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        右美托咪定對體外循環(huán)大鼠腦損傷的影響*

        2019-03-21 02:35:18陳燕樺張炳東何芳周麗芳韋祎謝玉波
        中國現(xiàn)代醫(yī)學雜志 2019年6期
        關(guān)鍵詞:體外循環(huán)陽性細胞咪定

        陳燕樺,張炳東,何芳,周麗芳,韋祎,謝玉波

        (廣西醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院,廣西 南寧 530021)

        右美托咪定是一種α2腎上腺素受體激動劑,廣泛用于臨床麻醉和重癥監(jiān)護室的鎮(zhèn)靜[1-2]。研究發(fā)現(xiàn),右美托咪定可以減輕腦缺血再灌注損傷和體外循環(huán)相關(guān)的腦損傷,但其具體機制尚需進一步研究[3-4]。為此,本實驗將右美托咪定用于大鼠體外循環(huán)中,觀察大鼠海馬CA1區(qū)神經(jīng)元凋亡、腦組織含水量、血漿中IL-6和海馬組織cleaved Caspase-3蛋白的表達,探討右美托咪定在體外循環(huán)中的腦保護作用。

        1 材料與方法

        1.1 實驗動物及分組

        健康雄性SD大鼠48只,體重250~350 g,采用隨機數(shù)字表法,將其分為3組:假手術(shù)組(S組)、體外循環(huán)組(CPB組)和右美托咪定組(Dex組),每組16只。S組大鼠僅行動靜脈穿刺置管術(shù),不進行體外循環(huán)轉(zhuǎn)流,120 min后結(jié)束實驗;CPB組行體外循環(huán)轉(zhuǎn)流120 min;Dex組在體外循環(huán)前泵注右美托咪定2.5μg/kg(江蘇恒瑞醫(yī)藥股份有限公司),15 min給完,接著在體外循環(huán)轉(zhuǎn)流過程中持續(xù)泵注右美托咪定2.5μg/(kg·h)直至體外循環(huán)轉(zhuǎn)流結(jié)束。

        1.2 大鼠體外循環(huán)模型的復制

        腹腔注射1%戊巴比妥鈉(北京普博斯生物科技有限公司)0.5 ml/100 g麻醉大鼠,仰臥位固定于實驗臺上,經(jīng)口腔將16 G靜脈留置導管(美國Arrow公司)插入氣管,行機械通氣,潮氣量3 ml/100 g,頻率60次/min,吸呼比為1.0∶1.5,實驗中保持動脈血氣二氧化碳分壓維持在35~45 mmHg。頸前區(qū)、左右腹股溝處刮毛、消毒后縱向切開皮膚,右頸外靜脈置入20 G靜脈穿刺針(北京史密斯醫(yī)療器械有限公司)至右心房,依靠重力引流靜脈血至貯血器(20 ml注射器,山東威高集團醫(yī)用高分子制品股份有限公司);右股靜脈置入22 G靜脈穿刺針行股靜脈引流;左、右側(cè)股動脈分別置入24 G靜脈穿刺針,右側(cè)股動脈行股動脈灌注,左側(cè)股動脈用于監(jiān)測動態(tài)血壓和行血氣分析。體外循環(huán)采用右股靜脈、右頸外靜脈–右股動脈轉(zhuǎn)流。體外循環(huán)預充液:13 ml同種新鮮肝素化大鼠血液、5 ml乳酸林格液、5 ml 4%羥乙基淀粉溶液(重慶大新藥業(yè)股份有限公司)。靜脈給予肝素鈉(上海上藥第一生化藥業(yè)有限公司)500 u/kg,待激活全血凝固時間(ACT)≥480 s后,使用Stockert Ⅲ型雙頭滾壓泵(德國Stockert Ⅲ公司)和小動物膜肺(東莞科威公司)轉(zhuǎn)流120 min。術(shù)中血氣分析采用i-STAT1血氣分析儀(美國ABBOTT公司),ACT監(jiān)測采用ACT儀(美國Medtroniz公司)。體外循環(huán)期間維持血氣分析數(shù)值在正常范圍,紅細胞壓積約為25%,灌注流量維持在100~120 ml/(kg·min),平均動脈壓維持在75~90 mmHg,鼻咽溫度約36℃。體外循環(huán)轉(zhuǎn)流120 min后實驗結(jié)束。

