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缺血性脑卒中是全球高发病率和高死亡率的主要疾病之一。脑水肿是缺血性脑卒中最大的并发症之一,是大面积缺血性脑卒中患者急性期恶化和死亡的主要原因。星形胶质细胞是脑水肿的重要参与细胞,其与脑血管功能变化,与水转运蛋白的活性改变密切相关,且在脑水肿的稳态中起到重要的作用。高迁移率组1(High-mobility group box 1,HMGB1)/Toll样受体4(Toll-likereceptor4,TLR4)通路作为炎性的标志性通路,在缺血性脑卒中早期脑水肿的病程发展中起了十分重要的作用。HMGB1是炎症级联反应的有效诱导物,主要在胶质细胞上表达,引起神经水肿和诱导巨噬细胞合成肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor α,TNF-α)、白介素-6(inter-leukin-6,IL-6)、白介素 1β(inter-leukin-β,IL-1β),导致炎症细胞的聚集和渗透,同时诱发炎症和一系列继发性组织损伤。因此,在缺血性脑水肿的研究中,星形胶质细胞HMGB1/TLR4通路对AQP4和血脑屏障的影响具有重要的意义。通络清脑方(Tong LuoQingNao,TLQN)是本实验室前期研究用来治疗缺血性脑卒中急性期脑水肿的中药新药,其主要由三七总皂苷(Panax Notoginseng Saponins,PNS)、栀子苷(Geniposide,GE),黄芩苷(Baicalin,BA)三类有效成分组成,对脑缺血的炎性反应有明显的抑制作用,具有缓解脑水肿,能降低水通道蛋白(Aquaporin-4,AQP4)的表达的作用。本课题研究TLQN及其有效组分对星形胶质细胞HMGB1/TLR4炎性通路对AQP4和血脑屏障影响,从而探寻TLQN抑制缺血性卒中脑水肿的作用机制。第一部分通络清脑方对缺血再灌注大鼠脑水肿及星形胶质HMGB1/TLR4通路和血脑屏障的影响目的:应用大鼠脑缺血再灌注模型,观察TLQN及其有效组分对缺血再灌注大鼠急性期脑水肿的影响和对星形胶质细胞HMGB1/TLR4通路及血脑屏障的影响。方法:线栓法复制大鼠脑缺血再灌注模型,随机分为假手术组(Sham),再灌注组(Cerebralischemia-reperfusion,CIR),通络清脑方(TLQN)42mg/kg 组(其中黄芩苷:栀子苷:三七总皂苷=1:12:6),三七总皂苷(PNS)13.3mg/kg组、栀子苷+黄芩苷(BA+GE)26.5mg/kg+2.2mg/kg组,手术当天给药,尾静脉注射给药2d,1次/d。设立再灌注24h、48h为观察期。1.通过体重、神经功能评分、脑干湿重和功能性核磁共振的方法;观察TLQN对脑缺血再灌注大鼠急性期脑水肿的影响;2.采用生化法检测CIR大鼠脑缺血侧皮层和血液中IL-6,IL-1β,TNF-α浓度含量;3.采用Western Blot和免疫荧光的方法,检测TLQN及其有效组分对缺血再灌注大鼠24h,48h皮层AQP4、HMGB1、TLR4、NF-κB、p-NF-κB表达及蛋白水平的变化。4.采用透射电镜和免疫组化的方法,检测TLQN及有效组分对缺血再灌注大鼠细胞肿胀及血脑屏障的影响。结果:1.体重和神经功能评分结果显示,再灌注大鼠出现明显的神经功能缺损症状,TLQN组大鼠神经功能缺损评分在24h,48h明显降低(P<0.05),PNS组和BA+GE组在48h大鼠神经功能缺损评分出现明显降低(P<0.05)。2.脑含水量结果显示:与Sham组相比,缺血再灌注24 h大鼠,脑含水量明显增加(P<0.05);TLQN组大鼠24 h后脑含水量明显降低(P<0.05);再灌注48 h后,TLQN、BA+GE组和PNS组脑含水量明显降低(P<0.05)。核磁共振结果显示:再灌注24h后CIR大鼠大脑海马、胼胝体和前皮层三个区域ADC信号明显降低(P<0.01),TLQN组、PNS组和BA+GE组大鼠前皮层和胼胝体ADC明显高于CIR组(P<0.05),而海马区域有上升趋势(P>0.05)。3.生化检测显示,CIR组大鼠缺血侧大脑皮层IL-6,IL-1β,TNF-α明显上升(P<0.01);分别给予TLQN、PNS、BA+GE,24h和48h干预后,大鼠缺血侧大脑皮层IL-6,IL-1β,TNF-α明显下降(P<0.05)4.