頭孢曲松預(yù)處理對局灶性腦缺血損傷的保護作用和機制研究.pdf

1、腦卒中，是由于腦血管突然破裂或因血管堵塞造成大腦缺血、缺氧引起的腦血管性疾病。其中，缺血性腦卒中患者的發(fā)病率高達62.4％，目前已經(jīng)成為嚴(yán)重威脅我國人口健康的主要殺手之一，每年死于缺血性腦卒中的患者高達150萬，平均每15秒就有一例新發(fā)病人。目前，臨床上針對缺血性腦卒中的治療主要依賴早期的溶栓治療，但由于其時間窗有限，多數(shù)病人在進行有效治療前就已經(jīng)失去最佳治療時機，最終造成終身殘疾或一系列并發(fā)癥，給家庭和社會造成了巨大負(fù)擔(dān)。因而，研究缺

2、血性腦卒中的發(fā)病和損傷機理、尋找可行地預(yù)防和治療途徑，是有效控制缺血性腦卒中發(fā)病率的關(guān)鍵。
　　目前針對缺血性腦損傷的研究主要集中在神經(jīng)興奮性毒性、氧化應(yīng)激、細(xì)胞凋亡和炎癥反應(yīng)等方向。其中，炎癥反應(yīng)是參與腦缺血再灌注損傷的主要原因之一。大量相關(guān)研究表明，在局灶性腦缺血再灌注損傷后，級聯(lián)炎癥反應(yīng)開始發(fā)生，白細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞相繼激活，大量炎性因子IL-1、IL-1β、IL-6、TNF-α釋放浸潤腦組織，同時炎癥因子聚集在

3、損傷腦組織血管周圍，進一步加重腦組織缺血。因此，如何有效抑制炎性細(xì)胞激活，進而抑制炎癥因子釋放、阻斷炎性損傷是控制缺血性腦損傷的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
　　β-內(nèi)酰胺類抗生素是一類臨床上常用的廣譜抗生素，其藥理機制已經(jīng)得到大量臨床證實。最新研究表明，β-內(nèi)酰胺類抗生素如頭孢曲松（CTX）不僅具有抗菌作用，而且可以發(fā)揮一定的神經(jīng)保護功效，對抗興奮性谷氨酸參與損傷的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如肌萎縮性側(cè)索硬化癥（ALS）、中風(fēng)、腦腫瘤和癲癇等疾病，并證實其可

4、能的機制與上調(diào)腦內(nèi)谷氨酸轉(zhuǎn)運體-1（GLT-1）有關(guān)。同時，研究人員觀察到腦內(nèi)相關(guān)炎癥反應(yīng)也有不同程度的減輕，IL-6、TNF-α等炎性因子釋放減少，使動物模型或患者預(yù)后不同程度的得到恢復(fù)，提示β-內(nèi)酰胺類抗生素除了通過GLT-1發(fā)揮作用以外，還可以通過減輕炎癥損傷發(fā)揮一定的神經(jīng)保護作用。但是，其對膠質(zhì)細(xì)胞活化的影響如何，對主要炎性細(xì)胞因子IL-1β有何作用目前尚無證據(jù)。
　　由于膠質(zhì)細(xì)胞是缺血損傷后生成促炎性因子的主要細(xì)胞，因此

5、，推測：（1）腦缺血再灌注損傷后，β-內(nèi)酰胺類抗生素頭孢曲松可能部分抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞或小膠質(zhì)細(xì)胞的活化，發(fā)揮神經(jīng)保護作用；（2）β-內(nèi)酰胺類抗生素頭孢曲松還可能通過抑制再灌注損傷關(guān)鍵炎性因子IL-1β的釋放，減輕腦組織損傷。本研究旨在進一步探討β-內(nèi)酰胺類抗生素頭孢曲松的神經(jīng)保護機制。
　　目的：在大鼠大腦中動脈阻塞（MCAO）模型的基礎(chǔ)上，探討β-內(nèi)酰胺類抗生素頭孢曲松發(fā)揮神經(jīng)保護作用的機制，證實其和炎癥細(xì)胞激活和炎性因子釋放之

