韓寧 吳丹紅 黎佳思 丁素菊 鄧本強(qiáng) 畢曉瑩
腦出血是一種致死、致殘率較高的疾病,目前認(rèn)為炎癥、自由基以及細(xì)胞凋亡是造成腦損傷的重要環(huán)節(jié)[1-2]。吡格列酮(pioglitazone,Pio)屬于噻唑烷二酮類藥物,通過(guò)激活過(guò)氧化小體增殖劑激活型受體γ(peroxisome proliferator-activated receptor gamma,PPAR γ)改善胰島素抵抗,控制血糖水平,臨床上被廣泛應(yīng)用于治療2型糖尿病[3]。有研究發(fā)現(xiàn),PPARr激動(dòng)劑可通過(guò)抑制組織炎癥反應(yīng)起到神經(jīng)保護(hù)作用[4-6],但其對(duì)于腦出血所致腦損傷的影響及相關(guān)機(jī)制未見報(bào)道。本研究采用2次注血/退針法制備大鼠腦出血模型,觀察吡格列酮對(duì)大鼠腦出血后腦組織炎癥反應(yīng)的影響,探討吡格列酮在大鼠腦出血性損傷中的保護(hù)作用及可能機(jī)制。
1.1器材與試劑
吡格列酮(sigma公司);腫瘤壞死因子α(tumornecrosisfactor,TNF-α)抗體、肌動(dòng)蛋白(β-actin)抗體(美國(guó)Cell Signaling公司)、TNF-α ELISA試劑盒(晶美生物工程有限公司);石蠟切片機(jī)(Leica RM2235);LeicaHI1220水平干式烘干儀;立體定位儀(上海軟隆科技發(fā)展有限公司);OLYMPUS熒光顯微鏡;Image Pro Expess分析系統(tǒng)、酶標(biāo)儀(Bio-TEK公司synergy HT型,美國(guó))。
1.2實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
健康SD雄性大鼠72只,體重250~300 g,由上海斯萊克實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限責(zé)任公司提供提供(實(shí)驗(yàn)動(dòng)物使用許可證號(hào)2007-0005),實(shí)驗(yàn)大鼠自由攝取飲水,常規(guī)條件飼養(yǎng)。
1.3大鼠模型的制備和分組
大鼠術(shù)前8 h禁食,不禁水;60只大鼠參照Deinsberger[7]、周中和等[8]的報(bào)道方法采用2次注血/退針法,即緩慢注射自體血100 μL至基底節(jié)制成大鼠ICH模型。大鼠模型成功標(biāo)準(zhǔn):參照Bederson等[9]的方法,即神經(jīng)功能缺損評(píng)分≥2分。以大鼠腦切片中有明顯血腫存在為模型制備成功。
將60例造模成功的大鼠隨機(jī)分為5組,每組各12只。持續(xù)吡格列酮組:造模前6h給予胃灌注吡格列酮,造模后維持原劑量;術(shù)前吡格列酮組:造模前6 h給予胃灌注吡格列酮,造模后停用;術(shù)后吡格列酮組:造模前不給藥,造模后給予胃灌注吡格列酮;模型組:造模前后均不給予吡格列酮灌注;假手術(shù)組:同一部位進(jìn)針注血,不給予吡格列酮灌注。另外選取12例未造模的正常大鼠作為正常組。吡格列酮胃灌注15 mg·kg-1·d-1,1次·d-1,持續(xù)3 d。
1.4行為學(xué)評(píng)定
