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1、脑与神经疾病杂志 2016 年第 24 卷第 12 期 氧化应激在大鼠液压冲击性脑损伤中的 时程变化和意义 727 论 著 吴志宝 孙国柱 孙博宇 徐 伟 武利伟 【摘要】 目的 观察大鼠液压冲击脑损伤活性氧族（ ROS）、丙二醛（ MDA）、超氧化物歧化酶（ SOD） 以及血红 素氧化酶 1（ HO-1） 和磷酸酰胺腺嘌呤二核 苷酸醌氧化还原酶 1（ NQO-1）表达 变化，探讨 氧化应 激 在大鼠 液压冲 击性脑 损伤中 的时 程变化 和意义。 方法 成 年雄性 SD 大鼠 56 只，制作 液压冲 击颅脑 损 伤模 型，分别于术后 1h、 6h、 12h、 24h、 3d、 7d 采用分光
2、光度 法及酶学法 检测 ROS 生成、 MDA 含量 以及 SOD 活性 ；用干湿重 法、 Western blot 分 别测定水肿脑组织含 水量及 HO-1 和 NQO-1 蛋白表达。结 果 与假 手术组（ SO 组）比较，损伤组（ TBI 组） ROS 于 1h 开始增加， 6h 急剧 增加， 12h 达 到峰值 ； SOD 活性 24h 下降到最低值， MDA 于 24h 达到峰值 ； HO-1 和 NQO-1 蛋白表达均于 6h 开 始增高， 24h 达到高峰， 3d 后降 低（ P0.05）。 6h 持续降 低， 24h 达到 最低值， 3d 时开 始回升，与 SO 组对比差异有统计
3、学意义（ P0.05）。 6. 脑组织中 HO-1 和 NQO-1 蛋白表达（见表，图 2） HO-1 32kD NQO-1 31kD -actin 42kD NC 1h 6h 12h 24h 3d 7d 图 2 Western blot 显示各组动物不同时间点脑组织中 HO-1 和 NQO-1 蛋白表达 SO 组动物脑组织中 HO-1 和 NQO-1 蛋白均有少 量表达， TBI 组各时间点 HO-1 和 NQO-1 蛋白表达均 有上调，其中于 1h 开始升高， 6h 继续增高， 24h 达 到高峰， 3d 时降低， 7d 后明显降低，但仍 高于 NC 组， C:24h 神经细胞胞体肿胀最严
4、重， D:3d 胶质细胞增生显著（苏木精 胞核固缩变形（苏木精 伊红染 伊红染色， 400） 色， 400） 图 1 光镜观察示 TBI 组损伤灶周水肿脑组织不同时间点的组织学变化 SO 组动物光镜下见脑组织结构完整，细胞排列 有序，无损伤、水肿及出血。 TBI 组大鼠伤后 1h 后 可见脑挫裂伤灶结构破坏，点片状出血。 6h 挫裂伤 灶组织崩 解，其周围神经胶质细胞变形及出现空泡 样变性，血管外间隙扩大。 12h 神经胶质细胞空泡样 继续增加。 24h 胶质细胞胞浆空泡样变加剧，数量增 加 ；神经细胞胞体肿胀，胞核固缩变形，偏心，且 神经细胞及胶质细胞周围水肿明显，间隙变宽。 3d 大量神经
5、细胞变性坏死，胶质细胞增生，炎症细胞 浸润。 7d 水肿 明显减轻，坏死区有 纤维组织填 充， 胶质细胞增生显著。 3. 脑组织 ROS 含量（见表） SO 组大鼠脑组织有少量的生理性 ROS 生成。与 SO 组比较， TBI 组大 鼠挫伤 灶周神经 细胞 FI 值 1h 开始增加， 6h 急剧增加， 12h 达到峰值，随后下降， 与 SO 组对比差异有统计学意义（ P0.05）。 4. 脑组织 MDA 含量（见表） SO 组 大鼠 脑组 织有 少量 MDA 生成。与 SO 组 比较， TBI 组大鼠挫伤灶水肿脑组织中 MDA 含量 1h 开始增加， 6h 继续增高， 24h 达到峰值， 3d
