β1整合素及MMP-2在脂多糖致大鼠感染性脑水肿中的动态变化及其相关性研究

论文摘要

背景和目的：感染性脑水肿是由于各种脑部或全身疾病所引起的一种共同病理改变，包括血管源性脑水肿和细胞毒性脑水肿，与疾病的预后密切相关。目前由于对脑内水积聚和消除的分子机制还不十分清楚，以至于对脑水肿的治疗一直缺乏突破性进展。近年研究发现β1整合素（β1 integrin）在脑组织星形胶质细胞（astrocyte,AC）中表达丰富对支持营养神经细胞及维持血脑屏障（blood-brain barrier,BBB）的完整性具有重要作用；基质金属蛋白酶2（matrix metalloproteinase-2,MMP-2）在脑缺血后表达及活性增加，与脑微血管通透性增加，BBB完整性破坏，炎性细胞侵入和脑水肿明显相关。革兰氏阴性杆菌是婴幼儿中枢神经系统（central nervous system,CNS）细菌感染的常见病原体，目前认为其产生的内毒素（lipopolysaccharide，LPS）是致病的主要因素，在革兰氏阴性杆菌感染引起的脑水肿（brain edema,BE）中具有重要作用。本实验采用颈内动脉注射内毒素制作脑水肿模型，根据大鼠脑水肿发生过程中不同时间点的病理学改变、脑组织含水量及伊文思兰（Evens blue，EB）含量的变化，来研究LPS致感染性脑水肿的发生发展规律；同时应用逆转录多聚酶链反应（reverse transcription-polymerase chain reaction，RT-PCR）及免疫组织化学技术测定注射生理盐水（normal sodium,NS）的对照组与注射LPS的实验组不同时间点β1整合素及其mRNA表达的动态变化，用免疫组织化学技术测定MMP-2蛋白含量的变化，研究β1整合素及MMP-2在感染性脑水肿中的变化规律，以及通过对感染性脑水肿后不同时间点脑组织含水量、EB含量、β1整合素及MMP-2表达变化进行相关性分析，观察β1整合素及MMP-2与脑水肿发生发展时程的关系，探讨其在感染性脑水肿中的作用，为临床治疗脑水肿提供新的思路。方法：健康1月龄清洁级SD大鼠50只，雌雄不限，体重70～100g，随机分为两组。对照组（NS组）：10只，颈内动脉注射0.1ml生理盐水；内毒素组（LPS组）：40只，颈内动脉注射100μg LPS，LPS组按观察时间点分为6h、12h、24h和48h 4个亚组，每组各时间点均为10只。上述各组有5只不注射伊文思兰以进行免疫组织化学染色。各组处理后，对照组于6h、内毒素组于6h、12h、24h及48h分批处死，制备脑组织标本。采用干湿重法测定不同时间点脑组织含水量，甲酰胺法测定脑组织EB含量，免疫组织化学法检测脑水肿不同时间点β1整合素及MMP-2的表达量，RT-PCR技术检测β1整合素mRNA的表达量。结果统计采用SPSS12.0统计软件处理，所用计量资料均采用均数±标准差（（?）±s）表示，多样本均数间比较采用单因素方差分析，两变量之间相关关系行Pearson相关分析，以p＜0.05认为差异有统计学意义。结果：（1）形态学变化：与对照组相比，LPS组HE染色光镜下可见血管周围间隙增宽，炎性细胞浸润。胶质细胞肿胀、体积增大，神经元空泡变性、细胞核坏死。（2）脑组织含水量的变化：与对照组比较，LPS组在注射LPS后6h，脑组织含水量已经开始增加，12h达高峰，24h仍较NS组高，差异有统计学意义（p＜0.01）。48h与对照组相比变化不明显。（3）脑组织EB含量的变化：与对照组比较，LPS组在注射LPS后6h，EB含量已经开始增加，12h达高峰。各时间点均较NS组高，至24h差异有显著性（p＜0.01），48h时仍高于NS组，差异有统计学意义（p＜0.05）。（4）脑组织β1整合素表达变化：注射LPS后6h，LPS组脑组织β1整合素表达即开始下降，随时间延长呈持续下降趋势，48h达最低点。与NS组比较，差异有统计学意义（p＜0.01）。（5）脑组织β1整合素mRNA表达变化：注射LPS后6h，LPS组脑组织β1整合素mRNA表达已下降，且持续降低于48h达最低点，与NS组比较，差异有统计学意义（p＜0.01）。（6）脑组织MMP-2表达变化：注射LPS后6h，LPS组脑组织MMP-2表达即上调，于24h达高峰，随后表达逐渐减少。与NS组比较，差异有统计学意义（p＜0.01）。（7）脑组织含水量、EB含量、MMP-2表达量、β1整合素表达量及β1整合素mRNA表达量行相关性分析：脑组织含水量和EB含量呈正相关（r=0.755，p＜0.01）；MMP-2表达量与含水量呈正相关（r=0.712，p＜0.01），MMP-2表达量与EB含量呈正相关（r=0.891，p＜0.01）；β1整合素表达量与MMP-2表达量呈负相关（r=-0.586，p＜0.01），β1整合素在蛋白水平与mRNA水平表达量呈正相关（r=0.813，p＜0.01）。结论：（1）经幼年大鼠颈内动脉注射LPS可以建立起稳定、可靠的感染性脑水肿实验模型，各实验组与对照组相比，脑组织含水量增加，血脑屏障通透性增加。形态学观察到血管源性脑水肿和细胞毒性脑水肿病理改变。（2）大鼠颈内动脉注射LPS后，β1整合素及其mRNA表达的变化规律是：LPS注射后6hβ1整合素及其mRNA表达即明显减少并呈持续下降趋势，至48h仍低于12h组，差异有统计学意义。说明β1整合素参与了脑水肿的发生发展，对血脑屏障的完整性有保护性作用。（3）大鼠颈内动脉注射LPS后，MMP-2表达的变化规律是：LPS注射后6h MMP-2表达即明显增加并持续上升，在注射后24h表达达高峰，至48h仍高于对照组，差异有统计学意义。说明MMP-2参与了脑组织含水量的增加及血脑屏障的破坏过程。（4）LPS组脑组织含水量、EB含量、MMP-2表达量、β1整合素表达量及β1整合素mRNA表达量相关性分析：LPS组脑组织含水量和EB含量呈正相关，提示脑水肿的发生与血脑屏障的破坏有关；β1整合素和MMP-2表达量呈负相关，提示β1整合素下降、MMP-2增加可能影响AC正常形态功能的维持，与血脑屏障通透性增加有关；MMP-2表达量与含水量呈正相关，β1整合素表达量随脑水肿加重而逐渐下降；提示二者参与了脑水肿的形成。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 论文部分 β1整合素及MMP-2在脂多糖致大鼠感染性脑水肿中的动态变化及其相关性研究
• 引言
• 材料和方法
• 结果
• 附图
• 讨论
• 小结
• 参考文献
• 综述部分
• 综述一 整合素在星形胶质细胞中的活化调控
• 参考文献（一）
• 综述二 MMPs在中枢神经系统感染性疾病中的作用
• 参考文献（二）
• 后记
• 缩略词
• 致谢