西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院(西安710004)
展淑琴△ An Zhou△ Tao Yang△ 郭新奎 黃 芳
強(qiáng)啡肽(DYN)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)廣泛分布于腦與脊髓中的一類(lèi)重要的神經(jīng)遞質(zhì),DYN對(duì)κ受體的選擇性較強(qiáng),它是一種與應(yīng)激有關(guān)的神經(jīng)肽,有研究證實(shí)急性腦缺血不同時(shí)期腦、腦脊液和血液中內(nèi)源性阿片肽濃度均發(fā)生明顯變化,表明內(nèi)源性阿片肽在缺血性腦損傷的病理生理過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。強(qiáng)啡肽A(1-8)[DYN-A(1-8)]是一種含8個(gè)氨基酸的短鏈多肽,我們既往的研究發(fā)現(xiàn)給腦缺血小鼠腦室內(nèi)注射合成的 DYN-A (1-8)可明顯縮小腦梗死面積[1],為觀察局灶性腦缺血大鼠腦皮層及紋狀體中DYN-A(1-8)含量的變化及局灶性腦缺血大鼠腦皮層及紋狀體含水量的變化,我們進(jìn)行了此項(xiàng)研究,現(xiàn)報(bào)道如下。
1 動(dòng)物及組織準(zhǔn)備 用大腦中動(dòng)脈阻塞(MCAO)的方法建立短暫性局灶性腦缺血模型[2]。雄性Sprague-Dawley大鼠(體重250~300g)48只,購(gòu)自Charles River Laboratories,大鼠在含700ml/L 一氧化二氮、300ml/L氧的氣體中被40ml/L異氟烷麻醉,并以20ml/L異氟烷維持。MCAO組24只,通過(guò)引導(dǎo)一根3-0的絲線進(jìn)入一側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈腔,同時(shí)結(jié)扎頸外動(dòng)脈及頸內(nèi)動(dòng)脈顱外段制造大腦中動(dòng)脈阻塞模型,絲線在100min后被撤出并使再灌注達(dá)24h,在再灌注結(jié)束時(shí)間點(diǎn)(8h及24h),每組各12只大鼠在麻醉狀態(tài)下被斷頭取腦,其中6只全腦立即在干冰上冷凍-80℃保存?zhèn)溆茫?只分離皮層及紋狀體后進(jìn)行皮層及紋狀體含水量的測(cè)定。假手術(shù)對(duì)照組24只(8h及24h時(shí)間點(diǎn)各12只),麻醉、血管分離同上,但不行線拴及動(dòng)脈結(jié)扎,余同MCAO組,其中6只全腦立即在干冰上冷凍,-80℃保存?zhèn)溆?,?只分離皮層及紋狀體后進(jìn)行皮層及紋狀體含水量的測(cè)定。
2 腦組織處理 分離缺血側(cè)腦皮層及紋狀體組織,樣品稱(chēng)重后勻漿處理,腦組織勻漿用含1mM EDTA及蛋白酶抑制劑的0.1MHCl緩沖液處理,100℃煮沸15min并立即在冰上冷卻后于4℃13000rpm離心20min,吸上清液入一套新管,用Bradford法(Sigma-Aldrich)測(cè)定所有樣本的蛋白濃度。
3 DYN-A(1-8)的放免測(cè)定 取含55μg蛋白的上清液行真空離心140min,真空抽干后的樣本用放免法測(cè)定DYN-A (1-8)含量(pmol/g brain tissue;mean±s)。放免試劑盒購(gòu)自Peninsula Laboratories inc。
4 腦含水量的測(cè)定 將大鼠斷頭取腦,剔除低位腦干及小腦,分離左右半腦,用濾紙吸去腦表面的水分,分離缺血側(cè)皮層及紋狀體后取各缺血側(cè)皮層及紋狀體組織裝入稱(chēng)量瓶,電子分析天平稱(chēng)取各組各約120mg濕重的缺血側(cè)皮層或紋狀體組織 (精確到0.1mg),然后置于干燥箱內(nèi)100℃烘24h至恒重后再稱(chēng)干重,按下列公式計(jì)算腦含水量:腦含水量(%)=(濕重-干重)/濕重×100%。
1 DYN-A(1-8)含量的變化 見(jiàn)表1。隨再灌注時(shí)間的延長(zhǎng),缺血腦皮層及紋狀體內(nèi)DYN-A(1-8)的含量逐漸下降。
表1 腦缺血后再灌注8h及24h大鼠缺血側(cè)腦皮層及紋狀體內(nèi)強(qiáng)啡肽A(1-8)含量的變化(pmol/g,±s)
表1 腦缺血后再灌注8h及24h大鼠缺血側(cè)腦皮層及紋狀體內(nèi)強(qiáng)啡肽A(1-8)含量的變化(pmol/g,±s)
注:與假手術(shù)對(duì)照組在同一部位及同一時(shí)間點(diǎn)相比aP<0.05,與再灌注8h大鼠在同一部位相比bP<0.05
8h(n=6)24h(n=6)組 別皮層 紋狀體假手術(shù)對(duì)照組 5.58±0.61 7.72±0.92皮層 紋狀體5.43±0.52 7.59±0.88腦缺血組 3.51±0.43a 5.62±0.71a 2.41±0.32ab 4.35±0.63ab
2 腦皮層及紋狀體含水量的變化 見(jiàn)表2。缺血側(cè)再灌注8h及24h的腦皮層及紋狀體含水量均明顯增加,與假手術(shù)對(duì)照組相比有顯著性差異(P<0.05),且再灌注24h的缺血側(cè)腦皮層及紋狀體含水量較再灌注8h增加,差異有顯著性(P<0.05)。
表2 腦缺血后再灌注8h及24h大鼠缺血側(cè)腦皮層及紋狀體含水量的變化 (%)
