1

文献标志码:A

文章编号:1672-2353(2016)01-013-03

DOI:10.7619/jcmp.201601004