大鼠參照Ohlsson[10]、Garcia[11]和De Ryck[12]等描述的神經(jīng)行為學(xué)評(píng)分方法。神經(jīng)行為學(xué)評(píng)分于術(shù)后72 h處死大鼠前由1名非手術(shù)人員盲法進(jìn)行。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(總分14分,分?jǐn)?shù)越低癥狀越重)為(1)平衡木試驗(yàn):將大鼠放在一根長(zhǎng)84 cm,寬2.4 cm的木條上,看其能否早過(guò)去。0分為掉下來(lái);1分為未掉下來(lái),但不能走;2分為在行走時(shí)掉下來(lái);3分為能走過(guò)去,但患側(cè)后肢不起作用;4分為能走過(guò)去,超過(guò)50%的步子打滑;5分為能走過(guò)去,偶爾打滑;6分為順利走過(guò);(2)提尾行走試驗(yàn):輕提大鼠尾巴末端,使后肢離地行走。0分為無(wú)法行走;1分為左前肢稍有伸展,行走時(shí)向左打轉(zhuǎn);2分為左前肢較右前肢伸展少,稍向左傾行走;3分為雙前肢對(duì)稱伸展,沿直線協(xié)調(diào)行走;(3)四肢協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)試驗(yàn):輕提大鼠尾巴末端,使其懸空觀察四肢的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。0分為左前肢不移動(dòng);1分為左側(cè)肢體很少伸展;2分為左側(cè)肢體較右側(cè)伸展少或慢;3分為四肢協(xié)調(diào)伸展;(4)四肢放置試驗(yàn):該試驗(yàn)由De Ryck等[12]加以簡(jiǎn)化和改良。0分為不能正確放置左側(cè)肢體;1分為不能完全正確或者放置肢體動(dòng)作緩慢(>2 s);2分為迅速準(zhǔn)確的放置。
1.5PPARγ蛋白表達(dá)水平測(cè)定
每組隨機(jī)取6只大鼠在腦出血模型建立成功后72 h處死,立即取全腦,用冰生理鹽水漂洗,除去血液,濾紙拭干,稱取部分腦組織重量,用勻漿器勻漿后放入離心管中,加入100 uL RIPA裂解液,至細(xì)胞完全裂解;使用BCA蛋白定量法測(cè)定PPARγ蛋白表達(dá)水平。蛋白質(zhì)變性后放置100 g/L SDS-PAGE柱上進(jìn)行電泳分析;電泳后轉(zhuǎn)移至經(jīng)甲醇活化的PVDF膜上,并在5%脂肪粉溶液中室溫孵育1 h以封閉膜上的非特異結(jié)合;棄去封閉液后膜中加入PPARγ抗體、β-actin抗體,4 ℃搖晃過(guò)夜,PBST洗膜3次,每次5 min;加入HRP標(biāo)記的二級(jí)抗體以結(jié)合一級(jí)抗體及HRP標(biāo)記的抗生物素抗體以結(jié)合分子量標(biāo)準(zhǔn),室溫孵育膜1 h;TBS/T洗膜3次,每次5 min;將膜置于pierce化學(xué)發(fā)光試劑盒中2種試劑等比例混合為反應(yīng)液中室溫孵育1 min,去除過(guò)量的溶液,將膜夾在兩塑料薄膜之間,以X光膠片曝光對(duì)膜進(jìn)行掃描分析,其表達(dá)水平為目標(biāo)蛋白與內(nèi)參蛋白灰度值之比。
1.6TNF-α蛋白、NF-κB蛋白表達(dá)水平測(cè)定
各組剩余6只大鼠于造模成功后72 h用水合氯醛麻醉后開胸經(jīng)左心室插管至主動(dòng)脈,依次灌注生理鹽水100 mL,4 ℃ 4%多聚甲醛250mL,斷頭去腦,于4%多聚甲醛固定24 h,然后使用酒精脫水,二甲苯透明、浸蠟、包埋。
用免疫組織化學(xué)染色法進(jìn)行TNF-α蛋白、NF-κB蛋白表達(dá)陽(yáng)性細(xì)胞測(cè)定。組織切片脫蠟、水化后用磷酸鹽緩沖液(Phosphate Buffered Saline,PBS)洗2~3次,每次5 min;3%過(guò)氧化氫(hydrogen peroxide,H2O2)(80%甲醇)滴加在腫瘤組織芯片(tissue microarray,TMA)上,室溫靜置10 min;PBS洗2~3次,每次5 min;進(jìn)行抗原熱修復(fù)后PBS洗2~3次,每次5 min;滴加正常山羊血清封閉液,室溫20 min,甩去多余液體;滴加TNF-α兔抗鼠多克隆抗體和NF-κB兔抗鼠多克隆抗體50 μL,室溫靜置1 h;4 ℃過(guò)夜后在37 ℃復(fù)溫45 min;PBS洗3次,每次5 min;滴加Ⅱ抗40~50 μL,室溫靜置,或37 ℃1 h;PBS洗3次各5 min;DAB顯色5~10 min,在顯微鏡下掌握染色程度;PBS或自來(lái)水沖洗10 min;蘇木精復(fù)染2 min,鹽酸酒精分化;自來(lái)水沖洗10~15 min;脫水、透明、封片、鏡檢。