內(nèi)源性阿片肽包括內(nèi)啡肽、DYN、腦啡肽、內(nèi)嗎啡肽以及孤啡肽,它們存在于腦組織、腦脊液及血液中,是體內(nèi)具有阿片樣活性的一組物質(zhì),在體內(nèi)發(fā)揮神經(jīng)遞質(zhì)和激素的功能,對(duì)機(jī)體的心血管功能、內(nèi)分泌免疫網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)以及消化系統(tǒng)、鎮(zhèn)痛、呼吸系統(tǒng)等都有重要的調(diào)節(jié)作用。DYN包括DYN-A、DYN-B及α-新內(nèi)啡肽。DYN-A是Goldstein等1979年從豬垂體中提取的一種阿片樣活性極強(qiáng)的17肽DYN,DYN-B是1982年Goldstein和Udenfriend分別發(fā)現(xiàn)的另一種13肽DYN,其N(xiāo)末端還經(jīng)一對(duì)堿性氨基酸與上述17肽DYN的C末端相接,它們?cè)谀X和脊髓內(nèi)有廣泛分布,其功能復(fù)雜多樣。它是一種與應(yīng)激有關(guān)的神經(jīng)肽,DYN對(duì)κ受體選擇性強(qiáng),被認(rèn)為是κ受體的內(nèi)源性配體。近20多年來(lái),對(duì)阿片肽的研究一直是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一,內(nèi)源性阿片肽在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的作用也取得了很大進(jìn)展。其中作為內(nèi)源性阿片肽的β-內(nèi)啡肽、DYN和腦啡肽與中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷有著密切的關(guān)系。近年來(lái),多數(shù)學(xué)者認(rèn)為β-內(nèi)啡肽、DYN-A、亮氨酸腦啡肽參與了中樞神經(jīng)系統(tǒng)的繼發(fā)性損傷[3]。腦啡肽參與了腦血管疾病的病理生理過(guò)程,引起一系列神經(jīng)系統(tǒng)的癥狀。有研究證實(shí)急性腦缺血不同時(shí)期腦、腦脊液和血液中內(nèi)源性阿片肽濃度均發(fā)生明顯變化,表明內(nèi)源性阿片肽在缺血性腦損傷的病理生理過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。DYN參與中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后的繼發(fā)延遲性病理?yè)p害過(guò)程,是阿片肽中作用最強(qiáng)的一種[4]。
本研究在假手術(shù)對(duì)照組大鼠及100min MCAO后再灌注8h缺血側(cè)腦皮層及紋狀體強(qiáng)啡肽A(1-8)的含量分別是5.58±0.61及3.51±0.43pmol/g,7.72±0.92及5.62±0.71pmol/g,假手術(shù)對(duì)照組大鼠及再灌注24h大鼠缺血側(cè)腦皮層及紋狀體強(qiáng)啡肽A(1-8)的含量分別是5.43±0.52及2.41±0.32pmol/g,7.59±0.88及4.35±0.63pmol/g,隨再灌注時(shí)間的延長(zhǎng),缺血側(cè)腦皮層及紋狀體中強(qiáng)啡肽A(1-8)的含量逐漸下降(P<0.05)。
從本實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出短暫腦缺血后再灌注8h即出現(xiàn)缺血側(cè)腦皮層及紋狀體中DYN-A(1-8)含量的減少,且隨著再灌注時(shí)間的延長(zhǎng),DYN-A(1-8)的含量進(jìn)一步減少。我們的研究還發(fā)現(xiàn)在100min MCAO后,隨再灌注時(shí)間的延長(zhǎng),缺血側(cè)腦皮層及紋狀體含水量增加,即隨再灌注時(shí)間的延長(zhǎng)DYN-A(1-8)含量減少的同時(shí)伴有腦皮層及紋狀體水腫的加重。
DYN-A(1-8)由前蛋白轉(zhuǎn)化酶PC2發(fā)揮蛋白水解作用而來(lái),既往我們的研究中發(fā)現(xiàn)小鼠腦室內(nèi)注射合成的 DYN-A(1-8)可明顯縮小腦梗死面積[1],提示DYN-A(1-8)在腦缺血時(shí)具有保護(hù)作用,具有治療腦梗死的潛力。Silvia等[5]也證明DYN-A能夠明顯改善貓腦缺血后的神經(jīng)機(jī)能缺損程度,延長(zhǎng)生存時(shí)間,減輕腦組織損傷。另有些研究也發(fā)現(xiàn)沙土鼠側(cè)腦室注射DYN-A后缺血大腦皮層Ca2+含量大量降低,腦水腫明顯減輕[6];超低濃度的 DYN-A(1-8)顯著阻止脂多糖引起的LDH釋放、神經(jīng)元的缺失及細(xì)胞形態(tài)學(xué)的改變[7];在單側(cè)腦缺血沙土鼠模型,DYN治療可明顯改善運(yùn)動(dòng)功能障礙[8]。
DYN-A (1-8)除與缺血性腦損傷關(guān)系密切外,還與癡呆、衰老、高血壓等有關(guān)。Sunderland等[9]發(fā)現(xiàn)阿爾茨海默病患者腦脊液DYN-A(1-8)水平較對(duì)照降低了40%,DYN-A(1-8)有延緩細(xì)胞衰老的作用。Berman等[10]發(fā)現(xiàn)限制食物可增加伏核、終紋床核、外側(cè)下丘腦的DYN-A(1-8)水平。海馬的DYN系統(tǒng)與孤立引起的高血壓的維持有關(guān)[11],海馬內(nèi)的 DYN-A(1-8)通過(guò)中樞機(jī)制降低動(dòng)脈血壓。因此DYN-A(1-8)作用廣泛,與多種疾病密切相關(guān)。