免疫荧光结果与Western-Blots相似,与Sham组相比,CIR组大鼠缺血侧大脑皮层AQP4浓度明显升高(P<0.01),GFAP激活(P<0.01),并且HMGB1、TLR4、p-NF-κB也明显上升(P<0.01);分别给予TLQN、PNS、BA+GE,24h和48h干预后,大鼠缺血侧大脑皮层AQP4浓度显著降低(P<0.05);GFAP明显收到抑制(P<0.05),HMGB1、TLR4、p-NF-κB 含量也明显下调(P<0.05)5.透射电镜、GFAP的周长、和免疫组化Claudin-5的检测中显示,TLQN、PNS和BA+GE对缺血再灌注大鼠内皮细胞星形胶质细胞肿胀有明显的缓解作用,并且能够改善血脑屏障的紧密连接使其屏障功能得以修复。第二部分通络清脑方及其有效成分对氧糖剥夺/再复氧(Oxygen-glucose deprivation/Reperfusion,OGD/R)星形胶质细胞神经炎症及HMGB1/TLR4通路的影响目的:应用离体培养人脑星形胶质细胞与星形胶质细胞/微血管内皮细胞共培养实验方法,观察TLQN及单体对OGD/R损伤星形胶质细胞HMGB1/TLR4通路及内皮细胞紧密连接的影响。方法:1.使用正常的星形胶质细胞检测TLQN及其各有效成分(PNS、BA、GE)的药物毒性浓度,以备后续的药效实验做基础。采用CCK-8法检测星形胶质细胞活力,观察细胞形态。2.构建OGD/R细胞模型,氧糖剥夺6h/复氧复糖12h(OGD/R6/12),星形胶质细胞分为正常(Control)组和OGD/R组,药物组(TLQN、PNS、BA、GE)分别在2.5～50 μg/ml进行干预,探索TLQN及单体对OGD/R损伤的星形胶质细胞的药效及给药浓度。采用CCK-8法检测星形胶质细胞活力,观察细胞形态。3.采用生化法检测细胞培养有液IL-6,IL-1β,TNF-α的含量;Western Blot、免疫细胞荧光法检测细胞GFAP、AQP4、HMGB1、TLR4、p-NF-κB表达的变化。4.采用免疫荧光和透射电镜技术,在HA/BMECs共培养体系中发现,检测OGD/R后HA细胞的培养液可降低BMECs细胞的存活率,降低细胞间的紧密连接蛋白Claudin-5、ZO-1和影响细胞内部的影响。结果:1.通过药物毒性结合药效学实验可以看出,TLQN及其有效成分PNS、BA、GE在2.5～50μg/ml浓度内无明显毒性。2.与 OGD/R 后的 HA 细胞对比,TLQN(5μg/mL)和 PNS(10 μg/mL)干预后,细胞活力明显增强(P<0.05)且作用最佳,能够明显改善细胞状态。3.免疫荧光结果与Western-Blots结果相似:1)与Control组相比,OGD/R组HA细胞AQP4浓度明显升高(P<0.01),,并且HMGB1、TLR4、p-NF-KB也明显上升(P<0.01);给予 TLQN(5mg/kg)和 PNS(10mg/kg)干预后,HA 细胞 AQP4 浓度显著降低(P<0.05);HMGB1、TLR4、p-NF-κB含量也明显下调(P<0.01),且加入丙酮酸乙酯(EP)后,抑制了 OGD/R 组 HA 细胞 AQP4、HMGB1、TLR4、p-NF-κB 的表达。4.CCK8结果显示,GD/R后HA细胞外液对BMECs的存活率有显著的降低(P<0.05);免疫荧光结果显示,BMECs细胞间的紧密连接蛋白Claudin-5、ZO-1有明显的下降。在TLQN和PNS干预之后,BMECs的存活率上升,细胞间的Claudin-5、ZO-1的数量增加,上述结果与EP干预后的结果有一致的趋势,表明TLQN具有通过星形胶质细胞抑制内皮细胞损伤的功能。结论:通过体内和体外实验研究表明,基于“神经血管单元”理论,通络清脑可以减轻缺血再灌注大鼠急性期脑水肿,尤其是皮层水肿的作用。其机制是通过星形胶质细胞HMGB1/TLR4通路抑制AQP4表达和星形胶质细胞肿胀,同时减少水肿相关炎性因子IL-1β、IL-6、TNF-α的表达,;通络清脑方通过星形胶质细胞HMGB1/TLR4通路增加内皮细胞的紧密连接程度,改善血脑屏障功能。其作用的有效组分是活血组(三七总皂苷)。