微创清除术联合二甲双胍对家兔脑出血炎症反应的影响

doi:10.12307/2022.360

中国组织工程研究 ›› 2022, Vol. 26 ›› Issue (11): 1741-1746.doi: 10.12307/2022.360

• 组织构建实验造模 experimental modeling in tissue construction • 上一篇下一篇

微创清除术联合二甲双胍对家兔脑出血炎症反应的影响

徐林1，齐宏顺2，葛汝村1，李培培1，甄丽晓1，冯肖亚2

山东省立第三医院，1转化医学研究中心，2神经内科，山东省济南市 250031

收稿日期:2021-03-24 修回日期:2021-03-30 接受日期:2021-05-28 出版日期:2022-04-18 发布日期:2021-12-11
通讯作者: 冯肖亚，硕士，副主任医师，山东省立第三医院，山东省济南市 250031
作者简介:徐林，女，1982年生，山东省新泰市人，汉族，2010年山东第一医科大学(山东省医学科学院)毕业，硕士，主要从事动物实验基础研究。
基金资助:
山东省医药卫生科技发展计划项目(2017WS204)，项目负责人：冯肖亚

Effects of minimally invasive surgery combined with metformin on inflammatory responses in rabbits with intracerebral hemorrhage

Xu Lin1, Qi Hongshun2, Ge Rucun1, Li Peipei1, Zhen Lixiao1, Feng Xiaoya2

1Translational Medicine Research Center, 2Department of Neurology, Shandong Provincial Third Hospital, Jinan 250031, Shandong Province, China

Received:2021-03-24 Revised:2021-03-30 Accepted:2021-05-28 Online:2022-04-18 Published:2021-12-11
Contact: Feng Xiaoya, Master, Associate chief physician, Department of Neurology, Shandong Provincial Third Hospital, Jinan 250031, Shandong Province, China
About author:Xu Lin, Master, Translational Medicine Research Center, Shandong Provincial Third Hospital, Jinan 250031, Shandong Province, China
Supported by:
Shandong Provincial Medicine and Health Science and Technology Development Project, No. 2017WS204 (to FXY)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
脑出血：是指非创伤性脑实质内血管破裂引起的出血。脑出血的症状与出血的部位、出血量、出血速度、血肿大小以及患者的一般情况等有关，早期死亡率很高，幸存者中多数留有不同程度的运动障碍、认知障碍、言语吞咽障碍等后遗症。
炎症反应：是机体对各种致炎因素引起损害而产生的一种基本病理过程，也是许多疾病的重要组成部分。炎症时局部有红、肿、热、痛和功能障碍，同时常伴有发热、白细胞增多等全身反应。以上变化和症状的出现与炎症时体内神经、体液和组织因素的改变有关，特别与炎症化学递质和炎症细胞有关。

背景：课题组前期研究结果表明微创清除术联合二甲双胍能够减轻脑出血后继发性损害，改善预后，但其具体机制尚不明确。
目的：观察微创清除术联合二甲双胍对脑出血模型家兔血肿周围脑组织炎症反应的影响，并探讨其具体作用机制。
方法：将48只雄性新西兰兔随机分成假手术组、脑出血组、微创清除术组、微创清除+二甲双胍治疗组。除假手术组外，其余各组兔按照参考文献Sawyer定位法制作脑出血模型。脑出血组兔进行假性血肿清除；微创清除术组和微创清除+二甲双胍治疗组兔在造模成功后6 h进行微创清除，后者并于清创术后给予二甲双胍灌胃(50 mg/kg)，每日1次；其余各组给予等量生理盐水灌胃，连续灌胃3 d。于治疗后第3天对各组兔进行神经功能缺损(Purdy)评分；检测脑含水量；血脑屏障通透性检测伊文思蓝含量；ELISA检测血清肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β水平；免疫组化和Western Blot检测脑组织Toll样受体4、基质金属蛋白酶9和核因子κB蛋白的表达。实验方案经山东省立第三医院实验动物伦理委员会批准(批准号为DWKYLL-2017001)。
结果与结论：①与脑出血组相比，微创清除术组和微创清除+二甲双胍治疗组家兔Purdy评分、脑含水量、伊文思蓝含量均明显降低(P < 0.05)，血清肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β水平均降低(P < 0.05)，脑组织Toll样受体4、基质金属蛋白酶9和核因子κB蛋白的表达均明显减少(P < 0.05)；微创清除+二甲双胍治疗组家兔上述指标降低更明显；②结果表明，微创清除术联合二甲双胍可能通过抑制Toll样受体4/核因子κB信号通路减轻脑出血家兔的炎症反应，改善脑出血家兔的神经功能。
缩略语：Toll样受体4：Toll-like receptor 4，TLR4

https://orcid.org/0000-0002-3656-6845 (徐林)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 微创清除术, 二甲双胍, 脑出血, 炎症反应, toll样受体4, 核转录因子κB

