丹参注射液对急性脑梗死大鼠脑组织VEGF表达的影响1)
2013-09-24杨万章王碧涵
赵 宁,陆 琳,杨万章,林 慧,王碧涵
急性脑梗死(ACI)往往导致患者运动、感觉、语言、认知、吞咽及精神情感障碍。神经系统及脑血管损伤后,神经营养因子的表达会发生改变,这些改变与血管及神经系统的可塑性之间有重要关系。血管内皮生长因子(VEGF)作为血管发生的神经营养因子,是促进血管新生、重建微循环所必须,亦同样具有神经保护和神经再生作用[1]。本研究用具有活血化瘀作用的丹参注射液腹腔注射,从改善ACI后微环境着手,观察与血管神经重塑密切相关的VEGF表达和神经功能缺损评分的变化,并探讨其可能的机制。
1 材料与方法
1.1 实验动物 选取健康成年雄性SD大鼠60只(广州中医药大学实验动物中心提供),8周龄,体重250g~300g。饲养于正常昼夜环境中,给予标准饲料及饮水。
1.2 脑梗死大鼠模型的制备 大鼠麻醉固定。钝性分离胸骨舌骨肌、胸骨锁骨肌、肩胛舌骨肌。镜下分离暴露左侧颈总动脉(CCA)、颈外动脉(ECA)、颈内动脉(ICA),结扎颈内动脉的分支翼腭动脉(PPA)。电凝ECA的分支-枕动脉、甲状腺上动脉、咽升动脉、上颌外动脉,结扎并游离ECA的主干。在ECA残端剪一0.2mm的小口,将线栓插入,为防止尼龙线滑出和出血,将颈外动脉的备用丝线系紧 ,然后松开ICA和CCA处的活结。拉动ECA残端,使ECA与ICA成一条直线,将线栓向ICA插入,待线拴头端通过ICA与PPA分叉处后,松开PPA处的活结。继续将线栓插入大脑前动脉近端,此时线栓插入深度为(18.5±0.5)mm,并在ICA与PPA分叉处扎紧ICA,分层缝合皮肤。把大鼠放在复苏盒内,待大鼠清醒后单独饲养,自由摄取水和食物。
1.3 入选标准 大鼠手术后12h根据Zeal Longa的5分制评分标准进行神经功能学评分,1分~3分大鼠入选,成功模型选入实验研究。
1.4 分组及给药 入选大鼠先按给药的方式分为3组:A、B及C组。A组:丹参注射液组;B组:对照组;C组:假手术组,每组12只。从造模成功至实验取材期间每日腹腔注射丹参注射液,0.5mL/次,1次/日,临床用量:30g生药/20(mL·d)。丹参注射液临床等效剂量=30g生药/日×0.018×5=2.7g生药/(kg·d)或2mL/(kg·d)。按大鼠体表面积折算丹参注射液等效剂量:250g~300g大鼠的中剂量为0.5mL/d~0.6 mL/d,大剂量为1mL/d~1.2mL/d,小剂量为0.25mL/d~0.3mL/d,此研究中使用中剂量,按分组方案执行使用疗程。丹参注射液组:从造模成功开始连续使用丹参注射液腹腔注射,0.5mL/次,1次/日,连用7d。模型对照组:从造模成功开始连续使用与丹参注射液等剂量的生理盐水,连用7d。假手术组:大鼠入选后不予用药。
1.5 检测指标
1.5.1 神经功能损伤程度评分(NSS) 造模完成后1d、3d及7d评分。评分范围0~18分,分数越高表明大鼠的神经功能缺损越重。
1.5.2 脑组织VEGF表达 ELISA法检测:加入100μL配制好的每个标准品和样品到反应孔中,用覆膜盖好并37℃温育2 h。弃去孔内液体。每孔加检测液A 100μL,晃匀后加上覆膜,37℃温育60min。弃去孔内液体并用稀释好的洗涤液洗板3次。每孔加检测液B 100μL,37℃温育60min。加入90μL底物到每个反应孔。避光,37℃温育30min。加入50μL终止液到每个反应孔中,立即用酶标仪在450nm波长下依序测量各孔的光密度(OD值)。根据样品的OD值由标准曲线查出相应的浓度,再乘以稀释倍数,即为脑组织VEGF浓度。
1.6 统计学处理 采用SPSS18.0统计软件,对数据资料进行正态分布检验,符合正态分布多组资料采用单因素方差分析,两组资料采用两独立样本t检验;不符合正态分布者进行数据转化后比较,结果以均数±标准差(±s)表示。
2 结 果
