磷酸二酯酶4抑制剂对急性缺血性脑卒中的防治研究

来源 :泰山医学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yushion
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急性脑血管疾病,又称急性脑卒中,是人类三大致死性疾病之一。在临床上,急性缺血性脑卒中在脑血管疾病发病率中位居第一,其次是脑出血或蛛网膜下腔出血。存活下来的患者约2/5有不同的神经功能缺损,需依靠别人的帮助生活,给社会及家庭带来沉重的负担。  急性缺血性脑卒中通常是指大脑中动脉等脑血管阻塞,缺血灶中心的血流量小于正常水平的10%~25%,这将导致快速发生的且不可逆的神经元损伤。急性脑梗死启动的病理反应首先是脑组织缺血导致的细胞能量耗竭,ATP生成不足,引起cAMP信号途径失调的瀑布级联反应。cAMP作为人体细胞内重要的第二信使,参与细胞新陈代谢的改变、氧自由基与兴奋毒性氨基酸的释放、细胞内钙离子聚集、免疫反应与细胞突触的调节等。因此,缺血性脑卒中治疗策略首先是尽早恢复脑血流量,尽快阻止cAMP信号的级联瀑布反应,挽救缺血的神经元,抑制细胞凋亡,促进神经功能的恢复。然而,通过溶栓重建脑血流有严格的时间窗,只能使极少数患者受益,因此,新的神经保护剂研发显得十分重要。磷酸二酯酶4(phosphodiesterase4,PDE4)是环核苷酸(cAMP和cGMP)的唯一细胞内水解酶,可专一性水解细胞内cAMP,进而阻断cAMP的下游信号。PDE4在中枢神经系统中均有不同程度的表达,与神经系统重要的信号转导密切关联。因此,PDE4可能成为急性缺血性脑卒中预防与治疗研究的新靶点。  目的:  1、观察急性缺血性脑卒中神经功能恢复情况,探讨PDE4抑制剂罗氟司特或咯利普兰预防性治疗对急性缺血性脑卒中的神经保护作用。  2、研究PDE4抑制剂罗氟司特或咯利普兰预防性治疗对急性缺血性脑卒中后的脑组织cAMP、pCREB、BDNF的表达变化,并探讨PDE4抑制剂对缺血性脑损伤的保护作用机制。  方法:  1、临床上常见的急性缺血性脑卒中采用光化学法诱导制做急性缺血性脑卒中模型来模拟。选用11~12周龄,体重为23~25g健康成年雄性C57BL/6J品系的小鼠50只,随机将动物分为:假手术组、急性缺血性脑卒中模型组(Vehicle对照组)、10mg/kg罗氟司特(Roflumilast)治疗组、3mg/kg罗氟司特治疗组、0.5mg/kg咯利普兰(Rolipram)治疗组。给予0.5mg/kg咯利普兰、3mg/kg、10mg/kg罗氟司特及Vehicle于相应各组小鼠腹腔注射,一天两次并连续三天腹腔注射相应药物,待小鼠体内有效血药浓度阈值稳定后用光化学法制作小鼠缺血性脑卒中模型,模型制作后24小时内仍腹腔注射,一天两次。术后24小时采用Zea Longa、足失误试验、圆筒实验、平衡木实验对各组小鼠进行神经功能评分;采用脑组织TTC染色及尼氏染色测量脑缺血体积比,并观察神经元及尼氏小体凋亡退化情况;行干湿称重法测量小鼠缺血性脑卒中后脑组织含水量。  2、模型处理和分组同前。各组动物于造模后24小时断头取新鲜脑组织,生物素双抗体夹心酶联免疫吸附法(ELISA)测定脑组织匀浆液中环磷酸腺苷(cAMP)的表达水平;于造模24小时小鼠灌注固定后断头取脑,制备脑组织冰冻切片,免疫组织细胞化学染色方法检测缺血灶及周围脑组织中磷酸化cAMP反应元件结合蛋白(Phosphorylated Camp Response Element Binding Protein,pCERB)与脑源性神经营养因子(Brain-Drain Neurotrophic Factor,BDNF)的表达水平。  结果:  1、缺血性脑卒中模型组术后24小时出现显著的感觉运动功能障碍;术后24小时,假手术组无明显神经功能缺损;与 Vehicle对照组相比,3mg/kg、10mg/kg罗氟司特治疗组、0.5mg/kg咯利普兰治疗组感觉运动功能明显改善,差异均有统计学意义(P<0.05);与3mg/kg罗氟司特治疗组相比,10mg/kg罗氟司特治疗组感觉运动功能有显著性改善,差异有统计学意义(P<0.05)。在术后24小时,TTC染色结果显示:与Vehicle对照组相比,罗氟司特治疗组、咯利普兰治疗组明显减少了脑组织梗死体积,差异有统计学意义(P<0.05);尼氏染色结果同样显示:与Vehicle对照组相比,罗氟司特治疗组、咯利普兰治疗组明显减少了脑组织梗死体积并高倍镜下观察显示明显减少了凋亡的神经元与尼氏小体的数目,差异有统计学意义(P<0.05)。术后24小时,罗氟司特治疗组、咯利普兰治疗组较 Vehicle对照组脑组织含水量明显减少,差异均有统计学意义(P<0.05);10mg/kg罗氟司特治疗组的脑组织含水量较罗氟司特3mg/kg治疗组有显著性减少,差异有统计学意义(P<0.05)。  2、3mg/kg、10mg/kg罗氟司特治疗组、0.5mg/kg咯利普兰治疗组、Vehicle对照组在术后24小时,缺血后脑组织cAMP含量与假手术组相比明显增加,差异均有统计学意义(P<0.05);罗氟司特治疗组、咯利普兰治疗组在术后24小时脑组织cAMP含量明显高于Vehicle对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。免疫组织化学染色观察术后24小时梗死灶与周围脑组织中pCERB及BDNF的表达变化,假手术组与Vehicle对照组脑组织pCERB及BDNF的阳性细胞极少量或少量散在分布,罗氟司特治疗组、咯利普兰治疗组在术后24小时脑组织表达pCERB及BDNF的阳性细胞的水平明显高于Vehicle对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。  结论:  1、PDE4抑制剂(罗氟司特或咯利普兰)对缺血性脑卒中模型预防性治疗可减少脑梗死体积,减少缺血性脑损伤引起的脑组织含水量的增加,降低凋亡及退化的神经元与尼氏小体的数目,改善缺血性脑卒中后神经功能缺损,推测在临床上可以发挥神经保护作用。  2、PDE4抑制剂(罗氟司特或咯利普兰)预防性治疗对急性脑梗死可能通过增加脑组织细胞cAMP的浓度,来激活PKA/pCREB/BDNF途径提高缺血灶及周围脑组织中pCREB与BDNF的表达水平,以发挥神经保护作用,抑制缺血半暗带的细胞凋亡,促进神经功能恢复,推测在临床上可以改善脑梗死患者的愈后。
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