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梓葛冻干粉针对脑缺血/再灌注损伤大鼠脑微血管舒缩功能异常的改善作用

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尚远宏, 田金凤, 刘庆, 等. 梓葛冻干粉针对脑缺血/再灌注损伤大鼠脑微血管舒缩功能异常的改善作用[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2017, 39(6): 21-27. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2017.06.004
引用本文: 尚远宏, 田金凤, 刘庆, 等. 梓葛冻干粉针对脑缺血/再灌注损伤大鼠脑微血管舒缩功能异常的改善作用[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2017, 39(6): 21-27. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2017.06.004
Yuan-hong SHANG, Jin-feng TIAN, Qing LIU, et al. The Protective Effect of Zige Lyophilized Powder for Injection Against the Microvascular Contraction Function After Cerebral Ischemia-Reperfusion Injury of Rats in the Microcirculation[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2017, 39(6): 21-27. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2017.06.004
Citation: Yuan-hong SHANG, Jin-feng TIAN, Qing LIU, et al. The Protective Effect of Zige Lyophilized Powder for Injection Against the Microvascular Contraction Function After Cerebral Ischemia-Reperfusion Injury of Rats in the Microcirculation[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2017, 39(6): 21-27. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2017.06.004

梓葛冻干粉针对脑缺血/再灌注损伤大鼠脑微血管舒缩功能异常的改善作用

  • 基金项目: 国家青年基金项目(31402237);四川省教育厅重点基金项目(14ZA0345,15ZA0370);四川省高校重点实验室开放基金项目(GR-2013-E-02,GR-2015-E-01);攀枝花市社会发展科技计划项目(2014TX-10-3,2016CY-S-10);攀枝花学院博士科研启动经费项目(bkqj2015026,bkqj2015023)
详细信息
    作者简介:

    尚远宏(1980-),男,内蒙古通辽人,博士,讲师,主要从事中药药理和新药的研究 .

    通讯作者: 徐晓玉,教授,博士研究生导师
  • 中图分类号: R969.4

The Protective Effect of Zige Lyophilized Powder for Injection Against the Microvascular Contraction Function After Cerebral Ischemia-Reperfusion Injury of Rats in the Microcirculation

  • 摘要: 探讨梓葛冻干粉针对脑缺血/再灌注损伤大鼠脑微血管舒缩功能异常的改善作用.用线栓法复制大鼠缺血/再灌注模型,分别缺血2 h,于再灌注1 d,4 d,7 d和14 d给药后,取脑,按照相应试剂盒测定脑组织NOS,ET-1,TXB2和6-Ke-to-PGF质量分数.结果表明,与模型组相比,再灌注4 d,7 d和14 d,梓葛冻干粉针16.40 mg/kg,32.70 mg/kg和65.40 mg/kg能显著降低TNOS,iNOS活力,ET-1质量分数,TXB2质量分数及TXB2/6-Ke-to-PGF的比值(p<0.01),且也能显著升高cNOS活力和6-Ke-to-PGF质量分数(p<0.01).得出梓葛冻干粉针有改善脑缺血/再灌注损伤大鼠微血管舒缩功能异常的作用.
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  • 图 1  梓葛冻干粉针对脑缺血/再灌注1,4,7和14 d大鼠缺血侧脑皮质层NOS酶活力的影响(x±sn=8)

    图 2  梓葛冻干粉针对脑缺血/再灌注1,4,7和14 d大鼠缺血侧脑皮质层ET-1质量分数的影响(x±sn=8)

    表 1  梓葛冻干粉针对在脑缺血/再灌注1,4,7,14 d的大鼠缺血侧脑皮层的TXB2质量分数的影响(x±sn=8)

    组别 剂量/(mg·kg-1) 缺血/再灌注不同时间的大鼠脑皮层的TXB2质量分数/(ng·g-1)
    1 d 4 d 7 d 14 d
    假手术组 - 336.28±13.68 339.17±21.00 328.31±17.08 334.23±27.38
    模型组 - 493.36±20.07## 523.32±28.73## 491.22±31.85## 478.50±31.69##
    葛根素注射液组 30.00 365.44±12.88** 382.85±27.07** 376.77±24.43** 334.82±21.86**
    尼莫地平组 2.00 356.98±14.52** 365.52±21.93** 356.23±21.48** 329.22±18.07**
    16.40 384.13±13.54** 420.36±29.72** 394.49±25.58** 366.07±23.90**
    梓葛冻干粉针组 32.70 342.66±5.82** 388.02±27.44** 384.40±24.93** 342.03±22.33**
    65.40 354.58±11.55** 367.33±25.97** 360.37±18.02** 327.03±21.35**
    注:在相应时间下,与假手术组比较,##表示p<0.01;与模型组相比,**表示p<0.01.
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    表 2  梓葛冻干粉针对在脑缺血/再灌注1,4,7,14 d的大鼠缺血侧脑皮层的6-Ke-to-PGF质量分数的影响(x±sn=8)

