黃偉朱繼熊海兵徐睿鄭鋒

蛛網(wǎng)膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage,SAH)后早期腦損傷(early brain injury,EBI)的轉(zhuǎn)歸對患者預(yù)后有明顯影響，其中全腦缺血是發(fā)生EBI的重要組成部分。腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain derived neurotrophic factor,BDNF)是一種腦保護(hù)因子，有利于腦損傷的修復(fù)，對神經(jīng)元起保護(hù)作用[1]，同時(shí)還是一種新的促血管新生因子[2]，其通過激活PI3K/Akte/eNOs/eNO信號通路以促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖血管[3]，而此通路同時(shí)也是VEGF調(diào)控血管新生的重要信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[4,5]。目前有研究發(fā)現(xiàn)，BDNF在腦缺血的治療中發(fā)揮重要作用[6]。本實(shí)驗(yàn)旨在檢測BDNF在SAH后早期腦損傷中表達(dá)，并進(jìn)一步檢測eNOs與VEGF的表達(dá)，從而初步探討B(tài)DNF可能在SAH后EBI中發(fā)揮作用的機(jī)制及通路。

1 材料與方法

1.1 研究對象 健康雄性SD大鼠72只，體質(zhì)量250～300g，由重慶醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。大鼠隨機(jī)分為假手術(shù)組(sham組)、SAH后12h、24h、48h組，每組18只。每組6只用于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，6只用于蛋白質(zhì)印跡分析，6只用于測量大鼠腦含水量。前期實(shí)驗(yàn)已證實(shí)sham組各時(shí)間點(diǎn)中BDNF、VEGF和eNOs的表達(dá)無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，故均于術(shù)后48h處死。Anti-BDNF、Anti-eNOs和VEGF Receptor均購于美國Cell Signaling Technology公司，Trizol試劑盒、RT-PCR檢測試劑盒購自Takara公司。

1.2 SAH模型的制備 采用改良的視交叉前池注血法建立大鼠SAH模型[6]。將動(dòng)物固定于腦立體定位儀上；沿顱頂正中矢狀線切開皮膚，鈍性分類肌肉及骨膜，于冠狀縫前5.0mm，中線旁開3.0 mm處，以電動(dòng)牙科鉆鉆孔。顯露額極，用4號針頭小心將腦膜挑破，見腦脊液流出時(shí)，將PE 10導(dǎo)管尖端從額極緊貼前顱窩底蛛網(wǎng)膜下腔向雙耳連線中點(diǎn)送入，進(jìn)入深度為10 mm。連接注射器回抽，見清亮腦脊液，證實(shí)未造成腦組織損傷。從股動(dòng)脈插管抽取自體動(dòng)脈血250μL，經(jīng)PE10導(dǎo)管在12 s內(nèi)緩慢注入蛛網(wǎng)膜下腔。拔出導(dǎo)管，以骨蠟封閉骨孔，縫合頭皮，并維持頭低位30 min。對照組動(dòng)物按上述方法操作，但蛛網(wǎng)膜下腔置管后注入等量生理鹽水。

1.3 VEGF、BDNF和eNOs的mRNA的檢測 按照Trizol試劑盒說明提取海馬組織總RNA。紫外分光光度法測定RNA的含量，瓊脂糖凝膠電泳檢測其完整性。采用兩部法RT-PCR試劑盒配置反應(yīng)體系。VEGF、BDNF和eNOs引物均由Takara公司設(shè)計(jì)并合成。BNDF的上游引物：AGGAATACAAAAATTACCTGGATGC，下游引物：ACGATTGGGTAGTTCGGCATT，擴(kuò)增片段為309bp。VEGF的上游引物：GCAATGATGAAGCCCTGGAGT，下游引物：TTCTCCGCTCTGAACAAGGCT，擴(kuò)增片段為264bp。eNOs的上游引物：GGCGTCTTCAGAGCTGTACAC，下 游 引 物 ：CTAAGGCGGTTGGTCACTTCATA，擴(kuò)增片段為320bp。內(nèi)參的上游引物：CCTGAAGTACCCCATTGAACAC，下游引物：CTCATTGCCGATAGTGATGACC，擴(kuò)增片段為562bp。RT-PCR產(chǎn)物在5%瓊脂糖凝膠上電泳，紫外燈下拍照，采用Quantity-One圖像處理系統(tǒng)分析比較電泳條帶相對光密度值。

