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Protective effects of Xinnao Shutong capsule on acute cerebral ischemic injury of multiple infarcts in rats

心脑舒通胶囊对大鼠急性脑缺血损伤保护作用的研究



全 文 :心脑舒通胶囊对大鼠急性脑缺血损伤保护作用的研究
张 锦1,张允岭1,娄金丽1,郑 宏1,刘雪梅2,郝 然2,黄启福2
(1北京中医药大学 东方医院,北京 100078;2北京中医药大学 基础医学院,北京 100029)
[摘要] 目的:观察与分析心脑舒通胶囊对急性脑缺血损伤过程中能量代谢障碍、自由基损伤及炎性因子表
达等关键环节的影响,探讨缺血保护作用机制。方法:健康雄性Wistar大鼠60只,随机分为正常组、假手术组、模
型组、心脑舒通组、西药组,共5组,每组12只。心脑舒通组灌胃给予心脑舒通混悬液,西药组给予阿司匹林加尼
莫地平混悬液,正常组、假手术组及模型组均给予等量蒸馏水。术前3d开始连续灌胃给药10mL·kg-1,每天1
次,至术后3d共7d。采用同种系微栓子体外注入法制备大鼠多发性脑梗死模型,缺血72h后断头取脑,常规HE
染色光镜下观察患侧海马CA1区及皮层病理学改变,免疫组化SABC法染色光镜下观察肿瘤坏死因子α(TNFα)
及白细胞介素1β(IL1β)在海马CA1区及皮层的表达,采用比色法测定海马组织中 Na+K+ATP酶活性、乳酸脱
氢酶(LDH)活力、丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性。结果:心脑舒通胶囊能明显减轻急性多梗大
鼠海马CA1区的病理形态改变,不同程度的减少海马CA1区及皮层神经细胞内TNFα及IL1β表达,显著提高海
马组织中ATP酶活性(P<001)及 LDH酶活力(P<001),能显著提高海马组织中 SOD活性(P<001)、降低
MDA含量(P<001)。结论:心脑舒通胶囊具有一定的缺血损伤保护作用,其机制与改善缺血组织的能量代谢障
碍和自由基损伤,抑制炎性因子过表达,多环节阻抑和调节缺血级联反应有关。
[关键词] 急性脑缺血;能量代谢障碍;自由基损伤;炎性因子;心脑舒通胶囊
[中图分类号]R2855 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2006)23197904
[收稿日期] 20060523
[基金项目] 教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET05
0139)
[通讯作者] 张允岭,Tel:(010)67689634,Email:yunling
zhang2004@yahoo.com.cn
  心脑舒通胶囊其成分为蒺藜总皂苷,临床用于
治疗急性心脑血管缺血性疾患取得了肯定的疗
效[1,2],但对其作用机制有待深入研究。急性脑缺
血损伤的机制十分复杂,涉及能量代谢障碍,自由基
损伤,兴奋性氨基酸毒性,细胞内 Ca2+超载、一氧化
氮的作用以及炎性反应等多种复杂的因素。其中能
量代谢障碍被认为是缺血性神经元损伤的始动因
素[3],自由基损伤是缺血级联反应的重要环节,而
炎性反应则是缺血级联反应研究的新热点。本研究
制备急性多发脑梗死大鼠模型,采用心脑舒通胶囊
作为干预手段,证实其缺血损伤保护作用,并从其对
能量代谢障碍、自由基损伤及炎性因子表达等几方
面的影响探讨其效应机制。
1 材料
11 动物
健康雄性Wistar大鼠60只,体重(300±20)g,
购自北京维通利华实验动物技术有限公司,许可证
编号:SCXK(京)20020003。
12 仪器与试剂
脱水机(德国LEICAASP300),石蜡包埋机(德
国LEICAEG1150H),手动石蜡切片机(德国 LEI
CARM2135);紫外可见分光光度计(英国 Amer
shamBiosciences3300pro);兔抗TNFα多克隆抗
体、兔抗IL1β多克隆抗体、即用型 SABC免疫组化
染色试剂盒、DAB显色试剂盒及黏片剂 POLYL
LYSINE均由武汉博士德生物工程有限公司生产,
ATP酶试剂盒(批号20041210),LDH试剂盒(批号
20050223),MDA试剂盒(批号20050126)及SOD试
剂盒(批号20041214)均由南京建成生物工程研究
所生产,其他常用化学试剂均购自北京化学试剂公
司。
13 药品
心脑舒通胶囊(吉林敖东洮南药业股份有限公
司提供,批号040809)成分为蒺藜总皂苷,每粒含呋
甾皂苷15mg,配成含呋甾皂苷1mg·mL-1的心脑
舒通混悬液,置 4℃冰箱备用。阿司匹林肠溶片
(北京曙光药业有限责任公司生产,批号040921)与
