小膠質(zhì)細(xì)胞在顱腦外傷后膠質(zhì)瘢痕形成中的實驗研究

危晴天　孫道法　許　剛

湖北仙桃市第一人民醫(yī)院神經(jīng)外科　仙桃　433000

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小膠質(zhì)細(xì)胞在顱腦外傷后膠質(zhì)瘢痕形成中的實驗研究

危晴天孫道法許剛

湖北仙桃市第一人民醫(yī)院神經(jīng)外科仙桃433000

【摘要】目的研究小膠質(zhì)細(xì)胞在顱腦外傷后膠質(zhì)瘢痕形成中的作用。方法選取8～10周齡SD大鼠48只，雌雄各半。按體質(zhì)量相近原則，隨機(jī)分為觀察組和對照組，觀察組建立大鼠顱腦外傷模型，對照組不作任何處理，正常飼養(yǎng)。分別在造模后1 d和7 d收集各組大鼠的血液，檢測血清中TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-4以及IL-10表達(dá)量，并進(jìn)行統(tǒng)計分析，并于2組造模后1 d、7 d分別取每組12只大鼠大腦組織進(jìn)行病理檢查，觀察顱腦外傷后膠質(zhì)瘢痕的形態(tài)學(xué)。結(jié)果觀察組造模1 d血清中TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-4以及IL-10的表達(dá)量分別為79.8±8.7、83.6±8.3、83.3±10.2、83.3±7.8以及82.7±6.8。對照組飼養(yǎng)1 d血清中TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-4以及IL-10的表達(dá)量分別為69.3±7.2、68.6±7.4、71.4±7.3、69.5±7.6以及65.4±8.6。觀察組造模7 d后血清中TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-4以及IL-10的表達(dá)量分別為96.8±12.4、92.6±11.2、96.8±12.2、95.8±12.5以及90.4±12.2。對照組飼養(yǎng)7 d后，血清中TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-4以及IL-10的表達(dá)量分別為82.1±9.5、70.3±6.8、82.2±12.6、82.2±8.6以及67.1±6.4。觀察組TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-4以及IL-10的表達(dá)量明顯高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論小膠質(zhì)細(xì)胞在顱腦外傷后膠質(zhì)瘢痕形成中具有雙重作用，小膠質(zhì)細(xì)胞激發(fā)后可產(chǎn)生TNF-α、IL-1β、IL-6、等炎癥因子，又同時可以釋放L-4以及IL-10等抑制炎癥反應(yīng)的因子。干預(yù)小膠質(zhì)細(xì)胞的活化，抑制炎癥反應(yīng)因子的釋放，可有效預(yù)防顱腦外傷后膠質(zhì)瘢痕形成，同時，也能指導(dǎo)臨床治療顱腦外傷后膠質(zhì)瘢痕形成。

【關(guān)鍵詞】小膠質(zhì)細(xì)胞；顱腦外傷；膠質(zhì)瘢痕

近年來，顱腦外傷的發(fā)病率呈逐年增高趨勢，我國腦損傷患者每年高達(dá)20 000人，嚴(yán)重影響病人的生活質(zhì)量，同時也加重了家庭和社會的負(fù)擔(dān)[1]。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為，神經(jīng)系統(tǒng)損傷后，難以再生。目前隨著對小膠質(zhì)細(xì)胞的研究，發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細(xì)胞在顱腦外傷后膠質(zhì)瘢痕形成中起重要作用。同時，小膠質(zhì)細(xì)胞在在顱腦外傷后膠質(zhì)瘢痕形成中的作用存在很大爭議[2]。本文研究小膠質(zhì)細(xì)胞在顱腦外傷后膠質(zhì)瘢痕形成中的作用，現(xiàn)報告如下。

1材料與方法

1.1材料選取8～10周齡SD大鼠48只，雌雄各半，體質(zhì)量180～220 g。按體質(zhì)量相近原則，隨機(jī)分為觀察組和對照組，觀察組建立大鼠顱腦外傷模型，對照組不作任何處理，正常飼養(yǎng)。2組移植大鼠周齡、性別構(gòu)成比及體質(zhì)量方面比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性。

1.2方法

1.2.1建立大鼠顱腦外傷模型：采用自由落體法制作大鼠顱腦外傷模型。具體步驟：用水合氯醛將大鼠麻醉，劑量為0.3 mL/100 g。沿頭皮中線切開皮膚，分離骨膜，出現(xiàn)顱骨。使用重20 g的撞擊錘，下落高度為25 cm。撞擊位置為大腦皮質(zhì)后肢運動區(qū)域。撞擊后止血、縫合。

1.2.2檢測血清中IL-17、IL-12、IL-15、IL-4、IL-10的表達(dá)量：分別于術(shù)后1 d、3 d、5 d以及7 d收集供體大鼠的血液離心，3 500 r/min。血清樣本IL-17、IL-12、IL-15、IL-4、IL-10的表達(dá)量檢測采用ELISA法，儀器使用酶標(biāo)儀，實驗操作步驟嚴(yán)格按照試劑盒說明進(jìn)行。