Abstract: BACKGROUND: Our preliminary results have shown that minimally invasive surgery combined with metformin can reduce secondary damage after cerebral hemorrhage and improve the prognosis. However the specific mechanism is still unclear.
OBJECTIVE: To observe the effect of minimally invasive surgery combined with metformin on the inflammatory responses of brain tissue around hematoma in a rabbit model of intracerebral hemorrhage, and to explore its specific mechanism.
METHODS: Forty-eight male New Zealand rabbits were randomly divided into sham operation group (sham group), intracerebral hemorrhage group (ICH group), minimally invasive surgery group (MIS group), and minimally invasive surgery combined with metformin treatment group (MIS+MET group). Animal models of intracerebral hemorrhage were established using Sawyer’s method in the latter three groups. Pseudohematoma removal surgery was performed in the ICH group, and minimal invasive surgery was performed in the MIS group and MIS+MET group 6 hours after successful modeling. Metformin (50 mg/kg) was administered by gavage to the rabbits in the MIS+MET group once a day for 3 continuous days, and the rabbits in the MIS and ICH groups were given the same amount of normal saline. Neurological deficit (Purdy) score was performed 3 days after treatment. The content of brain water and Evans blue were detected. The expression of tumor necrosis factor-α and interleukin-1β in serum was detected by ELISA. The expressions of Toll-like receptor 4, matrix metalloproteinase 9 and nuclear factor κB proteins in brain tissue were detected by immunohistochemistry and western blot. An ethical approval was obtained from the Experimental Animal Ethics Committee of Shandong Provincial Third Hospital (approval No. DWKYLL-2017001).
RESULTS AND CONCLUSION: Compared with the ICH group, Purdy score, brain water content and Evans blue content were significantly decreased in the MIS group and MIS+Met group (P < 0.05), the expression levels of tumor necrosis factor-α and interleukin-1β in serum were decreased (P < 0.05), and the expression of Toll-like receptor 4, matrix metalloproteinase 9 and nuclear factor κB proteins in brain tissue were significantly decreased (P < 0.05). The above indexes were decreased more obviously in the MIS+MET group. These findings indicate that minimally invasive surgery combined with metformin could reduce the inflammatory response and improve the neurological function of rabbits with intracerebral hemorrhage by inhibiting Toll-like receptor 4/nuclear factor κB signaling pathway.

Key words: minimally invasive surgery, metformin, intracerebral hemorrhage, inflammatory response, Toll-like receptor 4, nuclear factor κB

中图分类号:

徐林, 齐宏顺, 葛汝村, 李培培, 甄丽晓, 冯肖亚. 微创清除术联合二甲双胍对家兔脑出血炎症反应的影响[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(11): 1741-1746.

Xu Lin, Qi Hongshun, Ge Rucun, Li Peipei, Zhen Lixiao, Feng Xiaoya. Effects of minimally invasive surgery combined with metformin on inflammatory responses in rabbits with intracerebral hemorrhage[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2022, 26(11): 1741-1746.

图/表（结果） 6

2.1 实验动物数量分析 48只新西兰家兔随机分为4组，全部进入结果分析，无脱失。
2.2 自发性脑出血模型制备结果在基底节注入血液后，家兔表现为对侧偏瘫，无法行走和爬行，对侧肢体对伤害性刺激的反应较低。脑CT显示基底神经节呈圆形或椭圆形高密度影，见图1，说明自发性脑出血模型是成功的。

2.3 各组兔Purdy评分、脑组织含水量及血脑屏障通透性比较与假手术组相比，脑出血组Purdy评分、病灶周围脑组织含水量及伊文思蓝含量均明显升高(P < 0.05)；与脑出血组相比，微创清除术组及微创清除+二甲双胍治疗组Purdy评分、病灶周围脑组织含水量及伊文思蓝含量均明显下降(P < 0.05)，见表1。

