番茄紅素對大鼠創傷性顱腦損傷治療作用的實驗研究

李會兵，姚娟

番茄紅素對大鼠創傷性顱腦損傷治療作用的實驗研究

李會兵，姚娟

（漢川市人民醫院神經外科，湖北 漢川 431600）

目的 探討番茄紅素對顱腦損傷大鼠腦組織氧化應激及炎癥反應的影響。方法 健康SD大鼠隨機分為3組。采用自由落體方法造模，造模后第24小時、72小時行大鼠一般狀況檢查，并采用ELISA法檢測腦組織谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-PX）、丙二醛（MDA）、鈣離子（Ca2+）、TNF-α和IL-1β水平。結果 在造模后第24小時、72小時，模型組較假手術組腦組織GSH-PX水平降低，MDA、Ca2+、TNF-α和IL-1β水平升高（P＜0.05）；番茄紅素組較模型組GSH-PX水平升高，MDA、Ca2+、TNF-α和IL-1β水平降低（P＜0.05）。結論 番茄紅素在大鼠顱腦損傷后，能抑制腦組織氧化應激及炎癥反應，提示番茄紅素具有腦保護作用。

番茄紅素；谷胱甘肽過氧化物酶；丙二醛；腫瘤壞死因子α；創傷性腦損傷

Abstract:Objective To observe the effect of lycopene on rat after traumatic brain injuried(TBI).Methods Healthy Sprague-Dawley(SD)rats were randomly divided in to 3 groups.And then prepare the brain injury model of free-fall.The rats were sacrificed at 24 h,72 h after TBI.The activities of GSH-PX,MDA and Ca2+contents,and the level TNF-á,IL-1a protein in brain were measured in 24 h and 72 h after TBI by ELISA analysis.Results Compared the sham group,the activities of GSH-PX significantly decrease(P＜0.05),MDA and Ca2+,TNF-á and IL-1a level significantly increase in the Model group(P＜0.05).Compared the Model group,the activities of GSH-PX significantly increase(P＜0.05),MDA and Ca2+,TNF-á and IL-1a level significantly decrease in lycopene group(P＜0.05).Conclusion Lycopene exert a protective effect againstTBI via reducing oxidative stress and inflammatory response.

Key words:Lycopene;GSH-PX;MDA;TNF-á;Traumatic brain injury

創傷性腦損傷（traumatic brain injury，TBI）[1]是臨床常見病、多發病，是對腦組織一種物理性損傷，可引起暫時性或永久性腦功能缺損。繼發性腦損傷時在原發性腦損傷發生一系列的病理生理改變，包括腦組織氧自由基及炎癥因子的釋放、神經細胞凋亡、物質代謝紊亂等。繼發性腦損傷被認為是患者病情加重的重要因素。番茄紅素（lycopene）是一種天然色素，主要存在于番茄中[2]，是目前在植物中發現的最強抗氧化劑之一，能通過淬滅O2-及H2O2有效地阻斷自由基的損害。有動物實驗表明，番茄紅素對于缺血再灌注腦損傷具有一定的保護作用，機制也尚不清楚。但番茄紅素對于創傷性腦損傷的影響尚未見報道。本研究采用自由落體發制備創傷性腦損傷模型，觀察番茄紅素對創傷性腦損傷腦組織氧化應激及炎癥因子的釋放。

1 材料與方法

1.1 試驗動物與分組 SPF級健康SD大鼠80只，8周齡，體質量250～300 g，雌雄不限。由武漢大學實驗動物中心提供。隨機分成3組，即假手術組（n=20）、模型對照組（n=30）、番茄紅素組（番茄紅素組，n=30）。

1.2 模型制作 3%戊巴比妥鈉（國藥準字H31021725；上海新亞藥業有限公司）行腹腔注射麻醉大鼠[3]，麻醉劑量為40～50 mg/kg。將大鼠俯臥固定于鼠板上，頭部剃毛膚消毒后，沿正中線切開頭皮約2 cm，剝離骨膜暴露右頂骨，用牙科鉆于冠狀縫后1.5 mm，中線右旁2.5 mm處鉆一直徑為5 mm的圓形骨窗，保持硬腦膜完整。安裝自由落體打擊架后，參考Feeney法（responses to cortical injury methodology and local effects of contusions in the rat），用20 g擊錘從30 cm高處自由落下，造成右頂葉腦組織損傷，骨蠟封閉骨窗，縫合頭皮，傷口涂抹紅霉素軟膏，放回鼠籠喂養。假手術組不給予打擊，其余步驟一致[4]。

1.3 給藥途徑 番茄紅素組在造模一周前給予番茄紅素灌胃至觀察終點，劑量為40 mg/（kg·d）[5]。

1.4 腦組織谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-PX）、丙二醛（MDA）、鈣離子（Ca2+）、TNF-α和IL-1β水平檢測 腦損傷后24 h、72 h分別斷頭處死6只[6]，在冰上分離右頂傷灶附近腦組織，置于冷生理鹽水中漂洗稱重，然后研磨勻漿，以3 500 r/min、-4℃離心10 min，提取上清液后按照ELISA試劑盒進行操作。

1.5 統計學方法 本研究數據均用SPSS13.0統計軟件處理，計量資料采用表示，組間比較采用t檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 各組腦組織中GSH-PX活性和MDA、Ca2+水平 與假手術組比較，模型組腦組織中GSH-PX活性降低，MDA和Ca2+水平升高；與模型組比較，番茄紅素組大鼠腦組織中GSH-PX活性升高，MDA和Ca2+水平降低（P＜0.05）。見表1。

