静脉注射咪达唑仑对蛛网膜下腔出血大鼠脑神经炎症和损伤的改善作用及其机制.pdf
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1、山东医药2023 年第 63 卷第 26 期静脉注射咪达唑仑对蛛网膜下腔出血大鼠脑神经炎症和损伤的改善作用及其机制孟元元1,刘艳1,张华强1,周民1,姚玲玲21 武汉科技大学附属普仁医院麻醉科,武汉430000;2 湖北文理学院附属医院 襄阳市中心医院疼痛科摘要:目的探讨咪达唑仑(MDZ)对蛛网膜下腔出血(SAH)大鼠脑神经炎症和损伤的改善作用,及其对环腺苷酸(cAMP)/蛋白激酶A(PKA)/环腺苷酸应答元件结合蛋白(CREB)信号通路的调节作用。方法取Wistar大鼠65只,随机分为假手术组10只及造模组55只,造模组通过向枕大池二次注入血液的方法建立SAH模型,假手术组向枕大池注入等体积
2、生理盐水。将造模成功的50只SAH大鼠随机分为SAH组、MDZ低剂量组、MDZ中剂量组、MDZ高剂量组、MDZ高剂量+H-89组,每组10只。MDZ高、中、低剂量组分别经颈静脉注射0.30、0.15、0.05 mg/kg MDZ,同时腹腔注射等体积生理盐水;MDZ高剂量+H-89组经颈静脉注射0.3 mg/kg MDZ,同时腹腔注射5 mg/kg PKA抑制剂H-89;SAH组、假手术组颈静脉及腹腔注射等体积生理盐水;每天1次,连续3 d。干预结束后,对大鼠进行神经功能评分;采集静脉血,ELISA法检测炎症因子肿瘤坏死因子(TNF-)、白细胞介素(IL)-1、IL-6水平;每组随机选取3只大鼠
3、,干/湿法评估脑水含量;剩余大鼠进行SAH等级评分,HE染色观察脑组织形态学变化;Western blotting法检测cAMP/PKA/CREB通路相关蛋白表达。结果与假手术组相比,SAH组海马区神经元细胞核碎裂、坏死现象,神经功能评分、cAMP、p-PKA/PKA、p-CREB/CREB表达降低,IL-1、IL-6、TNF-、脑含水量、SAH等级评分增加(P均0.05);与 SAH 组相比,MDZ高、中、低剂量组神经元损伤有不同程度缓解,神经功能评分、cAMP、p-PKA/PKA、p-CREB/CREB表达增加,IL-1、IL-6、TNF-、脑含水量、SAH等级评分降低(P均0.05);与
4、MDZ高剂量组相比,MDZ高剂量+H-89组神经元损伤加剧,神经功能评分、cAMP、p-PKA/PKA、p-CREB/CREB表达降低,IL-1、IL-6、TNF-、脑含水量、SAH等级评分增加(P均0.05)。结论MDZ可减轻SAH大鼠脑神经炎症,抑制早期脑损伤;其机制可能与cAMP/PKA/CREB通路激活有关。关键词:咪达唑仑;cAMP/PKA/CREB通路;蛛网膜下腔出血;神经炎症;动物实验doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2023.26.006 中图分类号:R743.35 文献标志码:A 文章编号:1002-266X(2023)26-0026-05Effect
5、s and mechanism of intravenous injection of midazolam on neuroinflammation and brain injury in rats with subarachnoid hemorrhageMENG Yuanyuan1,LIU Yan,ZHANG Huaqiang,ZHOU Min,YAO Lingling1 Department of Anesthesiology,Puren Hospital Affiliated to Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 4300
6、00,ChinaAbstract:Objective To investigate the effects of midazolam(MDZ)on neuroinflammation and brain injury in rats with subarachnoid hemorrhage(SAH)and its regulatory effect on cyclic adenosine monophosphate(cAMP)/protein kinase A(PKA)/cAMP-response element binding protein(CREB)signaling pathway.M
7、ethods Sixty-five Wistar rats were randomly grouped into the sham operation group(10 rats)and model group(55 rats).In the model group,we established the SAH rat models by injecting blood into the occipital cistern twice,while rats in the sham surgery group were injected with equal volume of normal s