Kao等[12]的研究認(rèn)為DYN-A有對(duì)抗腦缺血時(shí)腦水腫的作用,能使缺血后腦重量減少到缺血前水平,多項(xiàng)研究表明DYN-A(1-8)在腦缺血時(shí)具有腦保護(hù)作用,因此我們認(rèn)為DYN-A(1-8)含量的減少會(huì)加重腦水腫,影響腦缺血后腦神經(jīng)細(xì)胞的存活,DYN-A(1-8)具有臨床治療腦梗死的潛力。
[1] Zhan S,Zhao HJ,White A,et al.Defective neuropeptide processing and ischemic brain injury:a study on proprotein convertase 2and its substrate neuropeptide in ischemic brains[J].J Cereb Blood Flow Metab,2009,29:698-706
[2] Zhou A,Minami M,Zhu X,et al.Altered biosynt hesis of neuropeptide processing enzyme carboxypeptidase E after brain ischemia:Molecular mechanism and implication[J].J Cereb Blood Flow Metab,2004,24(6):612-622
[3] Lee KR,Kawai N,Kim S,et al.Mechanisms of edema formation after intracerebral hemorrhage:effects of thrombin on cerebral blood flow,blood brain barrier permeability,and cell survival in a rat model[J].J Neurosurg,1997,86(2):272-278.
[4] 洪新如,鄭 鈴,陳新民.強(qiáng)啡肽A在腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子治療新生大鼠缺氧缺血性腦損傷中的變化[J].中華醫(yī)學(xué)雜志,2002,82(23):1637-1640.
[5] Silvia RC,Slizgi GR,Ludens JH,et al.Protection f rom ischemia induced cerebral edema in t he rat by U250488,a kappa opioid receptor agonist[J].Brain Resarch,1987,403(1):52-57.
[6] 白 波,王 宏,劉文彥,等.β-內(nèi)啡肽和強(qiáng)啡肽A在急性缺血性大腦皮層水腫中的作用及作用機(jī)制的研究[J].濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),1996,19(1):9-12.
[7] Kong LY,Jeohn G,Hudson PM,et al.Reduction of lipopolysaccharide-induced neurotoxicity in mouse mixed cortical neuron/glia cultures by ultralow concentrations of dynorphins[J].J Biomed Sci,2000,7(3):241-247.
[8] Handa N,Matsumoto M,Kitagawa K,et al.Levallorphan and dynorphin improve motor dysfunction in Mongolian gerbils with unilateral carotid occlusion:the first application of the inclined plane method in the experimental cerebral ischemia[J].Life Sci,1988,42(19):1825-1831.
[9] Sunderland T,Berrettini WH,Molchan SE,et al.Reduced cerebrospinal fluid dynorphin A1-8in Alzheimer's disease[J].Biol Psychiatry,1991,30(1):81-87.
[10] Berman Y,Devi L,Carr KD.Effects of chronic food restriction on prodynorphin-derived peptides in rat brain regions[J].Brain Res,1994,664(1-2):49-53.
[11] Wright RC,McConnaughey MM,Ingenito AJ.De-creased dynorphin levels and increased kappa opioid receptor binding in male rats with isolation-induced hypertension[J].Peptides,2000,21(12):1881-1884.
[12] Kao TK,Ou YC,Liao SL,et al.Opioids modulate postischemic progression in a rat model of stroke[J].Neurochem Int,2008,52(6):1256-1265.