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尼莫地平片(天津市中央药业有限公司生产,批号
040610)二者混合配成含阿司匹林22mg·mL-1、
含尼莫地平0875mg·mL-1混悬液,作为西药对
照药,置4℃冰箱备用。
2 方法
21 分组与给药方法
60只大鼠随机分为正常组、假手术组、模型组、
心脑舒通组、西药组,共5组,每组12只。各给药组
给药剂量均按人与大鼠体表面积换算[4],心脑舒通
组灌胃给予心脑舒通混悬液(呋甾皂苷113mg·
kg-1),西药组给予阿司匹林(100mg·kg-1)加尼
莫地平(250mg·kg-1)混悬液。术前3d开始连
续灌胃给药,10mL·kg-1,每天1次,至术后3d共
7d。正常组、假手术组及模型组均给予等量蒸馏
水。
22 模型建立
模型组、心脑舒通组及西药组均采用同种系微
栓子体外注入法建立大鼠多发脑梗死模型[5]:于大
鼠左心室内采血,置于80℃温箱内完全干燥,研碎
后用200目筛孔过筛,应用时取血栓栓子加生理盐
水制成2mg·mL-1混悬液。实验动物经10%水合
氯醛3μL·g-1体重腹腔注射麻醉后,颈正中切开
皮肤,钝性剥离肌群,暴露右侧颈总动脉、颈外动脉
与颈内动脉,暂时夹闭颈总动脉,于颈外动脉逆行注
入栓子混悬液03mL,推注同时开放颈总动脉,使
栓子通过颈内动脉进入颅内至大脑各动脉,造成多
发性脑梗死,然后结扎颈外动脉,确认无出血后切口
撒适量青霉素钾粉,缝合皮肤后回笼饲养。假手术
组手术方法同上,以等量生理盐水替代栓子混悬液。
23 取材
造模后72h每组大鼠随机各取3只,10%水合
氯醛麻醉后,剪开胸腔,用一次性输液器于大鼠心脏
升主动脉插管灌流,先用37℃预温的肝素化生理盐
水约200mL灌流冲洗血液,然后用4%多聚甲醛约
200mL灌注固定,之后断头取脑,置于4%多聚甲醛
充分固定后制作石蜡切片。其余大鼠直接断头取
脑,摘取右侧海马以生理盐水重量体积比1∶9在冰
浴中匀浆,4℃下3500r·min-1离心10min,取上
清即为10%组织匀浆备丙二醛(MDA)测定,取02
mL10%组织匀浆以生理盐水稀释至1mL制得2%
组织匀浆备乳酸脱氢酶(LDH),ATP酶及超氧化物
歧化酶(SOD)测定。
24 指标检测方法
大鼠大脑冠状面石蜡切片(05μm)后,选择有
海马部位的切片一部分进行常规 HE染色于光镜下
观察海马CA1区及顶颞叶皮层组织形态学改变,一
部分进行免疫组化SABC法染色于光镜下观察肿瘤
坏死因子α(TNFα)及白细胞介素1β(IL1β)在海
马CA1区及顶颞叶皮层的表达。海马组织中 Na+
K+ATP酶活性、LDH活力、MDA含量及 SOD活性
均采用比色法测定,具体操作参照试剂盒说明书进
行。
25 统计学处理
所得数据以 珋x±s表示,应用 SPSS110软件行
单因素方差分析。
3 结果
31 对急性多梗大鼠海马 CA1区、皮层病理形态
学改变的影响
正常组大鼠海马CA1区神经细胞呈多层排列,
且紧密、整齐。神经细胞体呈圆形,核大,核膜清晰,
核仁明显(见图1A)。假手术组大鼠海马 CA1区
神经细胞形态及分布与正常组相比较无明显变化。
模型组大鼠海马CA1区神经细胞数目减少,排列稀
松、不整齐,神经元脱失现象严重,细胞形状不规则,
细胞核固缩、深染(见图1B)。心脑舒通组大鼠海
马CA1区神经细胞数目略有减少,排列不整齐,细
胞形状改变,可见核深染(见图1C)。西药组大鼠
海马CA1区神经细胞数目略有减少,排列较整齐,
可见神经元脱失现象,细胞形状不规则,核深染。
正常组及假手术组大鼠皮层组织结构致密,神
经细胞分层清晰,神经细胞无肿胀,核深染(见图1
D)。模型组大鼠皮层组织结构疏松呈筛网状,梗死
灶周围可见红细胞浸润,神经细胞数目减少,排列无
规则,神经元脱失严重,神经细胞肿胀(见图1E)。
心脑舒通组大鼠皮层神经细胞分层不清晰,可见神
经元脱失现象,神经细胞无肿胀(见图1F)。西药
组大鼠皮层组织结构较疏松,神经细胞数目减少,排
列无序,神经元脱失现象明显,神经细胞无肿胀。
32 对急性多梗大鼠海马、皮层中 TNFα及 IL1β
表达的影响
321 海马 CA1区、皮层的 TNFα表达 海马
CA1区:正常组及假手术组未见 TNFα阳性细胞;
模型组和心脑舒通组神经细胞胞浆内可见明显
TNFα表达;西药组可见 TNFα阳性细胞。皮层:
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图1 对各组急性多梗大鼠海马CA1区、
皮层病理形态学的影响(×200)
A正常组海马CA1区;B模型组海马CA1区;C心脑舒通组
海马CA1区;D正常组皮层;E模型组皮层;F心脑舒通组
皮层
正常组和假手术组偶见 TNFα轻度表达的神经细
胞;模型组神经细胞胞浆内可见明显 TNFα表达;
心脑舒通组和西药组可见 TNFα轻度表达的神经
细胞。