8、aline into the occipital cistern.The 50 successfully modeled SAH rats were randomly grouped into the SAH group,low-dose MDZ group,medium-dose MDZ group,high-dose MDZ group,and high-dose MDZ+H-89 group,with 10 rats in each group.The rats in the high-,medium-,and low-dose MDZ groups were injected with
9、 0.30,0.15,and 0.05 mg/kg MDZ via jugular vein,respectively,while the same volume of normal saline was inject基金项目:湖北省自然科学基金项目(WJ2019A132)。第一作者简介:孟元元(1985-),女,主治医师,主要研究方向为手术麻醉与复苏。E-mail:通信作者简介:姚玲玲(1987-),女,硕士研究生,主治医师,主要研究方向为手术麻醉与复苏。E-mail:开放科学(资源服务)标识码(OSID)26山东医药2023 年第 63 卷第 26 期ed intraperitoneall
10、y;the rats in the high-dose MDZ+H-89 group received intravenous injection of 0.3 mg/kg MDZ and intraperitoneal injection of 5 mg/kg PKA inhibitor H-89;the rats in the SAH group and sham operation group were injected with equal volume of normal saline into the jugular vein and abdominal cavity,once a
11、 day,for 3 consecutive days.After the intervention,the rats were scored for neurological function;venous blood was collected,and the levels of inflammatory factors tumor necrosis factor(TNF)-,interleukin-1(IL-1)and interleukin-6(IL-6)were detected by ELISA.Three rats in each group were randomly sele
12、cted,and the brain water content was evaluated by dry/wet method.The remaining rats were scored by SAH,and HE staining was applied to observe the morphological changes of brain tissues;Western blotting was applied to detect the expression of cAMP/PKA/CREB pathway-related proteins.Results Compared wi
13、th the sham operation group,the neurons in the SAH group showed nuclear fragmentation and necrosis,the neurological function score,the expression levels of cAMP,p-PKA/PKA,and p-CREB/CREB decreased,and the IL-1,IL-6,TNF-,brain water content and SAH score increased(all P0.05).Compared with the SAH gro
14、up,the neuron injury in the high-dose,medium-dose,and low-dose MDZ groups was alleviated to varying degrees,the neurological function score,the expression levels of cAMP,p-PKA/PKA,and p-CREB/CREB increased,and the IL-1,IL-6,TNF-,brain water content and SAH score decreased(all P0.05).Compared with th
15、e high-dose MDZ group,the neuron injury in the high-dose MDZ+H-89 group was aggravated,the neurological function score,the expression levels of cAMP,p-PKA/PKA,and p-CREB/CREB decreased,and the IL-1,IL-6,TNF-,brain water content and SAH score increased(all P0.05).Conclusion MDZ can alleviate neuroinf
