李會(huì)兵，姚娟

番茄紅素對(duì)大鼠創(chuàng)傷性顱腦損傷治療作用的實(shí)驗(yàn)研究

李會(huì)兵，姚娟

（漢川市人民醫(yī)院神經(jīng)外科，湖北 漢川 431600）

目的 探討番茄紅素對(duì)顱腦損傷大鼠腦組織氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng)的影響。方法 健康SD大鼠隨機(jī)分為3組。采用自由落體方法造模，造模后第24小時(shí)、72小時(shí)行大鼠一般狀況檢查，并采用ELISA法檢測(cè)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(jié)果 在造模后第24小時(shí)、72小時(shí)，模型組較假手術(shù)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(jié)論 番茄紅素在大鼠顱腦損傷后，能抑制腦組織氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng)，提示番茄紅素具有腦保護(hù)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(chuàng)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(chuàng)傷性腦損傷（traumatic brain injury，TBI）[1]是臨床常見病、多發(fā)病，是對(duì)腦組織一種物理性損傷，可引起暫時(shí)性或永久性腦功能缺損。繼發(fā)性腦損傷時(shí)在原發(fā)性腦損傷發(fā)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(jīng)細(xì)胞凋亡、物質(zhì)代謝紊亂等。繼發(fā)性腦損傷被認(rèn)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(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)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(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，番茄紅素對(duì)于缺血再灌注腦損傷具有一定的保護(hù)作用，機(jī)制也尚不清楚。但番茄紅素對(duì)于創(chuàng)傷性腦損傷的影響尚未見報(bào)道。本研究采用自由落體發(fā)制備創(chuàng)傷性腦損傷模型，觀察番茄紅素對(duì)創(chuàng)傷性腦損傷腦組織氧化應(yīng)激及炎癥因子的釋放。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物與分組 SPF級(jí)健康SD大鼠80只，8周齡，體質(zhì)量250～300 g，雌雄不限。由武漢大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。隨機(jī)分成3組，即假手術(shù)組（n=20）、模型對(duì)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(zhǔn)字H31021725；上海新亞藥業(yè)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(yǎng)。假手術(shù)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(diǎn)，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(cè) 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(jìn)行操作。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 本研究數(shù)據(jù)均用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件處理，計(jì)量資料采用表示，組間比較采用t檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 各組腦組織中GSH-PX活性和MDA、Ca2+水平 與假手術(shù)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(shù)比較，aP＜0.05；與模型組比較，bP＜0.05

模型組假手術(shù)組 番茄紅素組觀察指標(biāo)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(shù)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(biāo)TNF-α（pg/mg）24 h 72 h IL-1β（pg/mg）24 h假手術(shù)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(shù)比較，aP＜0.05；與模型組比較，bP＜0.05

3 討論

創(chuàng)傷性腦損傷發(fā)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(xì)胞能量供應(yīng)不足，細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)功能障礙，從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載。同時(shí)，細(xì)胞內(nèi)環(huán)境紊亂，導(dǎo)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(jié)構(gòu)，引發(fā)脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，造成細(xì)胞或組織的過氧化損傷，導(dǎo)致細(xì)胞損傷或凋亡，加劇炎癥反應(yīng)[8]。因此，創(chuàng)傷性腦損傷后發(fā)病氧化應(yīng)激損傷是一個(gè)必然的病理過程[9]。機(jī)體對(duì)機(jī)體的抗氧化能力[10]取決于脂質(zhì)過氧化程度和抗氧化保護(hù)的動(dòng)態(tài)平衡。目前認(rèn)為GSH-Px是清除自由基主要組成部分，反映機(jī)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(jī)過氧化物，直接或間接的清除H202等氧自由基，抑制有害反應(yīng)，從而保護(hù)或組織免受氧自由基的損傷[11]。 MDA是氧自由基攻擊細(xì)胞膜中多不飽和脂肪酸后生成的脂質(zhì)過氧化物，其與蛋白質(zhì)、核酸或脂類結(jié)成難溶性物質(zhì)，使生物膜通透性降低，繼而引起細(xì)胞破裂和（或）死亡。MDA間接反映氧化損傷的程度。當(dāng)組織中GSH-Px含量降低，MDA含量升高時(shí)[12]，一般認(rèn)為機(jī)體出現(xiàn)損傷，引起脂質(zhì)過氧化，產(chǎn)生了氧化應(yīng)激反應(yīng)。本研究發(fā)現(xiàn)，番茄紅素能夠提高創(chuàng)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(duì)腦組織的損傷[13]。

創(chuàng)傷性腦損傷后，細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載可以激活磷脂酶A2和磷脂酶C，使磷脂降解，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，同時(shí)還產(chǎn)生具有細(xì)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(chǎn)生的花生四烯酸可促進(jìn)氧自由基的生成。細(xì)胞內(nèi)Ca2+升高可激活Ca2+依耐性蛋白酶，破壞細(xì)胞骨架。胞漿中增多的Ca2+還可通過核孔擴(kuò)散至細(xì)胞核，激活Ca2+依賴性的核酸內(nèi)切酶，導(dǎo)致DNA降解。另外，腦漿內(nèi)Ca2+升高，可導(dǎo)致線粒體內(nèi)Ca2+超載，是細(xì)胞損傷的主要原因。因此，抑制細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載對(duì)于創(chuàng)傷性腦損傷后治療至關(guān)重要[15]。本研究結(jié)果顯示，番茄紅素可以降低創(chuàng)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(hù)作用。

本研究還發(fā)現(xiàn)給予番茄紅素治療可減少創(chuàng)傷性腦損傷大鼠腦組織中TNF-α和IL-1β蛋白水平。創(chuàng)傷性腦損傷發(fā)生后，炎癥反應(yīng)在繼發(fā)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(chuàng)傷性腦實(shí)質(zhì)的損傷，導(dǎo)致氧化應(yīng)激，水電解質(zhì)紊亂、線粒體功能障礙等，這些病理改變反過來促進(jìn)炎癥因子的釋放，形成級(jí)聯(lián)反應(yīng)，加重腦組織損傷，導(dǎo)致神經(jīng)功能受損。番茄紅素治療創(chuàng)傷性腦損傷可抑制腦組織炎癥反應(yīng)。

綜上所述，番茄紅素可以抑制創(chuàng)傷性腦損傷的氧化應(yīng)激反應(yīng)及炎癥因子釋放，發(fā)揮腦保護(hù)作用，為創(chuàng)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