大鼠全腦缺血再灌注額葉、海馬、丘腦IGF-1的表達(dá)

李愛麗 姚建華 朱洪權(quán) (吉林大學(xué)第二醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，吉林 長(zhǎng)春 3004)

IGF-1是神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子家族中的一員，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有營(yíng)養(yǎng)支持作用。然而，在腦缺血再灌注損傷過(guò)程中，IGF-1對(duì)額葉、海馬、丘腦的動(dòng)態(tài)保護(hù)作用如何，目前國(guó)內(nèi)、外尚無(wú)此類報(bào)道。本文應(yīng)用免疫組化技術(shù)研究全腦缺血再灌注大鼠額葉、海馬、丘腦IGF-1的含量變化，進(jìn)而探討腦缺血再灌注損傷過(guò)程中IGF-1對(duì)額葉、海馬、丘腦的動(dòng)態(tài)保護(hù)作用。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 選用Wistar老齡大鼠30只，雌性16只，雄性14只，體重420～520 g，月齡10個(gè)月以上。假手術(shù)組5只;實(shí)驗(yàn)組分為腦缺血15 min組和腦缺血15 min再灌注1 h、6 h、2 d、4 d、9 d 組，每組5 只。

1.2 模型制備 對(duì)Pulsinelli-Brierley 4血管阻塞法進(jìn)行改良，制作全腦缺血再灌注模型。

1.3 試劑與儀器 用4%多聚甲醛固定腦組織，取腦分離出額葉、海馬、丘腦，浸腦組織于相同固定液中48 h，石蠟包埋，免疫組化染色采用ABC法。試劑盒由北京中山生物技術(shù)有限公司提供。

1.4 測(cè)定指標(biāo) 以在神經(jīng)元、間質(zhì)細(xì)胞中出現(xiàn)棕黃色或棕褐色顆粒判斷為陽(yáng)性細(xì)胞。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

在對(duì)照組，額葉、海馬及丘腦均可見一定水平IGF-1表達(dá)。在丘腦，缺血再灌注1 h IGF-1表達(dá)即開始增加(P＜0.05)，再灌注6 h IGF-1表達(dá)繼續(xù)增加(P＜0.01)，再灌注2 d時(shí)表達(dá)達(dá)到高峰(P＜0.01);然后，再灌注4 d時(shí)其表達(dá)迅速降低(P＜0.05)，并且再灌注9 d時(shí)IGF-1表達(dá)進(jìn)一步降低(P＜0.01)。在海馬，再灌注1 h IGF-1表達(dá)與對(duì)照組間無(wú)顯著差異(P＞0.05);再灌注6 h IGF-1表達(dá)明顯增加(P＜0.05)，并且于再灌注2 d達(dá)到高峰(P＜0.01)，然后IGF-1表達(dá)開始快速下降，再灌注4 d時(shí)明顯低于對(duì)照組(P＜0.05)，并且再灌注9 d時(shí)進(jìn)一步降低(P＜0.01)。在額葉，缺血再灌注1～6 h時(shí)IGF-1表達(dá)與對(duì)照組相比無(wú)顯著差異(P＞0.05);再灌注2 d時(shí)IGF-1表達(dá)出現(xiàn)一過(guò)性升高(P＜0.01)，然后IGF-1表達(dá)快速減少，再灌注4 d時(shí)降至基礎(chǔ)水平(P＞0.05)，再灌注9 d時(shí)進(jìn)一步明顯下降(P＜0.01)。見表1。

表1 大鼠腦缺血再灌注不同時(shí)點(diǎn)額葉、海馬及丘腦IGF-1的表達(dá)(±s，n=5)

表1 大鼠腦缺血再灌注不同時(shí)點(diǎn)額葉、海馬及丘腦IGF-1的表達(dá)(±s，n=5)

與對(duì)照組比較:1)P＜0.05，2)P＜0.01;不同時(shí)間點(diǎn)各實(shí)驗(yàn)組比較:3)P ＜0.05，4)P ＜0.01

28.20±2.17 21.80±1.92 8.40±1.14再灌注1 h 32.60±2.701) 23.60±2.30 8.80±1.30再灌注6 h 35.00±2.552) 26.80±2.591) 9.20±1.48再灌注2 d 43.20±2.772)3) 31.40±3.362)3) 14.60±1.672)3)再灌注4 d 24.00±2.741)4) 18.60±2.071)4) 7.20±0.843)再灌注9 d 11.60±1.522)4) 10.00±1.412)3) 3.40±0.552)3)組別 丘腦 海馬 額葉對(duì)照組