16、lammation and inhibit early brain injury in SAH rats,which may be related to the activation of cAMP/PKA/CREB pathway.Key words:midazolam;cAMP/PKA/CREB pathway;subarachnoid hemorrhage;neuroinflammation;animal experiment研究表明,蛛网膜下腔出血(SAH)发病后72 h内发生的早期脑损伤是导致患者高病死率和高致残率的主要原因,其发生与多种病理机制相关,而神经炎症被认为在SAH后早期脑
17、损伤中发挥重要作用1-2。环腺苷酸(cAMP)作为重要的第二信使,介导许多细胞内信号级联反应,包括蛋白激酶A(PKA)/环腺苷酸应答元件结合蛋白(CREB)信号通路。动物实验表明,cAMP/PKA/CREB信号通路与抑郁症及认知功能障碍的发病机制密切相关3。已有研究发现,TGR5激动剂INT-777通过激活cAMP/PKA信号通路减弱SAH发病后脑损伤中神经炎症,改善SAH后的短期神经行为功能4。咪达唑仑(MDZ)作为一种常用的麻醉剂,具有水溶性、起效快、作用时间短等特点,并对人脑的神经基础产生药理学作用5,但目前尚无研究报道MDZ对SAH发病后的神经保护作用。2022年3月12月,我们对SA
18、H大鼠给予MDZ进行干预,观察其对神经炎症的影响,探讨其作用机制与cAMP/PKA/CREB信号通路的关系。1 材料与方法 1.1材料1.1.1实验动物8周龄健康雄性 Wistar大鼠 65只,体质量280320 g,购自广州检验检测认证集团有限公司,许可证号:SYXK(粤)2022-0299。饲养条件:室温(22 1),湿度60%5%,12 h昼夜循环。自由饮食饮水。本研究经动物护理和使用委员会批准,并按照 实验动物护理和使用指南 进行。1.1.2主要试剂与仪器MDZ购自浙江恩华药业股份有限公司;PKA抑制剂H-89购自美国MedChemexpress公司;肿瘤坏死因子(TNF-)、白细胞介
19、素(IL)-1、IL-6蛋白质提取试剂盒购自上海碧云天生物科技有限公司;ECL 试剂购自美国 Amersham Biosciences 公 司;cAMP、p-PKA、p-CREB、PKA、CREB一抗购自英国Abcam公司。Synergy LX多功能酶标仪购自美国BioTek公司;BX61光学显微镜购自日本Olympus公司。1.2动物分组与SAH模型制备将大鼠随机分为假手术组10只和造模组55只,参照文献6方法制备SAH模型。腹腔注射4%戊巴比妥钠麻醉大鼠,俯卧位固定。在枕外隆凸附近切开,剪开浅层肌肉,显露颈夹肌间隙,对环枕膜、枕骨进行初步定位。抽取股动脉血3.5 mL,在2 min内注入枕
20、大池,注入后保持 30低头 30 min,使血液沉积在脑底血管。间隔48 h后,同样方法抽取另一侧股动脉血注入枕大池。当观察到大鼠脑底基底池部位有明显的血液存在,并有脑脊液漏出,表明SAH造模成功。假手术组进行上述同样操作,向枕大池注入等体积生理盐水。1.3药物干预方法取 SAH 造模成功的 50 只大鼠,随机分为 SAH 组、MDZ 低剂量组、MDZ 中剂量组、MDZ高剂量组、MDZ高剂量+H-89组,每组各10只。MDZ高、中、低剂量组分别经颈静脉注射0.30、27山东医药2023 年第 63 卷第 26 期0.15、0.05 mg/kg MDZ,同时腹腔注射等体积生理盐水;MDZ高剂量+
21、H-89组经颈静脉注射0.3 mg/kg MDZ,同时腹腔注射5 mg/kg H-89;SAH组、假手术组颈静脉及腹腔注射等体积生理盐水。每天1次,连续3 d。1.4神经功能评估末次给药2 h后,参照改良的Garcia神经功能评分系统7,从自主活动、四肢运动对称性、前肢伸展、攀爬抓握、双侧躯干触觉反应、触角反应6个方面评估各组大鼠的神经功能,最低3分,最高18分,评分越低表示神经功能损伤越严重。1.5血清炎症因子检测采用ELISA法。采集大鼠静脉血,使用 ELISA 试剂盒检测 IL-1、TNF-、IL-6含量,具体步骤按照试剂盒说明。1.6脑含水量检测采用干/湿法。各组随机取3 只大鼠,在深
22、度麻醉下将大鼠斩首,摘除大脑,取出同侧脑组织,立即使用电子天平称取湿重。将脑组织置于100 恒温烘箱中48 h至恒重,使用电子天平称取干重。以(湿重干重)/湿重100%计算脑含水量。1.7SAH等级评分取各组剩余的7只大鼠,对大脑基底表面的6个区域进行SAH等级评估。0级:无蛛网膜下腔血液;1 级:少量蛛网膜下腔血液;2 级:具有肉眼可见的中度血块;3级:血块阻塞了所有动脉。1.8脑组织形态学观察采用 HE染色。SAH 等级评分结束后,取部分海马区脑组织,加入4%多聚甲醛固定,脱水、石蜡包埋、切成4 m厚的切片。石蜡切片脱蜡、复水、苏木精染色60 s,1%盐酸乙醇染色3 s,最后伊红染色1 m
23、in。使用中性树胶将切片密封到载玻片上,光学显微镜400倍视野下观察组织形态学损伤情况。1.9脑组织 cAMP/PKA/CREB 通路相关蛋白检测采用Western blotting法。取剩余部分脑组织,使用蛋白质提取试剂盒提取蛋白质。通过 SDS-PAGE分离样品中的蛋白质,湿转移至PVDF膜,5%脱脂牛奶封闭,4 下与 cAMP、p-PKA、p-CREB、PKA、CREB一抗(稀释浓度均为1 1 000)孵育24 h。用 Tris 缓冲盐水洗涤后,加入二抗,室温孵育 1 h。加入ECL试剂使印迹条带可视化,用Image J软件进行定量分析。1.10统计学方法采用SPSS27.0统计软件。数
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