    组别 剂量/(mg·kg-1) 缺血/再灌注不同时间的大鼠脑皮层的6-Ke-to-PGF质量分数/(ng·g-1)
    1 d 4 d 7 d 14 d
    假手术组 - 165.92±9.54 161.38±14.85 161.25±11.77 164.62±6.28
    模型组 - 137.94±5.78## 132.69±6.60## 131.67±6.67## 128.62±5.44##
    葛根素注射液组 30.00 147.38±8.83 152.49±6.67 153.16±5.62* 155.08±6.40**
    尼莫地平组 2.00 144.69±9.98 153.92±6.32* 155.26±5.63* 159.85±6.09**
    16.40 147.12±7.65 151.15±6.42 153.22±3.54* 150.25±5.78**
    梓葛冻干粉针组 32.70 152.42±6.83* 153.71±4.68* 156.46±4.94* 154.81±4.62**
    65.40 151.89±4.03* 155.58±5.63* 160.82±6.75** 158.15±5.87**
    注:在相应时间下,与假手术组比较,##表示p<0.01;与模型组相比,*表示p<0.05,**表示p<0.01.
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    表 3  梓葛冻干粉针对在脑缺血/再灌注1,4,7,14 d的大鼠缺血侧脑皮层的TXB2/6-Ke-to-PGF比值的影响(x±sn=8)

    组别 剂量/(mg·kg-1) 缺血/再灌注不同时间的大鼠脑皮层的TXB2/ 6-Ke-to-PGF比值
    1 d 4 d 7 d 14 d
    假手术组 - 2.03±0.10 2.10±0.11 2.04±0.10 2.03±0.08
    模型组 - 3.58±0.18## 3.94±0.20## 3.73±0.19## 3.72±0.19##
    葛根素注射液组 30.00 2.48±0.12** 2.51±0.13** 2.46±0.12** 2.16±0.11**
    尼莫地平组 2.00 2.47±0.12** 2.37±0.12** 2.29±0.11** 2.06±0.10**
    16.40 2.61±0.13** 2.78±0.14** 2.57±0.13** 2.44±0.12**
    梓葛冻干粉针组 32.70 2.35±0.11** 2.52±0.13** 2.46±0.12** 2.21±0.11**
    65.40 2.33±0.12** 2.36±0.12** 2.24±0.11** 2.07±0.10**
    注:在相应时间下,与假手术组比较,##表示p<0.01;与模型组相比,**表示p<0.01.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-06
  • 刊出日期:  2017-06-20

梓葛冻干粉针对脑缺血/再灌注损伤大鼠脑微血管舒缩功能异常的改善作用

    通讯作者: 徐晓玉,教授,博士研究生导师
    作者简介: 尚远宏(1980-),男,内蒙古通辽人,博士,讲师,主要从事中药药理和新药的研究
  • 1. 攀枝花学院 干热河谷特色生物资源研发四川省高校重点实验室,四川 攀枝花 617000
  • 2. 西南大学 药学院/重庆市药效评价工程技术研究中心,重庆 400716
基金项目:  国家青年基金项目(31402237);四川省教育厅重点基金项目(14ZA0345,15ZA0370);四川省高校重点实验室开放基金项目(GR-2013-E-02,GR-2015-E-01);攀枝花市社会发展科技计划项目(2014TX-10-3,2016CY-S-10);攀枝花学院博士科研启动经费项目(bkqj2015026,bkqj2015023)

摘要: 探讨梓葛冻干粉针对脑缺血/再灌注损伤大鼠脑微血管舒缩功能异常的改善作用.用线栓法复制大鼠缺血/再灌注模型,分别缺血2 h,于再灌注1 d,4 d,7 d和14 d给药后,取脑,按照相应试剂盒测定脑组织NOS,ET-1,TXB2和6-Ke-to-PGF质量分数.结果表明,与模型组相比,再灌注4 d,7 d和14 d,梓葛冻干粉针16.40 mg/kg,32.70 mg/kg和65.40 mg/kg能显著降低TNOS,iNOS活力,ET-1质量分数,TXB2质量分数及TXB2/6-Ke-to-PGF的比值(p<0.01),且也能显著升高cNOS活力和6-Ke-to-PGF质量分数(p<0.01).得出梓葛冻干粉针有改善脑缺血/再灌注损伤大鼠微血管舒缩功能异常的作用.