2.4 各组兔血清肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β的表达与假手术组相比，其他组兔血清肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β表达均显著升高(P < 0.05)；与脑出血组相比，微创清除术组和微创清除+二甲双胍治疗组兔血清肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β的表达明显下降，其中微创清除+二甲双胍治疗组降低更明显(P < 0.05)，见图2。

2.5 脑组织TLR4、基质金属蛋白酶9和核因子κB蛋白的表达免疫组化染色显示，TLR4、基质金属蛋白酶9和核因子κB蛋白阳性表现为胞浆或胞核呈棕褐色。与假手术组相比，其他组兔脑组织TLR4、基质金属蛋白酶9和核因子κB蛋白表达显著升高(P < 0.01)，与脑出血组相比，微创清除术组和微创清除+二甲双胍治疗组兔TLR4、基质金属蛋白酶9和核因子κB蛋白表达明显降低(P < 0.05)，其中微创清除+二甲双胍治疗组蛋白表达下降更明显，见表2，图3，Western Blot结果见图4。

参考文献

[1] ISABEL CH, DAVID JS, DAVID JW. Intracerebral hemorrhage: an update ondiagnosis and treatment. Expert Rev Neurother. 2019;19:679-694.
[2] SCAGGIANTE J, ZHANG X, MOCCO J, et al. Minimally Invasive Surgery forIntracerebral Hemorrhage. Stroke. 2018;49(11):2612-2620.
[3] HANLEY DF, THOMPSON RE, MUSCHELLI J, et al. Safety and efficacy of minimally invasive surgery plus alteplase in intracerebral haemorrhage evacuation (MISTIE): a randomised, controlled, open-label, phase 2 trial. Lancet Neurol. 2016;15(12):1228-1237.
[4] TANG Y, YIN F, FU D, et al. Efficacy and safety of minimal invasive surgery treatment in hypertensive intracerebral hemorrhage: a systematic review and meta-analysis. BMC Neurol. 2018;18:136.
[5] DUCRUET AF, HICKMAN ZL, ZACHARIA BE, et al. Exacerbation of perihematomal edema and sterile meningitis with intraventricular administration of tissue plasminogen activator in patients with intracerebral hemorrhage. Neurosurgery. 2010;66(5):648-655.
[6] LIAN LF, XU F, TANG ZP, et al. Intraclot recombinant tissuetype plasminogen activator reduces perihematomal edema and mortality in patients with spontaneous intracerebral hemorrhage. J Huazhong Univ Sci Technolog Med Sci. 2014;34(2):165-171.
[7] FATEMI I, SAEED-ASKARI P, HAKIMIZADEH E, et al. Long-term metformin therapy improves neurobehavioral functions and antioxidative activity after cerebral ischemia/reperfusion injury in rats. Brain Res Bull. 2020; 163:65-71.
[8] TAO L, LI D, LIU H, et al. Neuroprotective effects of metformin on traumatic brain injury in rats associated with NF-kappaB and MAPK signaling pathway. Brain Res Bull. 2018;140:154-161.
[9] QI B, HU L, ZHU L, et al. Metformin Attenuates Neurological Deficit after Intracerebral Hemorrhage by Inhibiting Apoptosis, Oxidative Stress and Neuroinflammation in Rats. Neurochem Res. 2017;42(10):2912-2920.
[10] 徐林,齐宏顺,李培培,等. 微创清除术联合二甲双胍对家兔脑出血病灶周围TNF-α、IL-1β和Iba-1的影响[J].神经损伤与功能重建, 2020,15(8):435-438.
[11] SAWYER CH, EVERETT JW, GREEN JD. The rabbit diencephalons in stereotaxic coordinate. J Comp Neyrol. 1954;102:801-824.
[12] PURDY PD, DEVOUS MD SR, BATJER HH, et al. Microfibrillar collagen model of canine cerebral infarction. Stroke. 1989;20(10):1361-1367.
[13] 王娜. 微创穿刺血肿引流术联合尿激酶治疗基底节区脑出血的效果[J]. 临床医学研究与实践,2020,5(29):67-68.
[14] 李少泉, 彭文龙, 张维, 等. 微创颅内血肿清除术联合术后尿激酶溶解治疗基底核区高血压脑出血的效果及对神经功能、预后的影响研究[J].解放军医药杂志 ,2020,32(11):89-93.
[15] 李飞, 高伟伟, 徐新, 等. 二甲双胍对脑出血模型小鼠血肿周围脑组织炎症反应的影响[J]. 天津医药,2017,45(5):485-488.
[16] KARIMIPOUR M, SHOJAEIZARGHANI S, MOHAJERMILANI M, et al. Pre-Treatment with Metformin in Comparison with Post-Treatment Reduces Cerebral Ischemia Reperfusion Induced Injuries in Rats. Bull Emerg Trauma. 2018;6(2):115-121.
