腦出血大鼠模型中血清IL-1β 的表達與腦水腫關系及意義探討

魏平波，游 潮，陳 浩，何 俊，林 斌

白細胞介素1 是高血壓腦出血后重要的促炎癥細胞因子，動物實驗顯示，高血壓腦出血后的炎癥反應是出血后神經元繼發性損害及神經功能障礙加重的重要因素［1］。因為對高血壓腦出血患者出血灶周圍的促炎癥細胞因子變化進行研究，存在取材困難和倫理學方面問題，所以近年來已經鮮有報道。我們選用高血壓大鼠制作腦出血模型，探討其出血后外周血血清中IL-1β 的表達與腦水腫程度的相關性，現將研究情況報道如下。

1 材料與方法

1.1 實驗動物與分組 由四川大學華西動物實驗中心提供自發性高血壓大鼠(spontaneously hypertensive rats，SHR)，雄性，年齡均為12±2 w，共60只，體重210～260 g，采用多層層流架飼養，恒溫(20 ℃～25 ℃)。動物分組:將60 只大鼠隨機分成兩組:(1)CH 組30 只，按出血時間隨機分為8 h、16 h、24 h、48 h、72 h、120 h 共6 組，每組5 只;(2)對照組30 只，也按出血時間隨機分為8 h、16 h、24 h、48 h、72 h、120 h 共6 組，每組5 只;每組均在實驗前用小動物無創血壓測量系統進行尾動脈血壓監測。

1.2 ICH 組實驗模型的建立(1)ICH 組大鼠采用自體血注入法建立大鼠模型［2］;(2)對照組實驗大鼠模型建立方法同實驗組，但只是完成刺入動作，不注入血液。

1.3 成功模型的篩選與行為學評定 采用Longa、Berderson 評分法［3，4］篩選成功模型，分值與對照組進行統計學分析;有行為學異常的為成功模型，進入實驗組繼續試驗，不成功模型廢棄，重新制作補足試驗數量;本試驗組大鼠模型30 只，一次性模型制作28 只，余2 只在術后死亡，重新制作。采用此方法一次性模型制作成功率達93.3%(28/30)。

1.4 腦含水量測定 行為學評定后在各時間位點將大鼠模型斷頭處死，剝離顱骨，取全腦組織作冠狀切開了解腦內血腫形成情況后沿中線切開，各組大鼠模型右腦組織稱測濕重，再經過90 ℃～110 ℃烘干24 h 后測定干重。腦組織含水量=(腦組織濕重－腦組織干重)/腦組織濕重×100%。

1.5 血清IL-1β 測定 ICH 組和對照組大鼠模型均按照隨機分組原則分為A(A1-A5)、B(B1-B5)、C(C1-C5)、D(D1-D5)、E(E1-E5)、F(F1-F5)組，共6 組，每組5 只，分別對應8 h、16 h、24 h、48 h、72 h、120 h 6 個不同出血時間位點完成行為學評定后，抽取左股動脈血1 ml 采用IL-1βELISA 試劑盒(上海瑞齊生物科技有限公司)，按照血清IL-1β測定步驟進行血清IL-1β 測定。

1.6 統計學處理 采用SPSS12.0 統計軟件進行統計學分析，各項檢測結果以均數±標準差(±s)表示。兩組間比較用t 檢驗，多組間用單因素方差分析(one way ANOVA)，取P＜0.05 為有統計學差異。

2 結果

2.1 術前ICH 組與對照組大鼠體重及血壓比較無統計學差異(見表1)。

2.2 兩種行為學評分法對術后不同時間位點兩組大鼠的行為學進行評定 結果ICH 組模型麻醉清醒后即可觀察到其行為學異常，對照組無行為學異常;兩組大鼠在8 h～72 h 之間的5 個時間位點上采用兩種評分方法其分值比較均有統計學差異，提示其行為學改變與腦損傷是密切聯系的，在120 h時其行為學異常已明顯改善。模型制作過程中有2只分別在術后1 d 和3 d 死亡，可能系血腫引發的水腫腫脹致腦疝死亡，不納入實驗統計，重新制作新模型納入實驗(見表2)(對照組均為0 分)。