English Abstract

  • 脑微血管是脑微循环的主要组成部分和物质交换场所,也是脑缺血损伤的最敏感部位[1].在急性脑缺血/再灌注(Focal cerebral ischemia-reperfusion injury,I/R)病理损伤过程中,作为脑微循环结构载体血管内皮细胞受损是发病的基本原因,并与疾病发展、转归密切相关[2],而血管舒缩功能异常,易发生脑微循环障碍,进而加重病情.

    一氧化氮(Nitric oxide,NO)是一种易扩散、半衰期短暂而活泼的气体,NO能激活脑血管平滑肌中的鸟苷酸环化酶,增加颗粒膜蛋白(Granule membrane protein,GMP)合成,引起脑血管舒张参与脑血流的调节[3].内皮素是较强的缩血管物质,其中作为人体中只能产生的血管收缩剂内皮素-1 (endothelin-1,ET-1),主要由血管内皮细胞产生,且存在于大脑、心血管系统中[4].其通过自分泌和旁分泌方式作用于内皮细胞和平滑肌细胞,诱导一氧化氮和前列腺素的释放,调节血管管径,抵抗扩血管物质造成的血管扩张,从而降低脑微循环血流量.前列腺素I2 (prostacyclin,PGI2)主要在血管内皮细胞内生成,具有抑制血小板聚集、舒张血管的作用;血栓素A2 (Throm-boxane,TXA2)主要形成于血小板,可诱导血小板聚集,收缩动脉.二者互为拮抗,构成动态平衡.一旦二者平衡失调,可引起血小板黏附、聚集,血管痉挛、阻塞,循环灌流障碍[5].由于PGI2和TXA2两者性质不稳定,易于转化成稳态的终产物6-酮-前列腺素F(6-ketone-prostaglandin F,6-Ke-to-PGF)和血栓素B2(Thromboxane B2,TXB2),因此多以其终产物间接反映PGI2和TXA2水平[6].

    梓葛冻干粉针为课题组自主研制的治疗缺血性脑卒中的中药单体复方制剂,主要由葛根素和梓醇组成.课题组已对其改善气虚血瘀证、血脑屏障通透性及脑微循环障碍的作用[7]等进行了研究,但该制剂对改善脑部微循环是否与脑微血管舒缩功能相关,尚未有实验性的报道.本实验旨在观察梓葛冻干粉针对大鼠脑微血管舒缩功能是否具有改善作用,并为梓葛冻干粉针的临床应用提供参考.

  • SD大鼠320只,雄性,体质量280±25 g,SPF级,由重庆医科大学实验动物中心供应[合格证号:SCXK(渝)2007-0001],于西南大学药学院SPF级实验动物中心饲养[许可证号:SYXK(渝)2009-0002].

  • 梓葛冻干粉针,西南大学中药研究所;葛根素注射液,成都天台山制药有限公司;尼莫地平,德国拜耳医药保健有限公司;NOS(Nitric oxide synthase)测定试剂盒,南京建成生物技术有限公司;ET-1测定试剂盒,Bio-Swamp有限公司;6-Ke-to-PGF酶联免疫试剂盒,Bio-Swamp有限公司;TXB2酶联免疫分析试剂盒,Bio-Swamp有限公司;BCA蛋白试剂盒,北京碧云天公司;葡聚糖-40,瑞典Pharmacia公司.其他常规化学试剂均为分析纯,购自于成都科龙化工试剂厂.

  • 光学显微镜,成都太盟科技有限公司;UV3010紫外分光光度计,日立高新技术;EL2046型电子天平,梅特勒-托利多仪器有限公司;台式高速低温离心机,艾本德中国有限公司;UF3410超低温冰箱,基因有限公司;脑切片模具,深圳市瑞沃德生命科技有限公司.

  • 取雄性SD大鼠320只,随机分为假手术组、模型组、葛根素注射液组、尼莫地平组和梓葛冻干粉针3个剂量组.假手术组32只,其余各组48只动物,线栓法复制大鼠I/R模型[8],再灌注时即刻给药(再灌注0 h),尾静脉注射给药,每天1次(10 mL/kg,体质量),造模后有4个考察时间点(缺血2 h再灌注l d,4 d,7 d和14 d),每个时间点各组取材8只造模成功动物,假手术组和模型组给同等体积的生理盐水.