[17] HOU X, SONG J, LI XN, et al. Metformin reduces intracellular reactive oxygen species levels by upregulating expression of the antioxidant thioredoxin via the AMPK-FOXO3 pathway. Biochem Biophys Res Commun. 2010;396(2):199-205.
[18] SAISHO Y. Metformin and inflammation: its potential beyond glucose-lowering effect. Endocr Metab Immune Disord Drug Targets. 2015; 15(3):196-205.
[19] ZHU XC, JIANG T, ZHANG QQ, et al. Chronic Metformin Preconditioning Provides Neuroprotection via Suppression of NF-kappa B-Mediated Inflammatory Pathway in Rats with Permanent Cerebral Ischemia. Mol Neurobiol. 2015;52(1):375-385.
[20] ZHOU Q, LIN FF, LIU SM, et al. Influence of the total saponin fraction from Dioscorea nipponica Makino on TLR2/4-IL1R receptor singnal pathway in rats of gouty arthritis. J Ethnopharmacol. 2017;206:274-282.
[21] JOOSTEN LA, ABDOLLAHI-ROODSAZ S, DINARELLO CA, et al. Toll like receptors and chronic inflammation in rheumatic diseases: new developments. Nat Rev Rheumatol. 2016;12(6):344-357.
[22] CRISAN TO, CLEOPHAS MC, OOSTING M, et al. Soluble uric acid primes TLR-induced proinflammatory cytokine production by human primary cells via inhibition of IL-1Ra. Ann Rheum Dis. 2016;75(4):755-762.
[23] FATTORI V, ZARPELON AC, STAURENGO-FERRARI L, et al. Budlein A, a sesquiterpene lactone from viguiera robusta, alleviates pain and inflammation in a model of acute gout arthritis in mice. Front Pharmacol. 2018;9:1076.
[24] GAO W, ZHAO Z, YU G, et al. VEGI attenuates the inflammatory injury and disruption of blood-brain barrier partly by suppressing the TLR4/NF-κB signaling pathway in experimental traumatic brain injury. Brain Res. 2015;1622(24):230 -239.
[25] CUI L, FENG L, ZHANG ZH, et al. The anti-inflammation effect of baicalin on experimental colitis through inhibiting TLR4/NF-κB pathway activation. Int Immunopharmacol. 2014;23(1):294-303.
[26] KIM C, CHO SK, KIM KD, et al. β-Caryophyllene oxide potentiates TNFα-induced apoptosis and inhibits invasion through down-modulation of NF-κB-regulated gene products. Apoptosis. 2014;19(4):708-718.
[27] JIANG X, ANDJELKOVIC AV, ZHU L, et al. Blood-brain barrier dysfunction and recovery after ischemic stroke. Prog Neurobiol. 2018;163-164: 144-171.
[28] LU Y, ZHANG XS, ZHANG ZH, et al. Peroxiredoxin 2 activates microglia by interacting with Toll-like receptor 4 after subarachnoid hemorrhage.J Neuroinflammation. 2018;15(1):87.
[29] 茅磊, 王汉东. 基质金属蛋白酶MMP-2、MMP-9在中枢神经系统中的作用[J]. 医学研究生学报,2009,22(9):992-995.
[30] OKADA T, LEI L, NISHIKAWA H, et al. TAK-242, Toll-Like Receptor 4 Antagonist, Attenuates Brain Edema in Subarachnoid Hemorrhage Mice. Acta Neurochir Suppl. 2020;127:77-81.
[31] OKADA T, SUZUKI H. Toll-like receptor 4 as a possible therapeutic target for delayed brain injuries after aneurismal subarachnoid hemorrhage. Neural Regen Res. 2017;12(2):193-196.
[32] EGASHIRA Y, ZHAO H, HUA Y, et al. White Matter Injury After Subarachnoid Hemorrhage: Role of Blood-Brain Barrier Disruption and Matrix Metalloproteinase-9. Stroke. 2015;46(10):2909-2915.
[33] OKADA T, KAWAKITA F, NISHIKAWA H, et al. Selective Toll-like receptor 4 antagonists prevent acute blood-brain barrier disruption after subarachnoid hemorrhage in mice. Mol Neurobiol. 2019;56(2):976-985.