表1 各組腦組織中GSH-PX活性和MDA、Ca2+水平Table 1 Gsh-px activity and MDAand Ca2+levels in each group of brain tissues

表1 各組腦組織中GSH-PX活性和MDA、Ca2+水平Table 1 Gsh-px activity and MDAand Ca2+levels in each group of brain tissues

注：與假手術比較，aP＜0.05；與模型組比較，bP＜0.05

模型組假手術組 番茄紅素組觀察指標GSH-PX（U/g）24 h 72 h MDA（nmol/mg）24 h 72 h Ca2+（umol/mg）24 h 72 h 80.78±9.31 76.52±11.24a36.15±6.97a29.28±4.07a56.92±6.12b40.18±3.66b2.34±0.19 2.21±0.20 8.34±0.51a13.06±0.96a5.28±0.55b8.19±0.71b4.69±0.52b5.61±0.40b4.02±0.39 4.27±0.26 6.21±0.73a8.95±0.82a

2.2 各組腦組織中TNF-α和IL-1β水平 與假手術比較，在顱腦損傷后第24 h、72 h模型組TNF-α和IL-1β水平均升高；與模型組比較，番茄紅素組TNF-α和IL-1β水平均降低（P＜0.05）。見表2。

表2 各組腦組織中TNF-α和IL-1β水平Table 2 TNF-alpha and il-1 beta levels in the brain tissues of each group

表2 各組腦組織中TNF-α和IL-1β水平Table 2 TNF-alpha and il-1 beta levels in the brain tissues of each group

觀察指標TNF-α（pg/mg）24 h 72 h IL-1β（pg/mg）24 h假手術組 模型組 番茄紅素組10.14±2.82 29.25±6.79a529.47±63.12a469.25±58.45a296.37±53.07b201.38±49.23b0.56±0.138.93±1.71a4.28±0.73b

注：與假手術比較，aP＜0.05；與模型組比較，bP＜0.05

3 討論

創傷性腦損傷發生后[7]，損傷局部腦組織血流量減少引起局部腦組織缺血缺氧，使腦細胞能量供應不足，細胞膜轉運功能障礙，從而導致細胞內Ca2+超載。同時，細胞內環境紊亂，導致氧自由基生成增多，且清除氧自由基能力降低。大量的氧自由基作用于生物體膜結構，引發脂質過氧化反應，造成細胞或組織的過氧化損傷，導致細胞損傷或凋亡，加劇炎癥反應[8]。因此，創傷性腦損傷后發病氧化應激損傷是一個必然的病理過程[9]。機體對機體的抗氧化能力[10]取決于脂質過氧化程度和抗氧化保護的動態平衡。目前認為GSH-Px是清除自由基主要組成部分，反映機體的抗氧化能力。GSH-Px可通過還原性谷胱甘肽碎花還原過氧化物和有機過氧化物，直接或間接的清除H202等氧自由基，抑制有害反應，從而保護或組織免受氧自由基的損傷[11]。 MDA是氧自由基攻擊細胞膜中多不飽和脂肪酸后生成的脂質過氧化物，其與蛋白質、核酸或脂類結成難溶性物質，使生物膜通透性降低，繼而引起細胞破裂和（或）死亡。MDA間接反映氧化損傷的程度。當組織中GSH-Px含量降低，MDA含量升高時[12]，一般認為機體出現損傷，引起脂質過氧化，產生了氧化應激反應。本研究發現，番茄紅素能夠提高創傷性腦損傷大鼠腦組織GSH-Px含量，降低MDA含量，能有效的減少氧自由基對腦組織的損傷[13]。

創傷性腦損傷后，細胞內Ca2+超載可以激活磷脂酶A2和磷脂酶C，使磷脂降解，破壞細胞結構，同時還產生具有細胞毒性的游離脂肪酸、溶血磷脂等[14]。此外，磷脂酶C激活后產生的花生四烯酸可促進氧自由基的生成。細胞內Ca2+升高可激活Ca2+依耐性蛋白酶，破壞細胞骨架。胞漿中增多的Ca2+還可通過核孔擴散至細胞核，激活Ca2+依賴性的核酸內切酶，導致DNA降解。另外，腦漿內Ca2+升高，可導致線粒體內Ca2+超載，是細胞損傷的主要原因。因此，抑制細胞內Ca2+超載對于創傷性腦損傷后治療至關重要[15]。本研究結果顯示，番茄紅素可以降低創傷性腦損傷后大鼠腦組織中的Ca2+水平，提示番茄紅素具有一定腦保護作用。

本研究還發現給予番茄紅素治療可減少創傷性腦損傷大鼠腦組織中TNF-α和IL-1β蛋白水平。創傷性腦損傷發生后，炎癥反應在繼發性的腦損傷中起著重要作用。大量的炎癥因子釋放可以加重腦創傷性腦實質的損傷，導致氧化應激，水電解質紊亂、線粒體功能障礙等，這些病理改變反過來促進炎癥因子的釋放，形成級聯反應，加重腦組織損傷，導致神經功能受損。番茄紅素治療創傷性腦損傷可抑制腦組織炎癥反應。

綜上所述，番茄紅素可以抑制創傷性腦損傷的氧化應激反應及炎癥因子釋放，發揮腦保護作用，為創傷性腦損傷臨床治療提供新思路。

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Therapeutical effects of lycopene on rat after traumatic brain injuried

Li Hui-bing,Yao Juan
(Department of Neurosurgery,Hanchuan People's Hospital,Hubei,Hanchuan,431600,China)

10.3969/j.issn.1009-4393.2017.29.016