  • 1) 制备脑微血管蛋白样品:参照文献方法[9],制备脑微血管蛋白样品.

    2) 脑组织NOS,ET-1,TXB2和6-Ke-to-PGF质量分数测定;BCA法测定蛋白浓度测定;按照相应试剂盒说明书的步骤测定.

  • 实验数据统计分析使用SPSS 17.0软件进行,统计结果以(x±s)表示.对实验数据进行正态性和方差检验,再将各组间的比较采用单因素方差分析ANOVA的Tukey检验分析,以p<0.05为差异有统计学意义.

  • 再灌注后1 d,与模型组TNOS活力相比,梓葛冻干粉针16.40 mg/kg,32.70 mg/kg组能显著降低TNOS活力(p<0.05),其65.40 mg/kg组极显著降低TNOS活力(p<0.01);与模型组相比,各给药组均显著降低iNOS活力(p<0.01),但升高cNOS活力,差异无统计学意义(p>0.05),见图 1(a).再灌注后4 d,与模型组NOS活力相比,各给药组均能显著降低TNOS,iNOS活力(p<0.01),且也能显著升高cNOS活力(p<0.01),见图 1(b).再灌注后7 d,与模型组NOS酶活力相比,各给药组均能显著降低TNOS,iNOS活力(p<0.01),且也能显著升高cNOS活力(p<0.01),见图 1(c).再灌注后14 d,与模型组NOS酶活力相比,各给药组均能显著降低TNOS,iNOS活力(p<0.01),且也能显著升高cNOS活力(p<0.01),见图 1(d).因而,梓葛冻干粉针可能通过抑制cNOS活力的降低,使eNOS阳性细胞增多,加强eNOS产生的NO有神经保护作用,产生的少量NO与鸟苷酸环化酶结合,使cGMP增加,导致脑血管扩张和抑制血小板聚集,改善了缺血区的侧支循环,增加了半暗带的血液灌注.

  • 在考察相对应的时间点(1,4,7和14 d),与假手术组相比,模型组的大鼠缺血侧脑皮质层微血管中ET-1质量分数均升高,其中再灌注后7 d大鼠缺血侧脑皮质层微血管中ET-1平均质量分数相对最高.见图 2.

    实验中,再灌注1 d,与假手术组相比,模型组中ET-1质量分数从0.41±0.05 ng/g升到0.67±0.09 ng/g(p<0.01);而与模型组ET-1质量分数相比,仅莫地平组(2.00 mg/kg),梓葛冻干粉针32.70 mg/kg组能显著降低大鼠缺血侧脑皮质层ET-1质量分数(p<0.05).再灌注4,7和14 d,与假手术组比较,模型组中大鼠缺血侧脑皮质层微血管中ET-1质量分数分别从0.44±0.04 ng/g,0.44±0.05 ng/g和0.42±0.04 ng/g升高到0.76±0.05 ng/g,0.83±0.06 ng/g和0.82±0.06 ng/g(p<0.01);与模型组ET-1质量分数相比,各给药组均能显著降低脑皮质层微血管中ET-1质量分数(p<0.01),提示梓葛冻干粉针具有解除微血管痉挛,减轻血管内皮的损伤,使内皮细胞产生ET-1减少,从而发挥其对脑的保护作用.

  • 在考察相对应的时间点为脑缺血/再灌注1,4,7和14 d时,与假手术组相比,模型组的大鼠缺血侧脑皮质层微血管中TXB2质量分数均升高(p<0.01),再灌注4 d时大鼠缺血侧脑皮质层微血管中TXB2平均质量分数相对最高.与模型组TXB2质量分数相比,梓葛冻干粉针3组均能显著降低大鼠缺血侧脑皮质层TXB2质量分数(p<0.01),提示其有减轻血管收缩和血小板聚集的作用.见表 1.

  • 在考察相对应的时间点为脑缺血/再灌注1,4,7和14 d时,与假手术组相比,模型组的大鼠缺血侧脑皮质层微血管中6-Ke-to-PGF质量分数均极显著降低(p<0.01),显示造模成功.在脑缺血/再灌注1 d时,与模型组6-Ke-to-PGF质量分数相比,梓葛冻干粉针32.70 mg/kg和65.40 mg/kg组均能显著升高6-Ke-to-PGF质量分数(p<0.05),而其它药物组也能升高6-Ke-to-PGF质量分数,但无统计学意义;再灌注4 d,仅尼莫地平组(2.00 mg/kg),梓葛冻干粉针32.70 mg/kg和65.40 mg/kg组能显著升高6-Ke-to-PGF质量分数(p<0.05);再灌注7 d,仅梓葛冻干粉针65.40 mg/kg能极显著升高6-Ke-to-PGF质量分数(p<0.01);再灌注14 d,各药物组均能极显著升高6-Ke-to-PGF质量分数(p<0.01),提示梓葛冻干粉针有松驰血管和抑制血小板聚集的作用.见表 2.