        1.3 ELISA法

        每組隨機選取8只大鼠在體外循環(huán)前(T0)、體外循環(huán)1 h(T1)、體外循環(huán)2 h(T2)時采集靜脈血用于測定血漿IL-6濃度。靜脈血標本1 000 r/min離心15 min,采集血漿上清液-20℃保存,最后采用ELISA試劑盒檢測血漿IL-6濃度。

        1.4 TUNEL檢測

        每組隨機選取8只大鼠,實驗結(jié)束后經(jīng)升主動脈灌注生理鹽水約100 ml至右心耳流出液體為無色,再灌注4℃、4%多聚甲醛(北京百奧萊博科技有限公司)約250 ml,至頭頸部變僵硬。斷頭取腦,常規(guī)石蠟包埋后行連續(xù)冠狀面切片,厚度4μm。按照TUNEL試劑盒(美國Roche公司)說明書步驟進行操作,經(jīng)熒光染色(TUNEL、DAPI、Merge染色)后觀察細胞凋亡情況。細胞質(zhì)或細胞核中出現(xiàn)較亮的綠色顆粒為陽性細胞,即凋亡細胞。每張切片隨機選取CA1區(qū)3個不同高倍視野(200倍),以平均密度比表示凋亡陽性細胞數(shù),平均密度比=積分光密度/選定對象的面積,取3次平均值。

        1.5 Western blotting檢測

        將剩余每組8只大鼠取新鮮海馬組織,按照蛋白提取試劑盒說明書提取組織蛋白,用BCA法進行蛋白定量。取50μg蛋白加入上樣緩沖液,蛋白變性后進行SDS-PAGE電泳。分離蛋白轉(zhuǎn)移至PVDF膜,牛奶封閉2h,TBST洗膜后分別加入兔單克隆抗體cleaved Caspase-3(1∶1 000,美國Cell Signaling Technology公司)和兔抗ACTB多克隆抗體(1∶3 000,美國Bioworlde公司),4℃孵育過夜。TBST洗膜后加入紅外標記的二抗(1∶10 000,美國Cell Signaling Technology公司),室溫下避光孵育2 h,曝光成像。采用Odyssey雙色紅外激光成像系統(tǒng)掃膜,灰度值用Imaga J軟件測定,以目的蛋白和內(nèi)參β-actin蛋白灰度值比值表示cleaved Caspase-3蛋白的相對表達量。

        1.6 腦組織含水量的測定

        將每組8只大鼠去掉海馬后的腦組織稱濕重,置于55℃干燥箱內(nèi)烘干24 h至恒重,稱干重。計算腦含水量(%)=(濕重-干重)/濕重×100%。

        1.7 統(tǒng)計學方法

        數(shù)據(jù)分析采用SPSS 16.0統(tǒng)計學軟件。計量資料以均數(shù)±標準差表示(±s),比較用單因素方差分析或重復測量設計的方差分析,兩兩比較用LSD-t檢驗,P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

        2 結(jié)果

        2.1 各組大鼠不同時間血漿IL-6濃度比較

        CPB組、Dex組與 S組 T0、T1、T2的血漿 IL-6濃度比較,采用重復測量設計的方差分析,結(jié)果:①不同時間點的血漿IL-6濃度有差異(F=134.07,P=0.000);②3組血漿IL-6濃度有差異(F=29.918,P=0.000),CPB 組較 S組高(P<0.05),Dex組較CPB組低(P<0.05);③3組血漿IL-6濃度變化趨勢有差異(F=21.638,P=0.000)。見表1和圖1。

        表1 各組大鼠不同時間血漿IL-6濃度比較(n =8,pg/ml,±s)

        表1 各組大鼠不同時間血漿IL-6濃度比較(n =8,pg/ml,±s)

        注:1)與 S組比較,P <0.05;2)與 T0比較,P <0.05;3)與CPB組比較,P <0.05

        組別 T0 T1 T2 S 組 9.42±0.62 10.93±1.59 11.13±1.41 CPB 組 9.95±1.18 17.76±2.771)2) 19.37±2.401)2)Dex 組 9.91±1.67 16. 57±1.191)2) 15.22±1.822)3)

        圖1 各組大鼠血漿IL-6濃度的變化趨勢 (n =8)