2.1 3组大鼠神经功能评分 在脑梗死后,丹参注射液组和对照组表现出一致性变化趋势,均有下降趋势,假手术组基本无变化,只作为正常对照,不做特殊讨论。丹参注射液组在3d、7d两个时间点与对照组比较,NSS评分有明显下降(P<0.01),丹参注射液腹腔注射后能从行为学上改善大鼠的神经功能。详见表1。
表1 3组大鼠神经功能评分(±s) 分
表1 3组大鼠神经功能评分(±s) 分
与对照组比较,1)P<0.01;与假手术组比较,2)P<0.01
组别 n 1d 3d 7d丹参注射液组 12 9.25±2.05 4.67±1.831)2) 4.08±1.881)2)对照组 12 9.33±2.70 7.91±2.022)3) 7.75±1.542)假手术组 12 0 0 0
2.2 3组大鼠治疗后VEGF表达 在脑梗死后,3组VEGF表达呈现不一致性变化趋势,丹参注射液组在3d及7dVEGF浓度高于对照组及假手术组,血液中VEGF浓度太低,无法测定。丹参注射液组与对照组比较,脑组织VEGF有增高趋势,提示丹参注射液可上调ACI后VEGF的表达(P<0.05);丹参注射液组与假手术组比较,脑组织VEGF有增高(P<0.05);对照组与假手术组比较,对照组VEGF有增高趋势,表明ACI后,脑组织VEGF会应激性增高(P<0.05);丹参注射液3d和7d两个时间点相比,VEGF表达,差异无统计学意义。丹参注射液能延缓ACI后VEGF下调的时间,持续刺激VEGF的高表达,对于促进神经及血管的修复有积极的意义。详见表2。
表2 3组脑组织VEGF表达(±s) pg/mL
表2 3组脑组织VEGF表达(±s) pg/mL
与对照组比较,1)P<0.05;与假手术组比较,2)P<0.05
组别 n 3d 7d丹参注射液组 12 230.34±59.391)2) 264.30±55.911)对照组 12 179.73±35.282) 194.24±30.92假手术组 12 142.19±28.56 142.19±28.56
3 讨 论
急性脑梗死后神经功能缺损的本质是中枢神经细胞的坏死,一般认为中枢神经细胞是终末分化细胞,缺乏再生能力。脑梗死后,除损伤区域的神经组织直接受损外,由此导致的继发性动力性损伤也很重要。祖国医学认为急性脑梗死属于“中风”的范畴,无论从病因病机分析,都存在“瘀血阻络”的因素,因此活血通络对于急性脑梗死的治疗尤为重要。而丹参注射液的作用主要着眼于“活血化瘀”这个环节,这也为本实验提供了客观的理论依据。
既往的研究已证实,VEGF是一种多效性血管生长因子,具有促进内皮细胞增殖,提高血管通透性等生物学特性,在缺血的脑组织中对于神经血管重塑发挥着至关重要的作用。一方面VEGF能够促进血管内皮细胞分裂增生迁移、增强毛细血管的通透性、增加脑血流[2]、具有强效的抗炎、抗凋亡[3]以及免疫抑制特性的作用[4];另一方面VEGF及其受体还是一种独立的神经保护因子,对神经元及神经胶质细胞有保护效应[5],可以增强神经前体细胞的募集及增殖作用,能够直接促进损伤后的大脑皮层神经元再生、突触重塑以及健侧皮质延髓束长距离轴突的再生[6]。因此,VEGF的血管修复性、亲神经性及神经细胞保护性,成为联系血管生成和神经再生中最重要的“枢纽”。
丹参为唇形科植物,味苦,性微寒。具有活血祛瘀、养血安神、调经止痛、凉血消痈的功效。丹参的有效成分主要分为脂溶性和水溶性两大类。丹参注射液属于水溶性药物,以酚性酸类化合物为主。药理研究表明丹参注射液中的单体成分丹酚酸B可促进内皮细胞分泌某些细胞因子,并促进毛细血管的形成[7],丹酚酸B的代谢产物SMND-309可通过激活EPO受体/STAT3信号通路上调VEGF的表达促进血管的发生[8],丹参注射液中其他单体成分如丹参酮、丹参素均能促进干细胞向神经元巢蛋白及丝蛋白方向分化[9,10],分化过程中可产生与细胞生长相关的神经营养因子,如VEGF、IGF及BFGF等,这些细胞因子可通过自分泌或旁分泌的方式,刺激局部血管和神经元细胞的增生,抑制缺血区神经元细胞凋亡,在改善神经缺损功能方面起着十分重要的作用。另外,丹参注射液自身还能促进心肌梗死大鼠缺血心肌VEGF、BFGF及PDGF-B蛋白的表达[11],发挥促血管新生及脑保护的作用。
