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(TNFα)
及白细胞介素1β(IL1β)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TNFα及IL1β表达,显著提高海
马组织中ATP酶活性(P<001)及 LDH酶活力(P<001),能显著提高海马组织中 SOD活性(P<001)、降低
MDA含量(P<001)。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]R2855 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2006)23197904
[收稿日期] 20060523
[基金项目] 教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET05
0139)
[通讯作者] 张允岭,Tel:(010)67689634,Email: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
11 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)20020003。
12 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TNFα多克隆抗
体、兔抗IL1β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 POLYL
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。
13 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22mg·mL-1、
含尼莫地平0875mg·mL-1混悬液,作为西药对
照药,置4℃冰箱备用。
2 方法
21 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113mg·
kg-1),西药组给予阿司匹林(100mg·kg-1)加尼
莫地平(250mg·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。
22 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03mL,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。
23 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02
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。
24 指标检测方法
大鼠大脑冠状面石蜡切片(05μm)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(TNFα)及白细胞介素1β(IL1β)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。
25 统计学处理
所得数据以 珋x±s表示,应用 SPSS110软件行
单因素方差分析。
3 结果
31 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1A)。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1B)。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1C)。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1E)。
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1F)。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。
32 对急性多梗大鼠海马、皮层中 TNFα及 IL1β
表达的影响
321 海马 CA1区、皮层的 TNFα表达 海马
CA1区:正常组及假手术组未见 TNFα阳性细胞;
模型组和心脑舒通组神经细胞胞浆内可见明显
TNFα表达;西药组可见 TNFα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 TNFα轻度表达的神经细
胞;模型组神经细胞胞浆内可见明显 TNFα表达;
心脑舒通组和西药组可见 TNFα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TNFα表达,心脑舒通组及西药
组TNFα的表达较模型组有不同程度的减少。
322 海马CA1区、皮层的IL1β表达 海马CA1
区:正常组未见IL1β阳性细胞;假手术组和心脑舒
通组神经细胞胞浆内可见 IL1β轻度表达;模型组
和西药组神经细胞胞浆内可见 IL1β明显表达。皮
层:正常组未见IL1β阳性细胞;假手术组和心脑舒
通组可见IL1β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IL1β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 IL1β表达,皮层 IL1β表达较轻;心脑
舒通组及西药组IL1β的表达较模型组有不同程度
的减少。
33 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<001);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<001)。
结果见表1。
34 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<001);MDA含量
增多,差别有显著意义(P<005)。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<001)。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,TNFα,IL1β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TNFα,IL1β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。
[参考文献]
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管病杂志,2001,9(1):62.
ProtectiveefectsofXinnaoShutongcapsuleonacutecerebral
ischemicinjuryofmultipleinfarctsinrats
ZHANGJin1,ZHANGYunling1,LOUJinli1,ZHENGHong1,LIUXuemei2,HAORan2,HUANGQifu2
(1DongfangHospital,BeijingUniversityofChineseMedicine,Beijing100078,China;
2BeijingUniversityofChineseMedicine,Beijing100029,China)
[Abstract] Objective:TostudytheefectofXinnaoShutongcapsule(XNST)onenergymetabolismdysfunction,freeradical
injuryandinflammaticfactorsinthecourseofacutecerebralischemicdamage,andtrytorevealthemechanismoftheprotectionagainst
ischemiaMethod:60maleWistarratsweighing280~320gwererandomlydividedintofivegroups:normal,shamoperation,mod
el,XNSTtreatment(XNSTT),andWesternmedicinetreatment(WMT)groupAcutemultiinfarctmodelinratswasinducedbyin
jectingtheembolusofbloodpowderthroughtherightexternalcarotidartery(ECA)intotheinternalcarotidartery(ICA)At72hours
afterischemia,morphologicchangeandtheexpressoftumornecrosisfactorα(TNFα)andinterleukin1β(IL1β)inhippocampus
CA1sectionandcortexwereobserved,biochemicalcriterionsincludingtheactivityofNa+K+ATPase,lactatedehydrogenase
(LDH),superoxidedismutase(SOD),andthecontentofmalondialdehyde(MDA)inhippocampuswereexaminedResult:The
morphologicchangeofhippocampusandcortexinbothXNSTTandWMTgroupswasmilderthanthatinmodelgroupTheactivityof
Na+K+ATPase,LDHandSODinhippocampuswerealsignificantlydecreasedinmodelgroup(P<001),andelevatedinXNST
group(P<001)aswelasinWMTgroup(P<001)ThecontentofMDAinhippocampuswassignificantlyincreasedinmodel
group(P<005),andwasreducedinXNSTgroup(P<005)aswelasinWMTgroup(P<001)Conclusion:Theresultsre
vealthatXNSThastheprotectiveefectagainstcerebralischemicinjuryAnditspossiblemechanismisthatXNSTcanpreventtheup
perpathologicalprocess
[Keywords] acutecerebralischemia;energymetabolismdysfunction;freeradicalinjury;inflammaticfactors;XinnaoShutong
capsule [责任编辑 古云侠]
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