        2.2 各組大鼠海馬CA1區(qū)凋亡陽性細胞和腦組織含水量比較

        免疫熒光染色后,可見凋亡細胞質(zhì)或細胞核中出現(xiàn)較亮的綠色顆粒,正常細胞核呈藍色。大鼠海馬CA1區(qū)的TUNEL染色圖片中,S組和Dex組可見少量散在綠色顆粒,而CPB組可見較多綠色顆粒(見圖2)。CPB組、Dex組、S組大鼠CA1區(qū)的凋亡陽性細胞數(shù)比較,經(jīng)單因素方差分析,差異有統(tǒng)計學意義(F=96.732,P=0.000);進一步兩兩比較經(jīng)LSD-t檢驗,CPB組較S組凋亡陽性細胞多(P<0.05);Dex組較CPB 組少(P<0.05)(見表2)。

        CPB組、Dex組、S組腦組織含水量比較,經(jīng)單因素方差分析,差異有統(tǒng)計學意義(F=5.431,P=0.013);進一步兩兩比較經(jīng)LSD-t檢驗,CPB組高于S組(P<0.05);Dex組低于CPB組(P<0.05)。見表2。

        2.3 各組大鼠海馬CA1區(qū)cleaved Caspase-3蛋白表達水平比較

        各組大鼠海馬CA1區(qū)cleaved Caspase-3蛋白在17 kD左右出現(xiàn)特異性條帶(見圖3)。CPB組、Dex組、S組海馬組織cleaved Caspase-3蛋白相對表達量分別為(0.89±0.03)、(0.63±0.06)和(0.60±0.06),經(jīng)單因素方差分析,差異有統(tǒng)計學意義(F=76.244,P=0.000);進一步兩兩比較經(jīng)LSD-t檢驗,CPB組高于 S組(P<0.05);Dex組低于CPB組(P<0.05)。

        圖2 各組大鼠海馬CA1區(qū)的凋亡陽性細胞 (熒光染色×200)

        表2 各組大鼠CA1區(qū)凋亡陽性細胞和腦組織含水量比較(n =8,±s)

        表2 各組大鼠CA1區(qū)凋亡陽性細胞和腦組織含水量比較(n =8,±s)

        注:1)與S組比較,P <0.05;2)與CPB組比較,P <0.05

        組別 凋亡陽性細胞(個/mm2) 腦組織含水量/%S組 2.23±0.74 77.07±1.55 CPB組 8.97±1.271) 79.65±1.621)Dex組 5.98±0.812) 77.49±1.862)F值 96.732 5.431 P值 0.000 0.013

        圖3 各組大鼠海馬組織cleaved Caspase-3蛋白的表達

        3 討論

        體外循環(huán)是一種非生理狀態(tài),血液與體外循環(huán)管道等接觸時可以產(chǎn)生大量炎癥因子,激活補體,引起全身炎癥反應,導致全身組織器官損害[5-6]。體外循環(huán)心臟外科手術(shù)后出現(xiàn)認知功能障礙和腦損傷等[7],會延長患者術(shù)后恢復時間,增加患者住院日,增加病死率和醫(yī)療費用等,因此減輕體外循環(huán)相關(guān)的腦損傷非常迫切。

        研究表明,右美托咪定對腦缺血再灌注損傷具有保護作用,其機制可能與右美托咪定減少氧化應激和炎癥反應有關(guān)[8-9]。IL-6是一個重要的促炎因子,可以激活細胞內(nèi)信號傳導通路[10]。Caspase-3是與凋亡相關(guān)的一種調(diào)解蛋白[11],其激活可以誘導細胞凋亡增多,所以細胞凋亡增加時,可發(fā)現(xiàn)cleaved Caspase-3表達增多[12]。

        本研究結(jié)果顯示,體外循環(huán)可以引起大鼠腦組織水腫加重和海馬神經(jīng)元凋亡增多,并且促進IL-6和凋亡相關(guān)蛋白cleaved Caspase-3的表達;使用右美托咪定可以減輕體外循環(huán)導致的大鼠腦組織水腫和減少大鼠海馬神經(jīng)元細胞凋亡,下調(diào)炎癥因子IL-6和凋亡相關(guān)蛋白cleaved Caspase-3的表達,說明右美托咪定對大鼠體外循環(huán)有腦保護作用。

        綜上所述,體外循環(huán)可以誘導大鼠海馬神經(jīng)元凋亡增多,而右美托咪定可以減輕大鼠體外循環(huán)相關(guān)的腦損傷,其機制可能與其減輕體外循環(huán)相關(guān)的炎癥反應,下調(diào)cleaved Caspase-3蛋白表達有關(guān)。

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