染色成功后每個(gè)標(biāo)本取2張切片,在200倍光鏡下隨機(jī)觀察并取血腫周邊5個(gè)不重復(fù)視野,顯微圖像分析系統(tǒng)采集圖像,分析陽(yáng)性細(xì)胞積分光密度,取平均值,單位為積分光密度/每個(gè)200倍視野。
1.7血漿TNF-α表達(dá)水平測(cè)定
各組隨機(jī)取6只大鼠在造模成功后72 h深度麻醉后打開胸腔,下腔靜脈取血2 mL,注入加有抗凝劑的試管中,4 ℃條件下3000 r/min,離心15 min后取上清液;用酶聯(lián)免疫吸附法(Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay ,ELISA)測(cè)定血漿中TNF-α的表達(dá)水平。
1.8統(tǒng)計(jì)學(xué)處理
2.1吡格列酮對(duì)大鼠腦出血后行為學(xué)評(píng)分的影響
6組行為學(xué)評(píng)分有顯著差異(F=12.767,P<0.001);持續(xù)吡格列酮組行為學(xué)評(píng)分顯著高于術(shù)前吡格列酮組、術(shù)后吡格列酮組、模型組,顯著低于假手術(shù)和正常組(t=2.410、3.879、5.423、9.001、9.101,P=0.037、0.007、0.000、0.000、0.000);術(shù)前吡格列酮組、術(shù)后吡格列酮組行為學(xué)評(píng)分顯著高于模型組,顯著低于假手術(shù)和正常組(t1=2.614、10.527、10.608,P1=0.026、0.000、0.000;t2=2.247、13.863、13.992,P2=0.049、0.000、0.000),術(shù)前吡格列酮組、術(shù)后吡格列酮組行為學(xué)評(píng)分無(wú)明顯差異(t=0.613,P=0.554);模型組行為學(xué)評(píng)分顯著低于假手術(shù)組和正常組(t=15.404、15.520,P均=0.000)(表1)。
表1 吡格列酮對(duì)大鼠腦出血后行為學(xué)評(píng)分的影響,分)
注:與持續(xù)吡格列酮組比較,*P<0.05;與術(shù)前吡格列酮組比較,△P<0.05;與術(shù)后吡格列酮組比較,▲P<0.05;與模型組比較,#P<0.05
2.2吡格列酮對(duì)大鼠腦出血后腦組織NF-κB和TNF-α蛋白表達(dá)水平的影響
6組TNF-α、NF-κB表達(dá)水平有顯著差異(F=11.24,8.91,P均=0.00);持續(xù)吡格列酮組TNF-α表達(dá)水平顯著低于術(shù)前吡格列酮組、模型組,顯著高于假手術(shù)組、正常組(t=2.707、11.233、4.048、4.647,P=0.022、0.000、0.001、0.001);持續(xù)吡格列酮組NF-κB表達(dá)水平顯著低于術(shù)前吡格列酮組、術(shù)后吡格列酮組、模型組,顯著高于假手術(shù)組、正常組(t=8.951、3.053、25.855、5.728、9.848,P=0.000、0.012、0.000、0.000、0.000)。