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脂蛋白脂酶 (Ifipoprotein lipase,LPL) 是甘油三酯分解代谢的关键酶,具有脂酶活性和分子桥作用,广泛分布于全身多个组织。近年来多项研究表明,在动物脑梗死、脑损伤和周围神经受损的情况下,损伤组织周围的LPL mRNA、蛋白及酶活性出现上调,某些伴LPL活性下降的疾病亦可致神经病变,提示LPL在神经系统中可能具有重要作用,有学者推测LPL是通过促进残余脂质的循环再利用,从而在脑损伤过程中发挥积极作用,但是尚未见有关于大脑LPL蛋白及酶活性的变化对急性脑缺血一再灌注的作用的相关研究。为了解LPL在大脑中的蛋白表达和酶活性以及两者在急性脑缺血一再灌注后不同时点的变化规律,本研究以线栓法建立SD大鼠的一侧大脑中动脉闭塞 (middle cerebral arteryocclusion.MCAO)急性缺血一再灌注模型,通过对脑组织的红四氮唑(2,3,5-triphenyltetrazolium chloride,TTC)染色、细胞化学染色、LPL免疫组织化学反应及LPL酶活性的检测等方法,观察在正常情况下LPL蛋白在大脑中的表达部位、LPL酶活性,以及在急性脑缺血一再灌注后不同缺血时间点大脑LPL蛋白表达的部位和数量、LPL酶活性的变化情况,探讨大脑LPL在急性脑缺血-再灌注中的作用及可能的影响机制。
材料和方法:
选取年龄为20~25周、体重为280~400克的雄性SD大鼠,共82只,随机分为正常对照组(control)、假手术组(sham)、缺血2小时组(Is2h)、缺血4小时组(Is4h)、缺血6小时组(Is6h)、缺血12小时组(Is12h)、缺血24小时组(Is24h)、缺血2小时再灌注2小时组(Is2hRe2h)和缺血4小时再灌注2小时组(Is4hRe2h),共9个组。缺血组采用改良的Longa法建立右侧MCAO短暂脑缺血-再灌注模型,缺血再灌注组分别在缺血2小时、缺血4小时后拔出部分栓线(约1厘米)行再灌注2小时,缺血组的动物不拔栓线,假手术组予结扎右侧颈外动脉,不插栓线。术中予观察大鼠的术前、术中和术后体温、术前及术后血糖等生理指标。在处死大鼠前对其神经体征做神经功能缺损评分(采用Longa5分法),然后按每组的规定时间处死大鼠,每组各取三只分别做新鲜脑组织TTC染色、用酶标仪检测新鲜脑组织LPL酶活性,另外三只行冰冻切片,用作尼氏(Nissle)染色、苏木素-伊红(HE)染色以及检测LPL蛋白免疫组织化学反应。
结果:
1.9个组的大鼠体重,术前、术后血糖,术前、术中、术后体温差异均无统计学意义(P>0.05)。
2.不同时间缺血各组之间的脑梗死体积百分比差异具有统计学意义(P<0.05),Is24h组脑梗死体积百分比比Is2h、Is4h组明显增大(P<0.01,P<0.05),其余各组比较差异没有统计学意义。Is4hRe2h组脑梗死体积百分比明显大于Is2Re2h组(P<0.01)。脑梗死体积百分比越大,神经功能缺损评分越高,两者呈正相关(r=0.947,P<0.001)。缺血各组之间的神经功能缺损评分差异亦具有统计学意义(P<0.01)。
3.在正常的大鼠中,LPL免疫组化反应显示皮层、海马及纹状体都分布有丰富的LPL蛋白。皮层、海马区域LPL蛋白免疫阳性细胞计数明显多于纹状体区域(P<0.001,P<0.05),皮层、海马区域LPL蛋白免疫阳性细胞计数差异无统计学意义(P>0.05)。毛细血管内皮亦有表达LPL蛋白。
4.Is4h、Is6h、Isl2h组病灶侧的皮层LPL蛋白免疫阳性细胞计数均高于正常对照组(P<0.01);而Is2h、Is24h组与正常对照组比较差异无统计学意义(P>0.05)。缺血再灌注组病灶侧皮层LPL蛋白免疫阳性细胞计数高于正常对照组(P<0.05)。Is2hRe2h、Is4hRe2h组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。Is2hRe2h组病灶侧LPL蛋白免疫阳性细胞计数高于Is2h组(t=4.745,P=0.009),Is4h与Is4hRe2h组之间LPL蛋白免疫阳性细胞计数没有统计学意义(P>0.05)。病灶侧的皮层LPL蛋白免疫阳性细胞计数与缺血时间呈正相关(r=0.650,P<0.05),从缺血4小时开始升高,缺血6小时达高峰,维持到缺血12小时后逐渐下降,缺血24小时回复至正常水平。
5.除Is2h组外,其余缺血组两侧大脑LPL酶活性的差值均高于正常对照组(P<0.05)。不同时间缺血各组之间的两两比较差异均无统计学意义(P>0.05)。Is2hRe2h、Is4hRe2h组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。Is2h与Is2hRe2h组、Is4h与Is4hRe2h组之间LPL酶活性比较差异没有统计学意义(P>0.05)。两侧大脑LPL酶活性的差值与缺血时间呈正相关(r=0.704,P<0.001)。从缺血4小时开始升高,缺血6小时升高最明显,随缺血时间延长酶活性逐渐下降,缺血24小时逐渐平稳,但仍高于正常水平。
6.病灶侧大脑皮层LPL蛋白免疫阳性细胞数与神经功能缺损评分呈正相关(r=0.398,P<0.05)。两侧大脑LPL酶活性的差值与神经功能缺损评分呈正相关(r=0.609,P<0.01)。
结论:
1.正常情况下,大脑LPL蛋白主要分布于大脑皮层、海马,其次为纹状体。神经细胞、毛细血管内皮均有LPL蛋白的表达。
2.脑缺血后病灶侧大脑LPL蛋白表达增多,主要位于梗死病灶的皮层周边区,随缺血时间的延长呈上升趋势。缺血再灌注后病灶侧大脑LPL蛋白表达增多3.脑缺血后病灶侧LPL酶活性升高,随缺血时间的延长呈上升趋势。缺血再灌注后病灶侧LPL酶活性也升高。
4.脑缺血早期再灌注使LPL蛋白表达升高,缺血4小时后再灌注对LPL蛋白表达可能没有影响;再灌注可能对LPL酶活性没有影响。
5.脑缺血后LPL蛋白表达增加及酶活性升高的程度可能反映脑组织缺血的严重程度,病灶侧LPL蛋白表达越多,LPL酶活性升高越多,脑组织缺血可能越严重。