6、 时下降， 与 NC 组对比差异有统计学意义（ P0.05）。 讨 论 TBI 通常分为机械 性冲击造成的原发 性损伤和 损伤后启动的一系列生化过程引起的继发性 脑损伤。 前者具有不可预见性和难控性，后者是指在首次损 伤后机体启动的包括一系列生化降解过程的损伤级 联反 应，主 要包括兴 奋性氨基 酸毒性、氧化 应激、 炎症和凋亡。其中，氧化应激不但能导致细胞直接 死亡，还可成为炎性损伤和凋亡程序启动的诱导因 素，被认为是继发性脑损伤的核心病理环节 。但 颅脑损伤的氧化应激性损伤时程变化鲜有报道。 本研究发现， TBI 后脑组织中 ROS 于 1h 开始增 加， 6h 急 剧增 加， 12h 达
7、 到峰 值， SOD 于 24h 达到 最低值， MDA 于 24h 达到峰值 ，表明 TBI 后大量产 生活性氧类物质，内源性抗氧化系统功能下降，导 致细胞和血管结构的过氧化反应，神经细胞发生氧 化应激损伤。同时，结合脑水含量和组织学均于 24h 演变到最严重状态，提示氧化应激与 TBI 病理学恶 化存在着时间一致性，表明氧化应激性脑损伤在 TBI 中起着重要作用。 TBI 存在着局部或全脑血流改变、 损伤区域灌注不足和脑代谢异常 。缺血、低氧引 发受损脑组织出现包括 ROS 在内的大量活性氧类物 730 质，启动氧化应激状态。此时，机体的首要自由基 清除酶 SOD 大量消耗、生成不足，同时
8、其活性受到 抑制，引发氧自由基与生物膜不饱和肪酸发生脂质 过氧化反应，序贯出现细胞和血管结构的过氧化反 应、蛋白质氧化、 DNA 分解和线粒体呼吸链的功能 抑制， MDA 大量堆积，导致细胞凋亡或坏死 。因此， 如果能早期调控（ 12h 以内）氧化应激状态将有助于 减轻继发性脑损伤。 本 研 究 还 发 现， 液 压 冲 击 脑 损 伤 后 HO-1 和 NQO-1 蛋白表达 24h 也 达到了峰值，而且 其也与脑 组织水含量和组织学恶化时间趋势一致。提示为应 对 TBI 后一系列逐渐氧化应激损伤过程，机体启动 了更为复 杂的内源 性防御机 制，通 过诱导 HO-1 和 NQO-1 蛋白表达增
9、高来增强了其自身的抗氧化能力、 抗损伤能力。近年来研究发现， HO-1 和 NQO-1 具有 强大的抗氧自由基与抗凋亡作用，是机体内抗氧化 应激性损伤的两种主要蛋白 。两者均属于二相酶， 前者可催化形成胆绿素、胆红素、铁离子。胆绿素 和胆红素是体内强有力的自由基清除剂， 具有广谱 抗氧化能力，铁蛋白是神经系统内铁贮存的主要形 式，其重链具有抗氧化酶活性，是细胞内抗氧化损 伤能力的有力保护剂 ； NQO-1 是广泛存在于真核 生物细胞 的黄素蛋 白酶， 借助 NADH 或 NADPH 作 为电子供体，催化醌类物质发生还原反应，降解醌 类及其衍生物，阻止其进一步参与氧化还原反应和 ROS 的产生，
10、 发挥抗氧化应激作用 。丁可 等 的研究也发现， TBI 后 HO-1 和 NQO-1 表达增加，应 用褪黑素能够通过激活 Nrf2-ARE 系统上调 HO-1 和 NQO-1 表达，发挥 抗氧 化损 伤作 用。 重塑 HO-1 和 NQO-1 高表达状态可能是 TBI 治疗的策略。 总之，氧化应激性损伤是 TBI 后继发性脑损伤 的重要病生理机制，早期调控 TBI 后组织的氧化应 激状态可能有助于减轻继发性脑损伤。 参 考 文 献 1 Lan glois JA, Rutland-Brown W, Wald MM. The epidemiology and impact of traumati
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