大鼠全脑缺血再灌注额叶、海马、丘脑IGF-1的表达

李爱丽 姚建华 朱洪权 (吉林大学第二医院神经内科，吉林 长春 3004)

IGF-1是神经营养因子家族中的一员，对中枢神经系统具有营养支持作用。然而，在脑缺血再灌注损伤过程中，IGF-1对额叶、海马、丘脑的动态保护作用如何，目前国内、外尚无此类报道。本文应用免疫组化技术研究全脑缺血再灌注大鼠额叶、海马、丘脑IGF-1的含量变化，进而探讨脑缺血再灌注损伤过程中IGF-1对额叶、海马、丘脑的动态保护作用。

1 材料与方法

1.1 实验动物 选用Wistar老龄大鼠30只，雌性16只，雄性14只，体重420～520 g，月龄10个月以上。假手术组5只;实验组分为脑缺血15 min组和脑缺血15 min再灌注1 h、6 h、2 d、4 d、9 d 组，每组5 只。

1.2 模型制备 对Pulsinelli-Brierley 4血管阻塞法进行改良，制作全脑缺血再灌注模型。

1.3 试剂与仪器 用4%多聚甲醛固定脑组织，取脑分离出额叶、海马、丘脑，浸脑组织于相同固定液中48 h，石蜡包埋，免疫组化染色采用ABC法。试剂盒由北京中山生物技术有限公司提供。

1.4 测定指标 以在神经元、间质细胞中出现棕黄色或棕褐色颗粒判断为阳性细胞。

1.5 统计学分析 采用t检验。

2 结果

在对照组，额叶、海马及丘脑均可见一定水平IGF-1表达。在丘脑，缺血再灌注1 h IGF-1表达即开始增加(P＜0.05)，再灌注6 h IGF-1表达继续增加(P＜0.01)，再灌注2 d时表达达到高峰(P＜0.01);然后，再灌注4 d时其表达迅速降低(P＜0.05)，并且再灌注9 d时IGF-1表达进一步降低(P＜0.01)。在海马，再灌注1 h IGF-1表达与对照组间无显著差异(P＞0.05);再灌注6 h IGF-1表达明显增加(P＜0.05)，并且于再灌注2 d达到高峰(P＜0.01)，然后IGF-1表达开始快速下降，再灌注4 d时明显低于对照组(P＜0.05)，并且再灌注9 d时进一步降低(P＜0.01)。在额叶，缺血再灌注1～6 h时IGF-1表达与对照组相比无显著差异(P＞0.05);再灌注2 d时IGF-1表达出现一过性升高(P＜0.01)，然后IGF-1表达快速减少，再灌注4 d时降至基础水平(P＞0.05)，再灌注9 d时进一步明显下降(P＜0.01)。见表1。

表1 大鼠脑缺血再灌注不同时点额叶、海马及丘脑IGF-1的表达(±s，n=5)

表1 大鼠脑缺血再灌注不同时点额叶、海马及丘脑IGF-1的表达(±s，n=5)

与对照组比较:1)P＜0.05，2)P＜0.01;不同时间点各实验组比较:3)P ＜0.05，4)P ＜0.01

28.20±2.17 21.80±1.92 8.40±1.14再灌注1 h 32.60±2.701) 23.60±2.30 8.80±1.30再灌注6 h 35.00±2.552) 26.80±2.591) 9.20±1.48再灌注2 d 43.20±2.772)3) 31.40±3.362)3) 14.60±1.672)3)再灌注4 d 24.00±2.741)4) 18.60±2.071)4) 7.20±0.843)再灌注9 d 11.60±1.522)4) 10.00±1.412)3) 3.40±0.552)3)组别 丘脑 海马 额叶对照组