3 討論

IGF-1是一種受生長(zhǎng)激素調(diào)節(jié)的單鏈多肽，由70個(gè)氨基酸組成，分子量為7 649。中樞神經(jīng)系統(tǒng)有廣泛的IGF-1表達(dá)，以垂體含量最高。目前認(rèn)為IGF-1的神經(jīng)保護(hù)機(jī)制為:①阻止神經(jīng)細(xì)胞凋亡。腦缺血時(shí)，某些高濃度神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子可延緩神經(jīng)細(xì)胞凋亡，IGF也有阻止神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞凋亡的作用〔1〕。②改善微循環(huán)。在大鼠腦缺血后立即持續(xù)靜脈注射IGF-1(125 μg/kg)60 min，可使腦血管阻力降低 60%〔2〕，改善微循環(huán)。③對(duì)抗興奮性氨基酸毒性。腦缺血后谷氨酸等興奮性氨基酸在腦組織中的積聚是造成神經(jīng)元死亡的關(guān)鍵因素，IGF-1能有效阻止興奮性氨基酸積聚〔3〕。④防止細(xì)胞鈣超載。腦缺血時(shí)，由于鈣泵失效或腦內(nèi)鈣穩(wěn)定機(jī)制失靈均可發(fā)揮對(duì)神經(jīng)元的保護(hù)作用〔4〕。⑤類似血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子樣作用〔5〕。IGF-1在體內(nèi)、體外均可促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞增殖，從而營(yíng)養(yǎng)損傷區(qū)神經(jīng)細(xì)胞、減少細(xì)胞凋亡。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，大鼠丘腦、海馬及額葉存在一定量IGF-1。其作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育成熟的全過(guò)程，促進(jìn)神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞增生、分化及營(yíng)養(yǎng)。在丘腦，再灌注1 h IGF-1表達(dá)迅速增加，并于再灌注2 d表達(dá)呈高峰，說(shuō)明丘腦IGF-1的神經(jīng)元保護(hù)作用出現(xiàn)較早，即丘腦對(duì)缺血具有反應(yīng)快捷的神經(jīng)保護(hù)機(jī)制;再灌注4 d IGF-1表達(dá)迅速降低，并于再灌注9 d時(shí)表達(dá)進(jìn)一步降低，說(shuō)明缺血再灌注后期IGF-1的保護(hù)作用失代償，即丘腦IGF-1的神經(jīng)元保護(hù)作用持續(xù)時(shí)間較短。在海馬，缺血再灌注6 h IGF-1表達(dá)明顯增強(qiáng)，并且于再灌注2 d達(dá)到高峰，說(shuō)明海馬IGF-1的神經(jīng)保護(hù)作用出現(xiàn)早;再灌注4 d時(shí)IGF-1的表達(dá)低于對(duì)照組，并于再灌注9 d進(jìn)一步降低說(shuō)明在缺血再灌注后期海馬缺乏IGF-1的神經(jīng)保護(hù)作用。Hwang等〔6〕研究腦缺血后海馬、齒狀回神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)源性IGF-1表達(dá)情況，結(jié)果表明缺血早期(12～24 h)IGF-1表達(dá)增加，且與抑制遲發(fā)性神經(jīng)細(xì)胞死亡有關(guān)。這些研究結(jié)果提示缺血性腦損傷后IGF-1作為一種內(nèi)源性保護(hù)因子，可限制遲發(fā)性細(xì)胞死亡區(qū)域的擴(kuò)大，并促進(jìn)功能恢復(fù)。在額葉，再灌注2 d時(shí)IGF-1表達(dá)出現(xiàn)一過(guò)性迅速升高，再灌注4 d時(shí)IGF-1表達(dá)迅速回降到基礎(chǔ)水平，并于再灌注9 d時(shí)IGF-1表達(dá)進(jìn)一步降低，說(shuō)明在缺血再灌注后額葉具有遲發(fā)短暫的IGF-1神經(jīng)保護(hù)作用。

有研究〔7〕顯示腦缺血后隨著再灌注時(shí)間的延長(zhǎng)，凋亡細(xì)胞數(shù)量明顯增加，且主要發(fā)生于半暗區(qū)，24～48 h細(xì)胞凋亡出現(xiàn)高峰。表明神經(jīng)元凋亡是一個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)展過(guò)程，這種動(dòng)態(tài)變化為缺血性腦損傷的防治提供了一個(gè)時(shí)間窗，這提示及時(shí)使用IGF-1將對(duì)缺血半暗帶神經(jīng)元凋亡產(chǎn)生干預(yù)作用。

1 蘇 軍，章 祥，吳景文.損傷大鼠腦皮層胰島素樣生長(zhǎng)因子-1及其受體的表達(dá)改變〔J〕.中國(guó)臨床康復(fù)，2003;7(7):1078-9.

2 Gillespie CM，Merkel AL，Martin AA.Effects of insulin-like growth factor-1 and LR3 IGF-1 on regional blood flow in normal rats〔J〕.J Endocrinol，1997;155(2):351-8.

3 Guan J，Waldvogel HJ，F(xiàn)aull RL，et al.The effects of the N-terminal tripeptide of insulin-like growth factor-1，glycine-proline-glutarnate in different regions following hypoxic-ischemic brain injury in adult rats〔J〕.Neuroscience，1999;89(3):649-59.

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7 陶 陶，徐 堅(jiān).大鼠腦缺血再灌注后神經(jīng)細(xì)胞凋亡的動(dòng)態(tài)變化〔J〕.貴州醫(yī)藥，2005;29(7):581-2.