1.4 大鼠海馬組織VEGF、BDNF和eNOs的蛋白分析 取大鼠海馬組織100 mg，裂解、離心、定量。提取含30μg蛋白的樣品進(jìn)行SDS-PACE凝膠電泳。然后轉(zhuǎn)印至硝酸纖維膜，浸入封閉液中(37℃,2 h)。加入一抗并4℃冰箱孵育過夜，以即用型緩沖液(TBST)洗膜3次，每次10～15 min；加入辣根過氧化物酶標(biāo)記驢抗羊IgG(二抗)，搖床上37℃孵育90 min，以TBST洗膜3次，加入新鮮配制的底物反應(yīng)液，輕搖至顯色后，去離子水漂洗終止顯色。成像后由Quantity-One軟件系統(tǒng)計(jì)算VEGF、BDNF及eNOs與β-actin的光密度值，二者比值作為該樣品VEGF、BDNF和eNOs蛋白的表達(dá)量。

1.5 大鼠腦含水量(brain water content,BWC)的測定 BWC的測定采用干濕重法[7]。不同時(shí)相點(diǎn)大鼠處死后迅速斷頭取腦，去除皮質(zhì)表面的軟腦膜、小腦、腦干，取雙側(cè)大腦皮層及海馬，取小腦組織作為正常對照，并稱取濕重(Wet Weight)，然后放入110℃電熱干烘箱中烘干至恒重，再稱干重(Dry Weight)(兩次Dry Weight之差＜0.001 mg)。根據(jù)如下公式計(jì)算：BWC=(濕重一干重)/濕重×100%。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 運(yùn)用SPSS 17.0處理，多組間均數(shù)的比較采用單因素方差分析，用LSD-t檢驗(yàn)比較兩兩之間的差異，變量之間采用Pearson相關(guān)分析，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 大鼠海馬組織VEGF、BDNF和eNOs mRNA表達(dá)變化 SAH組VEGF、BDNF和eNOsmRNA的濃度在各時(shí)間點(diǎn)呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化，SAH后12h大鼠海馬組織VEGF、BDNF和eNOsmRNA較Sham組開始明顯增高(與Sham組相比，P＜0.05)；SAH后24h海馬組織VEGF、BDNF和eNOs表達(dá)達(dá)到高峰(與Sham組相比，P＜0.05)；SAH后48h大鼠海馬組織VEGF、BDNF和eNOsmRNA活性開始下降，但仍高于Sham組水平(P＜0.05)，見圖1、表1。

2.2 大鼠海馬組織VEGF、BDNF和eNOs蛋白表達(dá)水平變化 SAH組VEGF、BDNF和eNOs的蛋白濃度在各時(shí)間點(diǎn)呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化，SAH后12h大鼠海馬組織VEGF、BDNF和eNOs蛋白表達(dá)較Sham組開始明顯增高(P=0.031)；SAH后24h海馬組織VEGF、BDNF和eNOs表達(dá)達(dá)到高峰(與Sham組相比，P=0.019)；SAH 后 48h大鼠海馬組織VEGF、BDNF和eNOs蛋白表達(dá)活性開始下降，但仍高于Sham組水平(P=0.027)，見圖2、表2。

圖1 RT-PCR顯示Sham組及SAH后各個(gè)時(shí)間點(diǎn)VEGF、BDNF和eNOsmRNA的表達(dá)。

表1 大鼠海馬組織VEGF、BDNF和eNOs mRNA的表達(dá)

2.3 SAH后大鼠腦損傷的變化 SAH后12h大鼠腦含水量(BWC)較Sham組開始明顯增高(P＜0.05)；SAH后24h腦含水量達(dá)到高峰(與Sham組相比，P＜0.05)；SAH后48h大鼠腦含水量開始下降，但仍高于Sham組水平(P＜0.05)，見表2。

2.4 BDNF表達(dá)量與大鼠腦含水量的相關(guān)性 SAH后大鼠海馬組織BDNF蛋白表達(dá)量與大鼠腦含水量兩者間呈正相關(guān)(r=0.885，P＜0.01)。

圖2 Western Blot顯示Sham組及SAH后各個(gè)時(shí)間點(diǎn)VEGF、BDNF和eNOs蛋白表達(dá)及。

2.5 BDNF、VEGF和eNOs三者蛋白表達(dá)量間的相關(guān)性 運(yùn)用Pearson相關(guān)假設(shè)檢驗(yàn)表明，在SAH發(fā)生后，BDNF和VEGF兩者蛋白表達(dá)變化呈明顯正相關(guān)(rBV=0.904，P＜0.01)。eNOs與 BDNF及VEGF之間蛋白表達(dá)變化呈明顯正相關(guān)(rNV=0.953，P＜0.01；rBN=0.897，P＜0.01)。

