大鼠TBI后急性期下丘脑-垂体-肾上腺轴损害和功能改变的意义研究解析

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中华生物医学工程杂志2016年8月第22卷第4期ChinJBiomedEng,August2016,Vol.22,No.4·论著·

大鼠TBI后急性期下丘脑⁃垂体⁃肾上腺轴损害和功能改变的意义研究

刘先进高岩生孙青芳【摘要】目的探讨重型颅脑创伤(TBI)大鼠急性期下丘脑⁃垂体⁃肾上腺轴损害和功能改变对神经功能、学习记忆功能的影响作用。方法选取成年健康雄性SD大鼠60只,随机分为假手术组、模型组和地塞米松组各20只,模型组和地塞米松组大鼠采用Feeney法制备大鼠TBI模型,地塞米松组大鼠与伤后10min、24、48、72h腹腔注射地塞米松0.6mg/kg,其余2组给予等量生理盐水处理,分别检测并比较3组大鼠伤后3、12、24、72h的外周血皮质酮、促肾上腺皮质激素(ACTH)水平及神经细胞凋亡情况的变化,并观察3组大鼠伤后1、7d的神经功能评分、伤后第7天的水迷宫实验结果差异。结果模型组和地塞米松组大鼠伤后不同时间外周血皮质酮、促肾上腺皮质激素水平、水迷宫潜伏期和神经细胞凋亡程度较假手术组均有明显升高(P<0.05),但地塞米松组伤后外周血皮质酮、促肾上腺皮质激素水平明显高于模型组(P<0.05),水迷宫潜伏期和神经细胞凋亡程度明显低于模型组(P<0.05);模型组和地塞米松组大鼠伤后不同时间水迷宫实验象限百分率较假手术组均有明显降低(P<0.05),但地塞米松组伤后水迷宫实验象限百分率明显高于模型组(P<0.05)。结论TBI大鼠急性期下丘脑⁃垂体⁃肾上腺功能发生改变,皮质酮与ACTH水平升高,这可能与神经功能、学习记忆功能损害具有一定的关系。【关键词】创伤,神经系统;地塞米松;大鼠,Sprague⁃Dawley

Significanceofchangesinhypothalamic⁃pituitary⁃adrenalaxisdamageandfunctionafterTBIinratsLiuXianjin*,GaoYansheng,SunQingfang.*DepartmentofNeurosurgery,ZhumadianCentralHospital,Zhumadian,Henan463000,ChinaCorrespondingauthor:LiuXianjin,Email:medicalliu@163.com【Abstract】ObjectiveToinvestigatetheeffectofacute⁃phasehypothalamic⁃pituitary⁃adrenalaxisdamageandfunctiononneurologicalfunction,andlearningandmemoryattheacutephaseinratswith

severetraumaticbraininjury(TBI).MethodsSixtyhealthymaleadultSDratswererandomlydividedintoshamoperationgroup,modelgroupandDexamethasonegroup(n=20each).ThemodelgroupandDexamethasonegroupweretreatedwithFeeneymethod,andtheratTBImodelswereestablished.TheDexamethasonegroupwasinjectedwith0.6mg/kgDexamethasoneintraperitoneallyat10min,24,48and72hoursafterinjury.Theothertwogroupsweretreatedwithequalvolumeofnormalsaline.Thechangesonthelevelsofperipheralbloodcorticosterone,adrenocorticotropichormone(ACTH)andneuronalapoptosisat3,12,24and72hoursaftertheinjuryweremeasuredandcomparedamongthethreegroups.Thedifferencesintheneurologicalscoresat1and7daftertheinjury,andthefindingsofthewatermazetestat7daysaftertheinjuryweredetermined.ResultsThelevelsofperipheralbloodcorticosterone,ACTH,watermazelatency,andneuronalapoptosisatthedifferenttimepointsaftertheinjuryinthemodelgroupandDexamethasonegroupweresignificantlyincreased(P<0.05).ThelevelsofperipheralbloodcorticosteroneandACTHaftertheinjuryintheDexamethasonegroupweresignificantlyhigherthanthoseinthemodelgroup(P<0.05),whereasthewatermazelatencyandneuronalapoptosisweresignificantlylowerthanthose

DOI:10.3760/cma.j.issn.1674⁃1927.2016.04.003作者单位:463000河南驻马店,驻马店市中心医院神经外二科(刘先进、高岩生);上海交通大学医学院附属瑞金医院神经外科(孙青芳)通信作者:刘先进,Email:medicalliu@163.com