1.2.3大鼠顱腦外傷后膠質(zhì)瘢痕的形態(tài)學(xué)確認(rèn)：取大腦組織標(biāo)本，采用石蠟包埋，做病理檢查。操作流程：采集大腦組織標(biāo)本-脫水-透明-石蠟包埋-蘇木精-切片-脫蠟-蘇木精-蘇紅染色。

1.3觀察指標(biāo)觀察大鼠顱腦外傷造模后1 d和7 d，膠質(zhì)瘢痕的形態(tài)學(xué)。記錄2組大鼠3 d、7 d及14 d血清中IL-17、IL-12、IL-15、IL-4、IL-10的表達(dá)量，以及肝臟移植手術(shù)后2組大鼠的存活時間，并進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2結(jié)果

2.12組大鼠TNF-α、IL-1β表達(dá)量比較1 d、7 d后，觀察組血清中TNF-α、IL-1β表達(dá)量均明顯高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表1。

表1　2組大鼠造模后1 d、7 d血清中TNF-α、

2.22組大鼠IL-6表達(dá)量比較 造模1 d、7 d后觀察組血清中 IL-6表達(dá)量均明顯高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表2。

表2　2組大鼠造模后1 d、7 d血清中IL-6

2.32組大鼠IL-4、IL-10表達(dá)量比較觀察組均明顯高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表3。

表3　2組大鼠造模后1d、7d血清中IL-4、IL-10

2.4鼠顱腦外傷后膠質(zhì)瘢痕的形態(tài)學(xué)確認(rèn)大鼠顱腦外傷造模后1 d和7 d，每組分別取12只大鼠大腦組織進(jìn)行病理檢查，觀察顱腦外傷后膠質(zhì)瘢痕的形態(tài)學(xué)。觀察組造模1 d后，皮質(zhì)含有大量膠質(zhì)細(xì)胞異常聚集所形成的膠質(zhì)瘢痕，7 d后膠質(zhì)瘢痕有所改善。對照組1 d、7 d皮質(zhì)結(jié)構(gòu)完整，層次清晰，無病變。見圖1～4。

圖1正常組1 d大腦組織形態(tài)學(xué)圖2模型組1 d大腦組織形態(tài)學(xué)

圖3正常組7 d大腦組織形態(tài)學(xué)圖4模型組7 d大腦組織形態(tài)學(xué)

3討論

在生理狀態(tài)下，小膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)元的生理活動中起著支持、營養(yǎng)、保護(hù)及修復(fù)等重要功能。同時在免疫功能上也起到重要作用，具有抗原提呈、分泌細(xì)胞因子、吞噬作用等[3]。小膠能合成和分泌多種細(xì)胞因子維持神經(jīng)元的正常功能。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥反應(yīng)過程中發(fā)揮著重要的作用[4]。小膠質(zhì)細(xì)胞釋放細(xì)胞因子對損傷的神經(jīng)進(jìn)行修復(fù)，同時還有消化損傷神經(jīng)元的作用。研究發(fā)現(xiàn)，小膠質(zhì)細(xì)胞在顱腦外傷后膠質(zhì)瘢痕形成中起到雙重作用。顱腦外傷后小膠質(zhì)細(xì)胞被激活，釋放TNF-α、IL-1β、IL-6等炎癥因子可刺激損傷病灶周圍炎癥反應(yīng)，誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞 、小膠質(zhì)細(xì)胞等炎性細(xì)胞募集活化增殖，促進(jìn)膠質(zhì)瘢痕形成，加重?fù)p傷神經(jīng)元損傷[5]。IL-6具有神經(jīng)營養(yǎng)作用，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮著神經(jīng)營養(yǎng)保護(hù)及神經(jīng)毒性雙重作用，可介導(dǎo)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的免疫和炎癥反應(yīng)。同時也會釋放IL-4、IL-10炎癥抑制因子及神經(jīng)營養(yǎng)因子具有降低局部炎癥反應(yīng)，促進(jìn)神經(jīng)修復(fù)，間接抑制膠質(zhì)瘢痕形成。IL-4具有很強(qiáng)抑炎作用[6]。IL-10具有促進(jìn)受損神經(jīng)組織修復(fù)功能，減少小膠質(zhì)細(xì)胞增生，同時還能抑制 TNF-α、IL-1β、IL-6等炎癥因子的產(chǎn)生[7]。本研究也可得到同樣的結(jié)論，觀察組造模1 d、7 d后，血清中 IL-17、IL-12、IL-15、IL-4、IL-10表達(dá)量均明顯高于對照組(P<0.05)。觀察組造模1 d后，皮質(zhì)含有大量膠質(zhì)細(xì)胞異常聚集所形成的膠質(zhì)瘢痕，7 d后，膠質(zhì)瘢痕有所改善。對照組1 d、7 d皮質(zhì)結(jié)構(gòu)完整，層次清晰，無病變。