综上,急性多梗大鼠海马 CA1区及皮层神经细
胞胞浆内可见明显TNFα表达,心脑舒通组及西药
组TNFα的表达较模型组有不同程度的减少。
322 海马CA1区、皮层的IL1β表达 海马CA1
区:正常组未见IL1β阳性细胞;假手术组和心脑舒
通组神经细胞胞浆内可见 IL1β轻度表达;模型组
和西药组神经细胞胞浆内可见 IL1β明显表达。皮
层:正常组未见IL1β阳性细胞;假手术组和心脑舒
通组可见IL1β轻度表达的神经细胞;模型组和西
药组神经细胞胞浆内可见IL1β轻度表达。
综上,急性多梗大鼠海马 CA1区神经细胞胞浆
内可见明显 IL1β表达,皮层 IL1β表达较轻;心脑
舒通组及西药组IL1β的表达较模型组有不同程度
的减少。
33 对急性多梗大鼠海马 ATP酶活性、LDH活力
的影响
模型组大鼠海马组织中 Na+K+ATP酶活性、
LDH活力均较假手术组下降,差别均有非常显著意
义(P<001);心脑舒通组及西药组海马组织中
Na+K+ATP酶活性及 LDH活力较模型组有不同
程度的升高,差别均有非常显著意义(P<001)。
结果见表1。
34 对急性多梗大鼠海马 MDA含量、SOD活力的
影响
模型组大鼠海马组织中 SOD活性较假手术组
下降,差别有非常显著意义(P<001);MDA含量
增多,差别有显著意义(P<005)。心脑舒通组和
西药组海马组织中 SOD活性较模型组有不同程度
的升高,而MDA含量较模型组减少,差别均有非常
显著意义(P<001)。结果见表2。
表1 各组大鼠海马ATP酶、LDH活力的比较(珋x±s,n=9)
组别
剂量
/mg·kg-1
Na+K+ATP酶
/μmol·mg-1·h-1
LDH
/U·mg-1
正常   - 2.19±0.08 6.11±0.18
假手术  - 2.07±0.03 6.44±0.18
模型   - 1.70±0.041) 1.42±0.261)
心脑舒通 11.3 3.00±0.032) 3.01±0.092)
西药4) 10.0+25.0 2.12±0.062) 6.42±0.202)
  注:①与假手术组比较1)P<0.01;与模型组比较2)P<0.01;
②4)为阿司匹林10.0mg·kg-1,尼莫地平25.0mg·kg-1(表2同)
表2 各组大鼠海马MDA含量、SOD
活力的比较(珋x±s,n=9)
组别
剂量
/mg·kg-1
SOD
/U·mg-1
MDA
/nmol·mg-1
正常   - 35.69±0.77 0.81±0.07
假手术  - 33.14±0.41 0.84±0.05
模型   - 26.55±0.461) 1.07±0.083)
心脑舒通 11.3 35.29±0.502) 0.63±0.152)
西药4) 10.0+25.0 30.75±0.552) 0.60±0.062)
  注:与假手术组比较1)P<0.01,3)P<0.05;与模型组比较2)P<
0.01
4 讨论
急性脑缺血损伤过程是一个复杂的级联式反
应。组织缺血缺氧致使能量耗竭,引起:①组织无氧
酵解,产生大量乳酸,造成酸中毒;②细胞膜离子泵
衰竭,细胞内K+大量外流,Na+,Cl-及 Ca2+大量流
入细胞内,Cl-和阳离子的进入导致水大量内流,造
成神经元的急性肿胀、崩解,大量 Ca2+在细胞内沉
积,形成钙超载,激发一系列的酶促反应对细胞产生
损害,最终导致神经元死亡;③大量自由基产生同时
伴有自由基清除酶功能降低,启动自由基连锁反应,
加重组织缺血损伤。另外,缺血区许多炎性因子表
达上调,单核细胞浸润,产生炎性反应;在缺血急性
期,一些炎性因子还有促进氧自由基释放、诱发细胞
凋亡等效应,加重组织缺血损伤,形成恶性循
环[6,7]。
不同部位脑组织对缺血反应的敏感程度有差
异,海马(特别是CA1区)及皮层是公认的缺血易损
区,选择海马及皮层来研究中药对急性缺血损伤的
保护作用具有明显的代表意义。典型的脑梗死多伴
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有脑水肿,其高峰出现于发病后的3~5d。因此本
研究选择急性多梗大鼠模型缺血 72h,观察海马
CA1区及皮层的病理形态学改变,进一步从急性脑
缺血损伤的机制为切入点,通过测定海马组织中相
关指标,研究心脑舒通脑缺血保护效应的机制。
实验观察到,急性多梗缺血72h大鼠海马 CA1
区及皮层有明显的缺血性形态改变,如神经细胞数
目减少,排列稀松、不整齐,神经元脱失现象严重,细
胞形状不规则,细胞核固缩、深染。心脑舒通组较模
型组明显减轻,提示心脑舒通胶囊具有明显的脑缺
血保护作用。
实验结果表明,急性多梗脑缺血72h大鼠海马
组织中Na+K+ATP酶活性、LDH活力及SOD活性
明显降低,而 MDA含量升高,TNFα,IL1β表达上
调。心脑舒通可以提高缺血组织中Na+K+ATP酶
活性、LDH活力及SOD活性,减少缺血组织中 MDA