2.3 ICH 組大鼠與對照組腦含水量的變化在8 h 組和16 h 組與對照組相比無顯著統計學差異(P＞0.05)，但16 h 組較8 h 組已開始升高，24 h、48 h、72 h 3 組的腦平均含水量較8 h 和16 h 組進一步升高，與對照組相比有統計學差異(P＜0.05)，并出現明顯的行為學異常，其行為學異常程度與腦水腫腫脹程度變化一致，120 h 組已明顯下降，與對照組相比無統計學差異(P＞0.05)，其行為學異常好轉;各組間比較，在不同的時間位點，腦含水量值均數不等，各組間比較有統計學差異(P＜0.01)，因此可認為在腦出血后的不同時間位點其腦含水量是不一致的，在24 h 時逐漸達到高峰，持續到72 h 時開始下降，120 h 時與對照組相比已經無統計學差異(P＞0.05)(見表3)。

2.4 兩組大鼠不同時間位點外周血IL-1β 含量測定 ICH 后8 h 時即可以監測到外周血IL-1β增高，但增高值與對照組相比無統計學差異(P＞0.05)，16 h 時外周血IL-1β 增高與對照組已存在統計學差異(P＜0.05)，在24 h～48 h 外周血IL-1β達到高峰，持續高位維持到72 h 后開始下降，高峰期在48 h 時外周血IL-1β 含量與對照組相比存在明顯統計學差異(P＜0.01)，120 h 時外周血IL-1β含量值仍稍高于對照組，但是二者比較無統計學差異(P＞0.05)(見表4)。

2.5 ICH 組模型在出血后其血清IL-1β 含量與腦含水量測定 測定值采用非線性二次項回歸分析結果如下:建立非線性二次項回歸方程:Y=77.451+0.0001×X2，(r=0.906，P＜0.001)，2 個變量呈正相關性;其中，Y 表示腦含水量，X 表示血清IL-1β 含量，2 變量的變化關系。

表1 兩組大鼠術前體重、血壓比較

表2 兩種行為學評分法對ICH 組大鼠行為學評分

表3 兩組大鼠不同時間位點腦含水量測量值變化

表4 兩組大鼠不同時間位點血清IL-1β測定值變化(ng/mg·pr)

3 討論

近年來ICH 后炎癥反應對腦水腫的影響已經越來越受到重視，Zhang［5］等以大鼠ICH 模型研究發現，在ICH 后48 h 炎癥細胞浸潤已經很明顯。IL-1β 是IL-1的β 亞型，也是高血壓腦出血(ICH)后血腫及其周圍組織發生炎癥反應的重要細胞因子，Holmin［6］研究發現IL-1 可以破壞血腦屏障(BBB)導致其通透性增加，從而導致并加重血管源性腦水腫。此外IL-1β 尚可促進IL-6、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、克隆刺激因子分泌和加速IL-1β 自身合成，形成出血后損傷［7］。

我們通過動物實驗對高血壓腦出血后大鼠的血清IL-1β 的監測來了解其變化規律，結果發現:(1)ICH 后血清可以監測到IL-1β 在不同時間位點的變化，這種促炎細胞因子在ICH 后血清中被證實可得到明顯的表達。(2)ICH 后以腦含水量代表的腦水腫腫脹的變化過程與血清中IL-1β 的變化過程均是一個從低值到高值，達到波峰后開始下降的過程;ICH 后8 h 時血清中即可監測到IL-1β 增高，在16 h時與對照組已經有統計學差異，在24 h～48 h 時達到高峰，持續性的高位維持到72 h 后開始下降，其中48 h 時統計學差異最為明顯，120 h 時IL-1β 仍較對照組偏高，但是已經無統計學差異;而腦含水量在48 h～72 h 達到高峰，與對照組相比有統計學差異。后逐漸開始下降，120 h 時已經無統計學差異;大鼠模型的行為學異常程度亦符合腦水腫的變化規律，120 h 時異常模型已改善。(3)實驗證實了血清IL-1β 測量值與腦含水量值兩個變量的變化趨勢是基本一致的，對兩個變量進行相關的統計學分析，求出相關統計學方程可以看出兩個變量呈明顯正相關。因此在ICH 后腦水腫腫脹程度可以通過血清IL-1β 的變化情況來得到間接的反應，IL-1β 的升高反應了腦水腫加重的程度。IL-1β 由于是一種損傷性的細胞因子，可以破壞血腦屏障(BBB)導致其通透性增加，從而導致并加重血管源性腦水腫;因此IL-1β 的變化可能間接反應了血腦屏障受破壞的程度，或者說反應了血管源性腦水腫的程度;(4)實驗我們還發現血清IL-1β 測量值在ICH 后16 h 時與對照組相比已出現統計學差異，而腦含水量的變化是在ICH 后24 h 與對照組相比才出現統計學差異，其峰值較腦水腫峰值來的更早。因此可以認為血清IL-1β 值較早地反應了腦水腫變化程度。通過對血清IL-1β 值的監測可以提前了解到腦水腫的變化是加重或者減輕，從而為臨床贏得更多的處理時機。