6、間的關(guān)系，為進一步揭示頭孢曲松神經(jīng)保護作用機制提供新的思路。
　　方法：72只Sprague Dawley（SD）大鼠隨機分為模型組（n=60）和假手術(shù)組（Sham，n=12）。模型組又分為對照組（Control，n=30）和頭孢曲松腹腔注射預(yù)處理組（CTX，n=30）。采用傳統(tǒng)的大鼠大腦中動脈阻塞模型（MCAO），通過觀察術(shù)后大鼠神經(jīng)功能缺損評分（NDS）和計算腦梗死容積判斷腦組織損傷程度，通過免疫熒光染色法觀察MCAO術(shù)后3h

7、、24h星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)元和白細(xì)胞介素1-β（IL-1β）的表達和分泌情況，通過細(xì)胞陽性計數(shù)判斷膠質(zhì)細(xì)胞的激活情況，通過免疫熒光雙標(biāo)法判斷IL-1β的來源；并應(yīng)用ELISA和Western blot方法分別檢測3h和24h腦組織中IL-1β的分泌和變化情況。
　　結(jié)果：大鼠MCAO后24h，與假手術(shù)組（17.700±0.153）相比，對照組（8.400±0.349）和頭孢曲松預(yù)處理組（12.000±0.447）神經(jīng)功

8、能缺損評分均有不同程度下降。但頭孢曲松預(yù)處理組較對照組升高（p<0.05），提示頭孢曲松預(yù)處理可以部分改善神經(jīng)功能缺損評分。在皮層，頭孢曲松預(yù)處理組梗死面積為（18.92±1.977）％和對照組梗死面積（32.748±1.802）％相比有所減小，提示頭孢曲松預(yù)處理可以部分逆轉(zhuǎn)皮層腦梗死容積（p<0.05）。紋狀體為梗死核心區(qū)，頭孢曲松預(yù)處理組（4.662±1.259）％和對照組（5.343±0.211）％幾乎沒有差別（p>0.05）。M

9、CAO后3h，與假手術(shù)組（44.020±3.882）相比，對照組（167.300±9.062）和頭孢曲松預(yù)處理組（83.83±7.578）星形膠質(zhì)細(xì)胞激活數(shù)目均有不同程度增高，但頭孢曲松預(yù)處理組較對照組明顯降低（p<0.05），并和IL-1β存在雙標(biāo)，提示損傷早期星形膠質(zhì)細(xì)胞激活并分泌IL-1β，而頭孢曲松預(yù)處理可部分抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞激活。MCAO后3h，與假手術(shù)組（1.020±0.041）相比，對照組（3.017±0.076）與頭孢曲

10、松預(yù)處理組（3.108±0.107）半暗帶皮層IL-1β Western blot檢測均有不同程度升高，但對照組和預(yù)處理組表達水平無明顯差別（p>0.05）。在MCAO后24h，與假手術(shù)組（42.920±5.791）相比，對照組（138.700±15.700）和頭孢曲松預(yù)處理組（70.670±10.460）小膠質(zhì)細(xì)胞激活數(shù)目均不同程度增高，但頭孢曲松預(yù)處理組較對照組明顯降低（p<0.05），并和IL-1β存在雙標(biāo)，提示MCAO后24h小

11、膠質(zhì)細(xì)胞同樣參與IL-1β的分泌，而頭孢曲松預(yù)處理可部分抑制小膠質(zhì)細(xì)胞激活。MCAO后24h，與假手術(shù)組（1.020±0.041）相比，對照組（3.178±0.144）與頭孢曲松預(yù)處理組（2.195±0.082）Western blot檢測半暗帶皮層IL-1β表達水平均有不同程度上升，但頭孢曲松預(yù)處理組較對照組明顯減少（p<0.05），提示頭孢曲松預(yù)處理可以在MCAO后24h部分減少炎性介質(zhì)表達。與假手術(shù)組（13.340±2.893）相

12、比，對照組（69.420±21.630）ELISA檢測半暗帶皮層IL-1β表達水平和頭孢曲松預(yù)處理組（32.649±14.040）均升高，但頭孢曲松預(yù)處理組較對照組明顯減少，提示頭孢曲松預(yù)處理可以降低IL-1β的表達和分泌水平。
　　結(jié)論：通過對大鼠連續(xù)5d腹腔注射頭孢曲松，可以部分逆轉(zhuǎn)腦梗死容積，提高大鼠神經(jīng)功能缺陷評分。在損傷早期星形膠質(zhì)細(xì)胞快速激活，釋放炎癥因子IL-1β介導(dǎo)損傷作用，同時IL-1β表達水平快速升高，頭孢曲松