··278万方数据中华生物医学工程杂志2016年8月第22卷第4期ChinJBiomedEng,August2016,Vol.22,No.4

急性重型颅脑创伤(traumaticbraininjury,TBI)通常为外力打击造成的较为严重的脑组织挫伤,现阶段临床上对于重型颅脑损伤的研究已逐渐开始关注神经⁃内分泌系统的变化。部分学者认为,下丘脑⁃垂体⁃肾上腺轴作为神经⁃内分泌系统的重要组成部分,通过参与血液动力学的稳定以及应激反应的调控,进而参与到重型颅脑损伤后急性期机体应激过程[1]。足够的皮质醇激素是机体能平稳度过急性应激期的重要保证,而TBI患者多数存在不同程度的肾上腺皮质功能代偿不足,进而影响患者恢复期神经系统相关功能[2⁃3]。本研究重在探讨重型颅脑创伤(traumaticbraininjury,TBI)大鼠急性期下丘脑⁃垂体⁃肾上腺轴损害和功能改变对神经功能、学习记忆功能的影响作用,为能有效处理颅脑损伤急性期体内应激变化奠定理论基础,现报道如下。1材料与方法1.1实验动物选取成年健康雄性SD大鼠60只,大鼠体重300~350g,由东南大学医学部动物实验中心提供,动物许可证号:SCX2014011,SPF级;编号后采用随机数字表法分为假手术组、模型组和地塞米松组各20只,模型组和地塞米松组大鼠制备TBI模型。各组大鼠均自由进食进水、12h光照时间、22~25℃环境下喂养。1.2造模方法采用Feeney法建立大鼠TBI模型,打击器由撞杆、下落锤、外周套管三部分组成,水合氯醛10mg/kg腹腔内注射麻醉大鼠,仰卧位固定头部,矢状切开头皮,于人字缝前房和中线旁左侧2mm钻开小孔,扩大骨窗为5mm×5mm,击锤质量40g,沿外周套管从25mm高处自由落下,造成左侧大脑半球局部脑组织挫裂伤。石蜡封闭骨窗,缝合头皮。1.3实验方法伤后10min、24、48、72h腹腔注射地塞米松0.6mg/kg,其余两组给予等量生理盐水处理,于股静脉采血,分离血清,测定外周血皮质酮、促肾上腺皮质激素水平、神经细胞凋亡情况。1.4观察指标

分别检测并比较3组大鼠伤后3、12、24、72h的外周血皮质酮、促肾上腺皮质激素(ACTH)水平及神经细胞凋亡的变化,并观察3组大鼠伤后1、7、14d的神经功能评分、伤后第7、14d的Morris水迷宫实验结果差异(逃避潜伏期、象限百分率)。神经功能评分方法采用mNSS评分标准,(1)提尾反射(正常0分、最高3分);(2)行走测试(正常0分、最高3分);(3)感觉测试(正常0分、最高2分);(4)平衡测试(正常0分、最高6分);(5)反射测试、反射运动(正常0分、最高4分);当缺少一项或动物不能完成任何一项得1分,得分越高,神经功能越差。Morris水迷宫实验:将安全岛置放于水迷宫(N、

S、E、W)四个象限中的任何一个,加水至高过安全

岛1cm,水温22~25℃,跟踪记录大鼠由其他3个象限寻找安全岛的距离、轨迹及潜伏期,如果90s内未能找到安全岛,记录潜伏期为90s。1.5外周血皮质酮、促肾上腺皮质激素水平及神经

细胞凋亡情况测定外周血皮质酮、促肾上腺皮质激素水平采用免疫发光法测定(南京凯基生物科技有限公司试剂盒),使用日本日立公司Immunlife全自动生化检测仪器。神经细胞凋亡采用TUNEL法检测(TUNEL法原位细胞凋亡检测试剂盒,上海麦约尔生物技术有限公司),根据试剂盒说明书进行操作,并镜下于损伤部位周边任意选取6个视野,分析阳性细胞染色数量和细胞总数。1.6统计学方法

所有数据采用SAS9.0软件包中处理,计量资料采用x±s表示,组间两两比较采用SNK⁃q检验,多组

inthemodelgroup(P<0.05).ThepercentageofwatermazequadrantatdifferenttimepointsaftertheinjuryinthemodelgroupandDexamethasonegroupwassignificantlylowerthanthatintheshamoperationgroup

(P<0.05),whereasthepercentageofwatermazequadrantaftertheinjuryintheDexamethasonegroupwassignificantlyhigherthanthatinthemodelgroup(P<0.05).ConclusionChangesinthehypothalamic⁃

pituitary⁃adrenalaxisfunctionattheacutephaseinratswithTBIarefoundthatthelevelsofcorticosteroneandACTHareincreased.Itmayberelatedtothedamageofneurologicalfunction,andlearningandmemory.