綜上所述，小膠質(zhì)細(xì)胞在顱腦外傷后膠質(zhì)瘢痕形成中起雙重作用，既能促進(jìn)顱腦外傷后膠質(zhì)瘢痕形成，又間接抑制顱腦外傷后膠質(zhì)瘢痕形成。許多研究均發(fā)現(xiàn)，活化的小膠質(zhì)細(xì)胞在膠質(zhì)瘢痕形成起始及進(jìn)程中都有所參與。因此，干預(yù)小膠質(zhì)細(xì)胞的活化，抑制炎癥反應(yīng)因子的釋放，可有效預(yù)防顱腦外傷后膠質(zhì)瘢痕形成，也能指導(dǎo)臨床治療顱腦外傷后膠質(zhì)瘢痕形成。早期抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的過度活化增殖能夠有效控制顱腦外傷后膠質(zhì)瘢痕的形成，改善神經(jīng)功能恢復(fù)[8]。該動物實驗研究證實了小膠質(zhì)細(xì)胞在顱腦外傷后膠質(zhì)瘢痕形成中的作用，為臨床治療顱腦外傷后膠質(zhì)瘢痕形成提供部分理論依據(jù)和重要參考。

4參考文獻(xiàn)

[1]Rivera-Mancía S，Ríos C，Montes S.Manganese accumulation in the CNS and associated pathologies[J].Bio Metals，2011，24(5)：811-825.

[2]Ramos HJ，Lanteri MC，Blahnik G，et al.IL-1β Signaling Promotes CNS-Intrinsic Immune Control of West Nile Virus Infection[J].PLoS Pathog,2012，8(11)：e1 003 039.

[3]Ghosh M，Garcia-Castillo D，Aguirre V，et al.Proinflammatory cytokine regulation of cyclic AMP-phosphodiesterase 4 signaling in microglia in vitro and following CNS injury[J].Glia，2012，60(12)：1 839-1 859.

[4]Murta V，Pitossi FJ，F(xiàn)errari CC.CNS response to a second pro-inflammatory event depends on whether the primary demyelinating lesion is active or resolved[J].Brain Behavior Immun，2012，26(7)：1 102-1 115.

[5]Pesce M，Speranza L，F(xiàn)ranceschelli S，et al.Positive Correlation Between Serum Interleukin-1β and State Anger in Rugby Athletes[J].Aggress Behav，2013，39(2)：141-148.

[6]Soares DM，F(xiàn)igueiredo MJ，Manvailer JM，et al.A crucial role for IL-6 in the CNS of rats during fever induced by the injection of live E.coli[J].Med Microbiol Immunol，2012，201(1)：47-60.

[7]Jang H，Boltz D，McClaren J，et al.Inflammatory effects of highly pathogenic H5N1 influenza virus infection in the CNS of mice[J].J Neurosci，2012，32(5)：1 545-1 559.

[8]van Strien ME，Mercier D，Drukarch B，et al.Anti-inflammatory effect by lentiviral-mediated overexpression of IL-10 or IL-1 receptor antagonist in rat glial cells and macrophages[J].Gene Ther，2010，17(5)：662-671.

(收稿2015-06-17)

Experimental study of microglia cells in the formation of glial scar after traumatic brain injury

WeiQingtian，SunDaofa，XuGang

DepartmentofNeurosurgery，theFirstPeople’sHospitalofXiantaoCity，Xiantao433000，China

【Abstract】Objective To study the role of microglia cells in the formation of glial scar after traumatic brain injury.Methods According to the principle of similar body weight，48 SD rats，half males and half females，were randomly divided into study group in which traumatic brain injury model was established and control group in which no administration was performed.Then the expression levels of serum TNF-α，IL-1β，IL-6，IL-4 and IL-10 from rats’ blood in each group at the 1 and 7 days after successful model were detected and statistical analysis were carried out.Last，in order to do pathological examination，we recruited 12 rats of each group to acquire cerebral tissues and observed the morphology of the formation of glial scar after traumatic brain injury.Results By comparative analysis，at the one day，the expression levels of TNF-α，IL-1β，IL-6，IL-4 and IL-10 were 79.8±8.7，83.6±8.3，83.3±10.2，83.3±7.8，82.7±6.8 in the study group and were 69.3±7.2，68.6±7.4，71.4±7.3，69.5±7.6，65.4±8.6 in the control group，and at the seven days，which were 96.8±12.4，92.6±11.2，96.8±12.2，95.8±12.5，90.4±12.2 in the study group and were 82.1±9.5，70.3±6.8，82.2±12.6，82.2±8.6，67.1±6.4 in the control group.All the above-mentioned data showed statistical differences when compared the study group with the control group (P<0.05).Conclusion Microglia cells play double role in the formation of glial scar formation that they not only activate the inflammation factors,such as TNF-α，IL-1β，IL-6，but also release anti-inflammation factors,such as IL-4 and IL-10.Therefore，we can interfere in activation of microglia cells to effectively prevent the formation of glial scar as well as guiding clinical treatment.

【Key word】Microglia cells；Traumatic brain injury；Glial scar

【中圖分類號】R-332

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】1673-5110(2016)12-0013-03