高血壓腦出血是臨床常見的腦血管疾病之一，其死亡率一直居各類卒中性疾病前列。目前對于那些出血量中等、意識處于清醒但煩躁或者嗜睡的患者［8］，其治療究竟采用內科保守治療還是外科手術治療一直是臨床醫師的困惑。目前臨床上主要依據頻繁復查頭部CT 來了解腦水腫并根據醫師臨床經驗進行綜合判定手術時機。而CT 復查對于危重患者存在搬運風險，醫師臨床經驗的不足導致誤判定手術時機可能給患者會帶來災難性的后果。此外顱內壓監護作為一種有創監護監測腦水腫需要將傳感器植入顱內，且價格昂貴，患者的經濟及心理依從性相對較差，因此存在局限。我們在動物實驗上證實了血清IL-1β 測量值與腦含水量值兩個變量的變化呈正相關，如果臨床上高血壓腦出血患者也符合這個規律的話，則對于那些ICH 后難以判定是采用手術還是保守治療的患者進行血清IL-1β 監測，在IL-1β 上升階段結合傳統頭部CT 復查和臨床經驗綜合判定無需手術的患者在血清IL-1β 監測的下降階段就可以放心選擇保守治療。反之，在血清IL-1β 監測的上升階段患者已經出現意識加深，CT 提示中線結構發生移位等出現手術指征的病例，則不宜繼續等待患者觀察，應果斷采取措施，中轉手術。這樣，血清IL-1β 監測可以作為一個客觀的實驗室指標，為臨床醫師對于ICH 后患者手術時機的選擇提供輔助判定的依據。但是，我們目前僅完成的是動物實驗，尚缺乏相應的臨床資料，對于促炎細胞因子IL-1β 這種新的臨床意義有待于今后進一步的臨床探討。

［1］Takizawa T，Tada T，Kitazawa K，et al.Inflammatory cyt okine cascade released by leukocytes in cerebrospinal fluid after cerebral hemorrhage［J］.Neurol Res，2001，23(7):724－730.

［2］閆 峰，吉訓明，羅玉敏.多種實驗動物腦出血模型的制作［J］.實驗動物科學，2009，26(1):38－40.

［3］Longa EZ，Weinstein PR，Carlson S，et al.Reversible middle cerebral artery occlusion without craniotomy in rats［J］.Stroke，1989，20(1):84－91.

［4］Berderson JB，Pitts LH，Tsuji M，et al.Rat middle cerebral artery occlusion:evaluation of the model and development of neurologic examination［J］.Stroke，1986，17:472－476.

［5］Zhang X，Li H，Hu S，et al.Brain edema after intracerebral hemorrhage in rat:the role of inflammation［J］.Neurol India，2006，54(4):402－407.

［6］Holmin S，Mathiesen T.Intracerebral administration of interleukin-1 beta and induction of inflammation，apoptosis，and vasogenic edema［J］.J Neurosurg，2000，92(1):108－120.

［7］Blamire AM，Anthony DC，Rajgago palan，et al.Interlukin-1beta induced changes in blood barin-barrier permeability，apparent diffusion coefficent，and cerebral blood volume in the rat brain:a magnetic resonance study［J］.J Nuersoei，2000，20(21):8153－8159.

［8］魏平波，游 潮，陳 浩.不同方式治療高血壓腦出血的療效對比中國腦血管病雜志［J］.中國腦血管病雜志，2010，7(10):519－522.