術(shù)前吡格列酮組TNF-α、NF-κB表達(dá)水平顯著低于模型組,顯著高于術(shù)后吡格列酮組、假手術(shù)組、正常組(t1=2.424、4.702、5.910、5.689,P1=0.036、0.001、0.000、0.000;t2=7.259、6.778、11.530、13.627,P2=0.000、0.000、0.000、0.000);術(shù)后吡格列酮組TNF-α、NF-κB表達(dá)水平顯著低于模型組,顯著高于假手術(shù)組、正常組(t1=12.650、7.844、6.976,P1均=0.000;t2=22.183、7.873、11.781,P2均=0.000);模型組TNF-α、NF-κB表達(dá)水平顯著高于假手術(shù)組、正常組(t1=18.930,17.831,P1均=0.000;t2=22.723、26.489,P2均=0.000)。假手術(shù)組和正常組TNF-α無(wú)明顯差異(t=0.270,P=0.792),但假手術(shù)組NF-κB蛋白表達(dá)水平顯著高于正常組(t=3.134,P=0.011)。(表2,圖1~2)。
表2 吡格列酮對(duì)大鼠腦出血后腦組織NF-κB、 TNF-α蛋白表達(dá)水平的影響,%)
注:與持續(xù)吡格列酮組比較,*P<0.05;與術(shù)前吡格列酮組比較,△P<0.05;與術(shù)后吡格列酮組比較,▲P<0.05;與模型組比較,#P<0.05;與假手術(shù)組比較,▽P<0.05
2.3吡格列酮對(duì)腦出血大鼠血漿中TNF-α表達(dá)水平的影響
6組大鼠血漿TNF-α表達(dá)水平有顯著差異[(0.702±0.013)vs(0.765±0.016)vs(0.787±0.011)vs(0.960±0.028)vs(0.656±0.004)vs(0.643±0.002)ng/dL](F=9.875,P<0.001),其中模型組最高,而正常組最低。持續(xù)吡格列酮組TNF-α表達(dá)水平顯著低于術(shù)前吡格列酮組、術(shù)后吡格列酮組、模型組(t=7.486、12.226、20.471,P均=0.000),與術(shù)前吡格列酮組、術(shù)后吡格列酮組TNF-α表達(dá)水平顯著高于模型組,顯著低于假手術(shù)組、正常組(t1=14.811、16.189、18.533,P1均=0.000;t2=14.086、27.415、31.545,P2均=0.000),但術(shù)前吡格列酮組、術(shù)后吡格列酮組TNF-α表達(dá)水平無(wú)顯著差異(t=2.775,P=0.020);假手術(shù)組TNF-α表達(dá)水平顯著高于正常組(t=7.120,P=0.000)。
圖1 大鼠腦出血后72h腦組織NF?κB免疫組化染色(×200倍) 箭頭所示棕色細(xì)胞為NF?κB陽(yáng)性細(xì)胞;A為持續(xù)吡格列酮組,顯示NF?κB陽(yáng)性細(xì)胞明顯少于B、C、D;B為術(shù)前吡格列酮組,陽(yáng)性細(xì)胞少于D,但明顯多于其余圖;C為術(shù)后吡格列酮組;D為模型組;E為假手術(shù)組;F為正常組,NF?κB陽(yáng)性細(xì)胞最少
圖2 大鼠腦出血后72h腦組織TNF?α免疫組化染色(×200倍) A為持續(xù)吡格列酮組;B為術(shù)前吡格列酮組;C為術(shù)后吡格列酮組;D為模型組;E為假手術(shù)組;F為正常組
腦出血后炎癥反應(yīng)、自由基生成、脂質(zhì)過(guò)氧化等多種病理機(jī)制導(dǎo)致腦損傷區(qū)周圍甚至更廣泛的腦神經(jīng)元繼發(fā)性死亡是引起出血性腦損傷的的重要原因之一[1-2]。
PPARs涉及多種能量代謝及細(xì)胞活性物質(zhì)的調(diào)節(jié),其合成配體噻唑烷二酮類藥物吡格列酮除改善胰島素抵抗外,還具有一定抗炎、抗氧化作用[13-15]。國(guó)外研究發(fā)現(xiàn),PPARγ激活劑可抑制單核細(xì)胞表達(dá)白介素-6(interleukin- 6,IL-6)和白介素-1β(interleukin-1β,IL-1β),并可抑制巨噬細(xì)胞表達(dá)一氧化氮合酶、基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloprotease-9, MMP-9)和A型清道夫受體,其機(jī)制也可能與拮抗NF-κB活性有關(guān)[16-17]。