大江 发表于 2014-10-1 14:47:38

IL-1与创伤性脑水肿的关系

         
       蒋聚洪 钟 平 徐启武

  大量研究表明,白细胞介素-1(IL-1)参与了创伤后继发性脑水肿的发生过程,因此使用白细胞介素-1受体拮抗剂(IL-1ra)治疗创伤性脑水肿有着良好的应用前景[1,5]。笔者运用放射免疫测定及斑点杂交等方法,测定创伤性脑水肿动物模型伤区脑组织含水量、IL-1β及其mRNA的表达,探讨IL-1与创伤性脑水肿的关系和IL-1ra治疗创伤性脑水肿的疗效。
  一、材料与方法
  1.实验动物及分组:雄性Wistar大鼠180只,体重(255±29.8) g,随机分为正常组、假创伤组、创伤组和IL-1ra组,后者又根据使用拮抗剂的时间分为伤前2小时组和伤后2小时组。
  2.脑创伤模型制作与取材:创伤模型均按feeney法[1]进行,致伤冲量600g.cm,致伤面积12.6 mm2。IL-1ra注射方法参见Yamasaki的方法[2]。取成功的动物模型分别于伤后4,24,72小时按不同分组断头处死取材,进行脑组织含水量(干湿重法)、IL-1β及总mRNA提取。将全脑立即放入体积分数为10%的甲醛溶液固定,行石蜡包埋切片,光镜检测。
  3.脑组织IL-1β提取及放免测定:采用中科院基础医学研究所药理室IL-1β放免试剂盒,按试剂盒说明进行。
  4.斑点杂交:采用硫氰酸胍一步法提取总mRNA液氮保存。IL-1β cDNA质粒经PCR扩增后用限制性内切酶线性化,用SP6载体地高辛标记IL-1β cDNA探针,斑点杂交按蔡文琴等的方法进行。其结果在CSG10型双波长薄层扫描仪540nm波长处扫描,据标准曲线算出脑组织 mRNA的含量。
  5.统计学处理:数据均采用第四军医大学SPLM软件处理。
  二、结果
  1.形态学变化:创伤后4小时伤区脑组织结构破坏,组织内大片出血,组织间隙增大,毛细血管扩张,有红细胞渗出,伤区内见到较多的单核细胞和小胶质细胞,神经元细胞变性坏死。伤后24小时上述变化更趋明显。伤后72小时脑水肿有所减轻,可见毛细血管增生,白细胞增多。使用IL-1ra后伤区上述变化有所减轻,尤其是毛细血管扩张和红细胞渗出减轻,但单核细胞和小胶质细胞仍明显增加。
  2.脑组织含水量、IL-1&beta;及其mRNA含量:伤后4小时,伤区IL-1&beta;、IL-1&beta; mRNA及脑组织含水量均显著增高(P<0.05)。脑组织含水量在伤后24小时达到高峰,72小时后明显下降,但仍高于正常组(P<0.05)。而IL-1&beta;及mRNA的表达峰值则在伤后4小时,IL-1&beta;在伤后24小时有所下降,但仍高于正常组(P<0.05),72小时后与正常组相差不显著。正常大鼠脑组织仅有少量IL-1 mRNA表达,伤后4小时 mRNA表达达到高峰后就迅速下降,至伤后24小时及72小时则与正常组无明显变化。使用IL-1ra能显著地减轻脑组织含水量,并导致IL-1&beta;的堆积,而IL-1&beta; mRNA无变化,且伤前2小时较伤后2小时更明显(P<0.05)。
  三、讨论
  近年来的研究表明,脑损伤后多种细胞因子如IL-1、IL-6、TNF等明显增加,参加了脑创伤后的病理过程,其中尤以IL-1的作用明显[2,4,5]。正常情况下中枢神经系统仅有少量IL-1及其受体表达。创伤时,IL-1则介入到创伤后炎症反应及神经元损害,从而与创伤性脑水肿的形成和颅内压的增高密切相关[2,5]。本实验中伤后4小时IL-1&beta;及其mRNA的表达均迅速发展增加,与脑组织含水量呈明显的正相关,显示IL-1&beta;参与了脑水肿的形成过程。且IL-1&beta;及其mRNA的表达峰值先于脑组织含水量峰值,表明IL-1可能为引起继发性脑水肿的重要原因。因此,有学者认为IL-1及其mRNA的表达可作为衡量创伤后继发性脑水肿程度的指标[4]。大量研究表明IL-1可能通过介导炎症反应和某些神经毒性分子(如氮氧化物、花生四烯酸及其代谢产物)的释放而参与脑水肿的发生发展过程,这在本实验中光镜下看到毛细血管扩张和单核细胞、小胶质细胞增加等方面得到验证[2,4,5]。此外,IL-1还可诱导其他细胞因子的产生而介入脑水肿的发生过程[4,5]。本实验中使用IL-1ra导致脑水肿的减轻也间接地证明了IL-1在创伤性脑水肿发生过程中的重要作用。
  众所周知,IL-1是通过与其特异性受体结合而进一步发挥作用的。尽管IL-1&alpha;和IL-1&beta;均能与IL-1的Ⅰ型和Ⅱ型受体以相同亲和力结合,但目前研究表明只有Ⅰ型受体能传递信息[3]。IL-1ra系IL-1受体拮抗剂,它能优先与Ⅰ型受体结合,故使用IL-1ra治疗创伤性脑水肿是可行的。本实验中伤前2小时及伤后2小时使用IL-1ra均能有效地减轻脑水肿,但伤前2小时作用更明显。使用IL-1ra拮抗IL-1与其受体作用后其mRNA表达与创伤组无明显变化,而IL-1&beta;却明显增加,说明IL-1ra阻断了IL-1&beta;与其受体的结合,导致IL-1&beta;的堆积,表明了IL-1受体拮抗剂能阻滞IL-1的作用而减轻脑水肿的发生,具有良好的治疗效果。
  本实验研究结果表明,IL-1含量与脑组织含水量呈显著的正相关,从而参与了创伤性脑水肿的病理过程。使用IL-1ra特异性地阻断IL-1与其受体的结合,减轻继发性脑水肿的程度,为治疗创伤性脑水肿提供了新的思路。除IL-1ra外,其他具有IL-1拮抗作用的物质,如ZnPP、单克隆抗体等,也能阻断IL-1的生物学效应,也具有较好的应用前景[2]。

作者单位:蒋聚洪 325000 瑞安市人民医院脑外科;
     钟 平、徐启武 上海医科大学附属华山医院神经外科

参考文献
1 Feeney DM, Boyeson MG, Linn RT, et al. Response to cortical injury: methodology and local effects of contusion in the rat. Brain Res, 1981, 211∶67.
2 Ysmasaki Y, Matsuura N, Shozuhara H, et al. Interleukin-1 as a pathogenetic mediator of ischemic brain damage in rats. Stroke, 1995, 26∶676-681.
3 Burger D, Dayer JM. Inhibitory cytokines and cytokine inhibitors. Neurology, 1995, 45 Suppl 6 ∶39.
4 朱涛,杨树源,姚智.白细胞介素-1与脑创伤.中华创伤杂志,1997,13∶322-324.
5 Holmin S, Schalling M, Hojebert B, et al. Delayed cytokine expression in rat brain following experimental contusion. J Neurosurg, 1997, 86∶493.



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