本实验丹参注射液组中大鼠脑组织VEGF在3d和7d两个时间点均呈高表达、NSS评分下调,与对照组、模型组比较有统计学意义,丹参注射液在急性脑梗死大鼠模型中,可促进大鼠脑组织中VEGF的分泌,改善大鼠神经行为学的功能,丹参注射液可通过上调VEGF的水平,优化局部的微环境,而局部VEGF的持续增多,又可能特异性作用于血管内皮细胞、神经细胞(包括神经元、星型胶质细胞及少突胶质细胞)促进血管及神经的共同修复[1],对于加强血管发生及神经重塑的联系有积极作用,具有进一步的研究价值。
[1] 何永志.血管内皮生长因子在神经系统中的作用[J].临床骨科杂志,2012,15(5):569-571.
[2] Yang J,Guo L,Liu R,et al.Neuroprotective effects of VEGF administration after focal cerebral ischemia/reperfusion:Dose response and time window[J].Neurochem Int,2012,60(6):592-596.
[3] Ma Y,Zechariah A,Qu Y,et al.Effects of vascular endothelial growth factor in ischemic stroke[J].Neurosci Res,2012,90(10):1873-1882.
[4] Herz J,Reitmeir R,Hagen SI,et al.Intracerebroventricularly delivered VEGF promotes contralesional corticorubral plasticity after focal cerebral ischemia via mechanisms involving anti-inflammatory actions[J].Neurobiol Dis,2012,45(3):1077-1085.
[5] Mǎrgǎritescu O,Pirici D,Mǎrgǎritescu C,et al.VEGF expression in human brain tissue after acute ischemic stroke[J].Rom J Morphol Embryol,2011,52(4):1283-1292.
[6] Reitmeir R,Kilic E,Reinboth BS,et al.Vascular endothelial growth factor induces contralesional corticobulbar plasticity and functional neurological recovery in the ischemic brain[J].Acta Neuropathol,2012,123(2):273-284.
[7] 范英昌,赵桂峰,张文治.丹酚酸B对大鼠心肌梗塞过程中病理形态学的影响[J].天津中医学院学报,2004,23(1):12-14.
[8] Du G,Zhu H,Yu P,et al.SMND-309promotes angiogenesis in human umbilical vein endothelial cells through activating erythropoietin receptor/STAT3/VEGF pathways[J].Eur J Pharmacol,2012,14(12):1030-1038.
[9] 刘顺根,李邦华,张琦,等.丹参素对小鼠外周血造血干细胞动员作用的研究[J].实用中西医结合临床,2009,9(5):1-3.
[10] 陈晓锋,唐礼江,朱敏,等.丹参酮对外周血内皮祖细胞增殖、粘附和迁移功能的影响[J].中国药理学通报,2007,23(2):274-275.
[11] 王振涛,韩丽华,朱明军,等.丹参注射液促心肌梗塞后大鼠缺血心肌血管新生作用及对相关生长因子的影响研究[J].时珍国医国药,2007,18(6):1315-1318.