3 讨论

IGF-1是一种受生长激素调节的单链多肽，由70个氨基酸组成，分子量为7 649。中枢神经系统有广泛的IGF-1表达，以垂体含量最高。目前认为IGF-1的神经保护机制为:①阻止神经细胞凋亡。脑缺血时，某些高浓度神经营养因子可延缓神经细胞凋亡，IGF也有阻止神经元和胶质细胞凋亡的作用〔1〕。②改善微循环。在大鼠脑缺血后立即持续静脉注射IGF-1(125 μg/kg)60 min，可使脑血管阻力降低 60%〔2〕，改善微循环。③对抗兴奋性氨基酸毒性。脑缺血后谷氨酸等兴奋性氨基酸在脑组织中的积聚是造成神经元死亡的关键因素，IGF-1能有效阻止兴奋性氨基酸积聚〔3〕。④防止细胞钙超载。脑缺血时，由于钙泵失效或脑内钙稳定机制失灵均可发挥对神经元的保护作用〔4〕。⑤类似血管内皮生长因子样作用〔5〕。IGF-1在体内、体外均可促进血管平滑肌细胞增殖，从而营养损伤区神经细胞、减少细胞凋亡。

本实验结果表明，大鼠丘脑、海马及额叶存在一定量IGF-1。其作用于中枢神经系统发育成熟的全过程，促进神经元和胶质细胞增生、分化及营养。在丘脑，再灌注1 h IGF-1表达迅速增加，并于再灌注2 d表达呈高峰，说明丘脑IGF-1的神经元保护作用出现较早，即丘脑对缺血具有反应快捷的神经保护机制;再灌注4 d IGF-1表达迅速降低，并于再灌注9 d时表达进一步降低，说明缺血再灌注后期IGF-1的保护作用失代偿，即丘脑IGF-1的神经元保护作用持续时间较短。在海马，缺血再灌注6 h IGF-1表达明显增强，并且于再灌注2 d达到高峰，说明海马IGF-1的神经保护作用出现早;再灌注4 d时IGF-1的表达低于对照组，并于再灌注9 d进一步降低说明在缺血再灌注后期海马缺乏IGF-1的神经保护作用。Hwang等〔6〕研究脑缺血后海马、齿状回神经元和胶质细胞内源性IGF-1表达情况，结果表明缺血早期(12～24 h)IGF-1表达增加，且与抑制迟发性神经细胞死亡有关。这些研究结果提示缺血性脑损伤后IGF-1作为一种内源性保护因子，可限制迟发性细胞死亡区域的扩大，并促进功能恢复。在额叶，再灌注2 d时IGF-1表达出现一过性迅速升高，再灌注4 d时IGF-1表达迅速回降到基础水平，并于再灌注9 d时IGF-1表达进一步降低，说明在缺血再灌注后额叶具有迟发短暂的IGF-1神经保护作用。

有研究〔7〕显示脑缺血后随着再灌注时间的延长，凋亡细胞数量明显增加，且主要发生于半暗区，24～48 h细胞凋亡出现高峰。表明神经元凋亡是一个动态发展过程，这种动态变化为缺血性脑损伤的防治提供了一个时间窗，这提示及时使用IGF-1将对缺血半暗带神经元凋亡产生干预作用。

1 苏 军，章 祥，吴景文.损伤大鼠脑皮层胰岛素样生长因子-1及其受体的表达改变〔J〕.中国临床康复，2003;7(7):1078-9.

2 Gillespie CM，Merkel AL，Martin AA.Effects of insulin-like growth factor-1 and LR3 IGF-1 on regional blood flow in normal rats〔J〕.J Endocrinol，1997;155(2):351-8.

3 Guan J，Waldvogel HJ，Faull RL，et al.The effects of the N-terminal tripeptide of insulin-like growth factor-1，glycine-proline-glutarnate in different regions following hypoxic-ischemic brain injury in adult rats〔J〕.Neuroscience，1999;89(3):649-59.

4 Beck KD，Powell-Braxton L，Widmer HR，et al.Igf1 gene disruption results in reduced brain size，CNS hypomye lination，andloss of hippocampal granule and striatal parvalbumin-containing neurons〔J〕.Neuron，1995;14(4):717-30.

5 Widenfalk J，Lipson A，Jubran M，et al.Vascular endothelial growth factor improves functional outcome and decreases secondary degeneration in experimental spinal cord contusion injury〔J〕.Neuroscience，2003;120(4):951-60.

6 Hwang IK，Yoo KY，Park SK，et al.Expression and changes of endogenous insulin-like growth factor-1 in neurons and glia in the gerbil hippocampus and dentate gyrus after ischemic insult〔J〕.Neurochem Intern，2004;45(1):149-56.

7 陶 陶，徐 坚.大鼠脑缺血再灌注后神经细胞凋亡的动态变化〔J〕.贵州医药，2005;29(7):581-2.