Li等[18]的研究顯示,在動(dòng)脈粥樣硬化的小鼠模型中格列酮類藥物降低了主動(dòng)脈根部TNF-α和明膠酶B的表達(dá)水平。同時(shí)張俊峰等[19]發(fā)現(xiàn)PPARγ激活劑可以顯著抑制人巨噬細(xì)胞源泡沫細(xì)胞IL-6、TNF-α的分泌,抑制MMP-9的分泌和活性,其機(jī)制可能與NF-κB通路有關(guān)。
NF-κB信號(hào)通路參與炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡等重要的病理生理過(guò)程。已有研究證實(shí)腦出血早期即有NF-κB表達(dá),參與腦出血周圍組織繼發(fā)性損傷及腦水腫形成[20];劉兵榮等[21]也發(fā)現(xiàn)NF-κB與腦出血后腦水腫有關(guān)。目前研究認(rèn)為NF-κB的激活可能是腦出血后神經(jīng)細(xì)胞凋亡的一個(gè)重要原因[22]。本研究發(fā)現(xiàn)胃灌注吡格列酮能降低NF-κB 的表達(dá)水平,且持續(xù)吡格列酮組NF-κB表達(dá)水平顯著低于術(shù)前吡格列酮組、術(shù)后吡格列酮組,術(shù)前吡格列酮組NF-κB表達(dá)水平顯著高于術(shù)后吡格列酮組(P<0.05),可見持續(xù)給藥能夠增強(qiáng)NF-κB表達(dá),減少對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的損傷,抑制炎性因子釋放;但術(shù)前吡格列酮組NF-κB表達(dá)水平較高,可能與造模后腦出血大鼠炎性因子維持高水平,而造模后未用藥有關(guān)。
TNF-α是前炎性細(xì)胞因子,主要由激活的單核巨噬細(xì)胞產(chǎn)生,是腦出血后引起周圍腦組織水腫形成的重要因素之一[23]。TNF-α可直接作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞,引起腦組織多核白細(xì)胞聚集和激活,釋放炎性介質(zhì),誘導(dǎo)粘附因子、白介素等合成和釋放,進(jìn)一步加重腦損傷[24]。本研究發(fā)現(xiàn),PPARγ激活劑吡格列酮可有效降低大鼠腦出血72 h血漿和腦組織中TNF-α表達(dá)水平,從而減輕全身及腦組織中的炎癥反應(yīng),并促進(jìn)了大鼠神經(jīng)功能的恢復(fù)。臨床研究發(fā)現(xiàn),腦出血患者腦組織內(nèi)TNF-α處于高表達(dá)水平,直接參與到腦出血損傷中。本研究持續(xù)吡格列酮組血漿和腦組織TNF-α表達(dá)水平均最低,其中術(shù)前吡格列酮組TNF-α表達(dá)水平顯著高于術(shù)后吡格列酮組,但2組血漿TNF-α表達(dá)水平無(wú)明顯差異,故本研究推測(cè)吡格列酮能夠下降TNF-α的釋放能力,負(fù)性調(diào)節(jié)腦組織中的TNF-α表達(dá)水平,但造模后腦組織和血清中TNF-α表達(dá)水平均明顯上升,僅術(shù)前給藥可能無(wú)法達(dá)到預(yù)期的治療效果。
綜上所述,吡格列酮作為PPARγ激活劑,能降低NF-κB 的表達(dá)水平,并抑制TNF-α的表達(dá),促進(jìn)了大鼠神經(jīng)功能的恢復(fù),發(fā)揮腦出血后的腦保護(hù)作用。但本研究?jī)H就PPARγ激活劑吡格列酮對(duì)于大鼠炎癥相關(guān)因子NF-κB、TNF-α表達(dá)水平的影響進(jìn)行了探討,相關(guān)通路及機(jī)制尚需要進(jìn)一步研究。
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