  • 在考察相对应的时间点为脑缺血/再灌注1,4,7和14 d时,与假手术组相比,模型组的大鼠缺血侧脑皮质层微血管中TXB2/6-Ke-to-PGF1比值均升高(p<0.01);与模型组相比,各给药组均能降低TXB2/6-Ke-to-PGF1比值(p<0.01),提示梓葛冻干粉针通过调节脑缺血/再灌注损伤时脑组织TXB2和PGI2平衡,可达到舒张血管和抑制血小板聚集的作用.见表 3.

  • 梓葛冻干粉针16.40 mg/kg,32.70 mg/kg和65.40 mg/kg均能抑制TNOS,iNOS活力的升高和cNOS活力的降低,进而减少NO的生成,有对脑缺血保护的作用,其可能作用机制为通过抑制激活iNOS的细胞因子的释放量,进而影响了iNOS的活化,减少TNOS的生成,降低NO的细胞毒性作用,改善了脑微循环,减轻了脑缺血/再灌注的病变部位的损伤程度,与文献报道相一致[10];同时,其也有可能抑制cNOS活力的降低,使eNOS阳性细胞增多,加强eNOS产生的NO有神经保护作用,产生的少量NO与鸟苷酸环化酶结合,使cGMP增加,导致脑血管扩张和抑制血小板聚集,改善了缺血区的侧支循环,增加了半暗带的血液灌注.实验表明,NOS与大鼠局灶性脑缺血/再灌注的损伤关系非常密切,特别是脑皮层的微血管中的NOS活性变化在脑缺血损伤中出现早,影响大,脑组织中NOS的活性变化也参与了脑损伤的过程.

  • 本实验的研究结果表明,在考察相对应的时间点1,4,7和14 d,与假手术组比较,模型组的大鼠缺血侧脑皮质层微血管中ET-1质量分数均呈升高,而ET-1质量分数逐渐增多,可加剧缺血大脑血管收缩,加重组织缺血缺氧,且损伤大脑组织也导致细胞内钙超载,Ca2+内流使血管平滑肌收缩,形成恶性循环,进一步加重梗死区的微血管的损伤程度,这与文献报道相一致[11, 12].而梓葛冻干粉针16.40 mg/kg,32.70 mg/kg和65.40 mg/kg组均能抑制ET-1质量分数的升高,说明其对脑缺血/再灌注的损伤具有保护作用,其可能的作用机制为通过调节微血管管径,解除微血管痉挛,减轻血管内皮的损伤,使内皮细胞产生ET-1减少,从而发挥其对脑的保护作用.

  • 本实验中在考察相对应的时间点1,4,7和14 d,梓葛冻干粉针16.40 mg/kg,32.70 mg/kg和65.40 mg/kg均能显著抑制大鼠脑缺血/再灌注引起的缺血侧脑皮质层微血管中TXB2质量分数的升高;在脑缺血/再灌注1 d和4 d时,梓葛冻干粉针32.70 mg/kg和65.40 mg/kg能显著升高大鼠缺血侧脑皮质层微血管中6-Ke-to-PGF质量分数;在脑缺血/再灌注7 d和14 d时,梓葛冻干粉针16.40 mg/kg,32.70 mg/kg和65.40 mg/kg均能显著升高大鼠缺血侧脑皮质层微血管中6-Ke-to-PGF质量分数;同时,梓葛冻干粉针16.40 mg/kg,32.70 mg/kg和65.40 mg/kg也均能显著降低TXB2/6-Ke-to-PGF1比值.提示梓葛冻干粉针的作用机制可能是通过调节脑缺血/再灌注损伤时脑组织TXB2和PGI2平衡失调,抑制大鼠脑缺血/再灌注引起的缺血侧脑皮质层TXB2质量分数的升高和6-Ke-to-PGF1质量分数的降低,从而达到舒张血管和抑制血小板聚集、调节微血管管径、增加脑血流量、改善脑微循环、减轻脑组织损伤的作用.

参考文献 (12)

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