3 討論

自發(fā)性SAH是一種破壞性疾病，具有很高死亡率，約40%的患者初次出血后在48h內(nèi)死亡[8]，其主要原因是顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂出血(約80%)[9]。現(xiàn)在認(rèn)為，早期腦損傷(EBI)[10]相比于腦血管痙攣(cerebral vasospasm,CVS)在患者預(yù)后中具有更重要的地位，它指的是從初次出血那刻起到遲發(fā)型血管痙攣發(fā)生前腦組織內(nèi)發(fā)生的一系列變化[11]。在EBI中有許多機(jī)制的改變，包括顱內(nèi)壓(intracranial pressure,ICP)升高、腦血流量(cerebral blood flow,CBF)減少、腦灌注壓(cerebral perfusion pressure,CPP)降低、血管收縮、血管腔內(nèi)阻塞等等。這些都會(huì)造成全腦缺血，從而引起細(xì)胞凋亡或壞死，造成血腦屏障(blood brain barrier,BBB)破壞、腦水腫，最終導(dǎo)致EBI[12]。因此，對于腦缺血的治療在SAH患者預(yù)后中具有至關(guān)重要作用。海馬區(qū)神經(jīng)元對缺血區(qū)有選擇性敏感，所以海馬成為腦損傷研究的一個(gè)典型腦區(qū)[13]。

BDNF是一種神經(jīng)營養(yǎng)因子，其能對抗高濃度氨基酸的神經(jīng)毒性，下調(diào)N—甲基一D一天冬氨酸(N-methyl-D-aspartate,NMDA)受體功能，誘導(dǎo)鈣結(jié)合蛋白的表達(dá)而穩(wěn)定細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度，減少自由基生成，抑制細(xì)胞凋亡[14]，減輕腦缺血缺氧性損害，促進(jìn)損傷神經(jīng)元再生等。新近研究發(fā)現(xiàn)BDNF還是一種新的促血管新生因子[2]，能通過激活PI3K/Akt、MEK1/ERK信號通路以促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖及維持血管穩(wěn)定性[3]。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，發(fā)生SAH后早期腦損傷12h后，BDNF表達(dá)量開始升高，在24h時(shí)達(dá)到高峰，并于48h后開始下降，但仍明顯高于對照組，其表達(dá)變化與腦含水量變化呈正相關(guān)，提示BDNF在SAH后早期腦損傷中很可能起有重要作用。同時(shí)eNOs表達(dá)量與BDNF為正相關(guān)，說明BDNF在腦損傷中是通過Akt/eNOs通路發(fā)揮作用。據(jù)Yao RG等[15]研究發(fā)現(xiàn)，在發(fā)生腦缺血時(shí)，BDNF很可能是通過PI3K/Akt/eNOs通路以抑制腦細(xì)胞凋亡，因此很可能BDNF在SAH后發(fā)生全腦缺血時(shí)也同樣經(jīng)此通路發(fā)揮修復(fù)作用，但還需在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中用阻斷劑Ly294002阻斷BDNF介導(dǎo)的Akt磷酸化過程，測量腦損傷變化以證明。

表2 大鼠海馬組織VEGF、BDNF和eNOs的蛋白表達(dá)和腦含水量

VEGF是一種促血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子[16]，其在腦血管病中的作用已得到充分肯定，在SAH后大腦修復(fù)過程中起重要作用。有報(bào)道指出[17]，PI3K/Akt/eNOS途徑活化后，釋放的eNO可上調(diào)VEGF mRNA的表達(dá)。本實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)VEGF的mRNA和蛋白表達(dá)量同樣在SAH后明顯增高，BDNF與VEGF表達(dá)量成正相關(guān)，提示BDNF與VEGF兩者在SAH后早期腦損傷中有密切關(guān)系。eNOs與VEGF表達(dá)正相關(guān)，提示當(dāng)發(fā)生SAH后早期腦損傷時(shí)，BDNF很有可能即是通過活化的PI3K/Akt/eNOS/eNO途徑，增加VEGF合成，促進(jìn)血管生成。

本實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，在早期腦損傷后，實(shí)驗(yàn)組BDNF表達(dá)量仍維持在較高水平，因此BDNF除了在發(fā)生SAH后早期發(fā)揮作用外，在隨后遲發(fā)性腦血管痙攣過程中可能仍有重要作用，這還需要進(jìn)一步研究。

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