含量,抑制缺血神经元中TNFα,IL1β过表达,提示
心脑舒通对缺血脑组织的保护效应可能是通过改善
缺血组织的能量代谢障碍、减轻自由基堆积及抗脂
质过氧化作用等环节实现的。
实践证明对某一阶段或层次的某些因子进行阻
抑、调控均不能阻断或逆转其缺血损伤过程,因此,中
药对级联反应的多环节阻抑或许是值得研究的方向。
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ProtectiveefectsofXinnaoShutongcapsuleonacutecerebral
ischemicinjuryofmultipleinfarctsinrats
ZHANGJin1,ZHANGYunling1,LOUJinli1,ZHENGHong1,LIUXuemei2,HAORan2,HUANGQifu2
(1DongfangHospital,BeijingUniversityofChineseMedicine,Beijing100078,China;
2BeijingUniversityofChineseMedicine,Beijing100029,China)
[Abstract] Objective:TostudytheefectofXinnaoShutongcapsule(XNST)onenergymetabolismdysfunction,freeradical
injuryandinflammaticfactorsinthecourseofacutecerebralischemicdamage,andtrytorevealthemechanismoftheprotectionagainst
ischemiaMethod:60maleWistarratsweighing280~320gwererandomlydividedintofivegroups:normal,shamoperation,mod
el,XNSTtreatment(XNSTT),andWesternmedicinetreatment(WMT)groupAcutemultiinfarctmodelinratswasinducedbyin
jectingtheembolusofbloodpowderthroughtherightexternalcarotidartery(ECA)intotheinternalcarotidartery(ICA)At72hours
afterischemia,morphologicchangeandtheexpressoftumornecrosisfactorα(TNFα)andinterleukin1β(IL1β)inhippocampus
CA1sectionandcortexwereobserved,biochemicalcriterionsincludingtheactivityofNa+K+ATPase,lactatedehydrogenase
(LDH),superoxidedismutase(SOD),andthecontentofmalondialdehyde(MDA)inhippocampuswereexaminedResult:The
morphologicchangeofhippocampusandcortexinbothXNSTTandWMTgroupswasmilderthanthatinmodelgroupTheactivityof
Na+K+ATPase,LDHandSODinhippocampuswerealsignificantlydecreasedinmodelgroup(P<001),andelevatedinXNST
group(P<001)aswelasinWMTgroup(P<001)ThecontentofMDAinhippocampuswassignificantlyincreasedinmodel
group(P<005),andwasreducedinXNSTgroup(P<005)aswelasinWMTgroup(P<001)Conclusion:Theresultsre
vealthatXNSThastheprotectiveefectagainstcerebralischemicinjuryAnditspossiblemechanismisthatXNSTcanpreventtheup
perpathologicalprocess
[Keywords] acutecerebralischemia;energymetabolismdysfunction;freeradicalinjury;inflammaticfactors;XinnaoShutong
capsule [责任编辑 古云侠]
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