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目的:观察三七总皂苷(PNS)对缺血再灌注损伤后大鼠脑皮层组织丙二醛(MDA)的含量、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)的活性及对线粒体通路第二种天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶激活物(Smac)、凋亡抑制蛋白(XIAP)蛋白表达的影响,探讨PNS对脑缺血再灌注损伤后的保护作用。
方法:48只Wistar雄性大鼠随机分成3组,假手术组(A组)、缺血再灌注组(I/R组)、三七总皂苷治疗组(PNS组)。缺血90分钟,根据再灌注时间不同分为再灌注10h、12h、24h亚组。各组动物给药方法:PNS组腹腔注射1％PNS50mg/kg,每天一次,持续10天;假手术组和缺血再灌注模型组腹腔注射与PNS治疗组等体积的生理盐水10天,于术前1h再注射1次。采用线栓法制备大鼠大脑中动脉局灶缺血再灌注模型,动物饲养及手术温度控制在22℃左右,术前1 d禁食不禁水,经腹腔注射10%水合氯醛麻醉后,仰卧固定于固定器上,取颈正中切口,钝性分离并暴露左侧颈总动脉、颈外动脉、颈内动脉和枕动脉,结扎枕动脉和颈外动脉远心端,在颈外动脉距颈总动脉分叉处3mm打结以供牵拉备用,颈内动脉近端备线,用手术显微镜分离颈内动脉至鼓泡处可见其颅外分支翼腭动脉,并结扎,用动脉夹分别夹闭颈总动脉和颈内动脉,于颈外动脉两线之间剪一切口,将鱼线由此口插入,松开颈内动脉上动脉夹,分别经颈总动脉分叉处、颈内动脉至大脑中动脉,自颈总动脉分叉处距大脑中动脉处算,鱼线插入深度约18-20mm。用备线结扎固定线栓后,松开颈总动脉上的动脉夹,清理手术部位,外留1cm线头,逐层缝合,关闭切口。假手术组大鼠只暴露和分离出颈总动脉、颈外动脉和颈内动脉,不插线栓。栓塞90min后抽出鱼线使其球端回至颈外动脉内,即可恢复大脑中动脉血供进行再灌注。动物回笼饲养,保持大鼠肛温37.5℃,直至动物苏醒,予以神经功能评分。以大鼠手术麻醉清醒后神经功能缺陷评分在1-3分,无蛛网膜下隙出血动物进行实验。0分、4分或死亡剔除,再随机补充。实验取材:于各时间点给予10%水合氯醛腹腔注射麻醉大鼠,打开胸腔、暴露心脏,从左心部插入导管至主动脉,松开双侧止血夹,立即用4%多聚甲醛对大鼠进行在体灌注,直至大鼠心、肝、肺颜色变浅变白,四肢僵硬,然后迅速断头,取脑,除去小脑、脑干及嗅球,在视交叉前后1mm范围切取组织,于4%多聚甲醛中固定24h,采用免疫组织化学染色观察脑皮层组织形态病理学变化;同时检测大鼠脑缺血再灌注不同时间XIAP和Smac阳性细胞数;采用原位末端缺口标记法(TUNEL)检测各组细胞凋亡;上述各组大鼠冰上迅速切去大脑皮层组织后,用冰冷的生理盐水漂洗称重,加入9倍质量的预冷生理盐水,用眼科剪尽快剪碎组织块,放进玻璃匀浆管中进行匀浆。将制备好的10%组织匀浆离心,3000转/min,共计15min,吸取上清,采用硫代巴比妥酸比色法检测MDA的含量和二硫双硝基苯甲酸法检测GSH-PX的活性的检测。
结果:1、各组大鼠脑皮层组织形态病理学改变。HE染色法结果显示:A组的大脑皮层组织结构基本完整,核仁清晰,无明显细胞水肿。I/R组亦可见细胞明显肿胀,细胞核溶解,核仁消失。与I/R组相比,PNS组的细胞受损减轻,形态相对规则。2、神经细胞凋亡情况。结果显示:A组脑组织偶见TUNEL阳性细胞,与A组(5.06±0.04)比较,I/R组可见大量TUNEL阳性细胞数(63.74±3.16)(P＜0.01),随再灌注时间的延长TUNEL阳性细胞数明显增多;给予PNS干预后,与I/R组比较,TUNEL阳性细胞数明显减少(50.66±3.16)(P＜0.01)。3、三七总皂苷对XIAP、Smac蛋白表达的影响。结果显示:胞浆或胞核上见黄染者即为阳性细胞。I/R组中10h XIAP蛋白表达开始增高,12h(31.64±2.62)达高峰,24h开始下降;当给予三七总皂苷治疗后,各时间点XIAP阳性细胞数均明显增多(P＜0.01);缺血再灌注10h后Smac蛋白表达逐渐增高,高峰出现在再灌注24h(72.26±4.52),与I/R组比较,PNS组各组时间点Smac阳性细胞数均明显减少(P＜0.01)。4、三七总皂苷对MDA含量和GSH-PX活性的影响。结果显示:缺血再灌注组随时间的延长,脑组织中MDA含量(0.67±0.04)较A组(0.45±0.04)相比均明显增加(P＜0.01),而GSH-PX活性(8.41±0.27)较A组(11.15±1.45)相比均明显降低(P＜0.01);给予PNS治疗后,与I/R组相比脑组织中MDA含量均明显下降(P＜0.01),而GSH-PX活性均明显增高(P＜0.01)。
结论:大鼠缺血再灌注后,脑组织神经元可见细胞明显肿胀,细胞凋亡数明显增多,当给予PNS干预后细胞受损明显减轻,细胞凋亡数明显减少,大鼠脑组织中MDA的含量明显降低,提高GSH-PX的活性显著提高,说明三七总皂苷对大鼠脑缺血再灌注损伤有一定的保护作用。其机制可能通过促进XIAP并抑制Smac表达保护神经功能,还可能通过拮抗脂质过氧化,减低氧自由基水平来抑制缺血再灌注损伤后的细胞凋亡,发挥保护脑组织的作用。