引言

材料方法

1.1 设计随机对照动物实验，多组间比较采用单因素方差分析，进一步两两比较采用LSD检验。
1.2 时间及地点实验于2019年3月至2020年9月在山东省立第三医院转化医学研究中心完成。
1.3 材料
1.3.1 实验动物清洁级健康雄性新西兰家兔48只，体质量2.0-2.5 kg，购自济南西岭角养殖繁育中心，许可证号：SCXK(鲁)20150001，购入后在山东省立第三医院转化医学研究中心动物实验室常规饲养。
1.3.2 实验试剂尿激酶购自广东丽珠药业有限责任公司；TLR4多克隆抗体、基质金属蛋白酶9多克隆抗体、核因子κB多克隆抗体均购于北京博奥森生物技术有限公司；HRP标记的二抗购自北京中杉金桥生物科技有限公司；肿瘤坏死因子α和白细胞介素1β ELISA检测试剂盒购于上海酶联生物科技有限公司。
1.3.3 实验仪器与设备脑立体定位仪购于瑞沃德生命科技有限公司；Infinite M200Pro酶标仪购于瑞士Tecan仪器有限公司；FluorChem R化学发光凝胶成像系统购于美国Protein Simple公司；台式高速离心机Fresco 21购于德国Thermo公司；BX51光学显微镜购于日本Olympus公司。
1.4 实验方法
1.4.1 实验分组 48只新西兰家兔随机分为4组，假手术组、模型对照组(脑出血组)、微创清除术组、微创清除术联合二甲双胍治疗组(微创清除+二甲双胍治疗组)，每组各12只。分别在造模后3 d麻醉动物后处死，收集标本进行相关指标测定。
1.4.2 模型制备除假手术组外，其余各组兔按照参考文献Sawyer定位法制作脑出血模型[11]。3%戊巴比妥钠耳缘静脉注射麻醉，置于兔脑立体定位仪上。移动兔脑立体定位仪上下标尺，调整家兔头部平面，使“十”字缝比“人”字缝高1.5 mm，参照兔脑立体定位图谱确定内囊位置，取十字缝与人字缝交叉点为0点，以AP1/L6为穿刺点，深度约12 mm。假手术组兔缓慢注入生理盐水0.3 mL，其余各组兔分别于基底节注入兔耳中央动脉血0.3 mL，留针10 min后缓慢拔出。术后肌注青霉素(40万U)预防感染。3 h后行CT扫描，可见基底节的高密度影，提示脑出血造模成功。

造模6 h后，再次麻醉家兔，微创清除术组及微创清除+二甲双胍治疗组家兔在血肿位置注入5 000U尿激酶(溶于0.5 mL生理盐水中)0.1 mL，针头置于原位20 min后缓慢抽吸残留血液，术后再次进行CT扫描；脑出血组模拟微创清除手术过程，进行假性血肿清除，注入0.1 mL生理盐水。术后微创清除+二甲双胍治疗组给予以二甲双胍(50 mg/kg)，每日1次，连续灌胃3 d，其余各组给予等量生理盐水灌胃。各组家兔分别在处死前2 h行Purdy神经功能评分[12]，该评分最高为11分，最低为2分，评分越高说明神经功能损害越严重。

1.4.3 脑组织含水量的测定各组家兔分别在实施相关处理后第3天麻醉后处死。迅速取脑血肿周围组织(100±10) mg，将脑组织置于称量杯中称取湿质量，然后再放入电热恒温箱(105 ℃)内烘烤24 h至恒质量，测量干质量后计算脑含水量，脑含水量=(湿质量-干质量)/湿质量×100%。
1.4.4 血脑屏障通透性的检测各组家兔于实验前1 h将2%伊文思蓝(EB)溶液(2 mL/kg)注入耳缘静脉中，1 h后麻醉下迅速断头取脑，取血肿周边组织并称质量(精确到0.1 mg)，然后放入含有4 mL甲酰胺的试管中，采用甲酰胺法测定脑组织中伊文思蓝含量，以判断血脑屏障损伤的严重程度，公式如下：脑组织中伊文思蓝含量(μg/g)=B×甲酰胺(mL)/湿质量(g)；式中B是指根据标准曲线的线性回归方程得出的样本伊文思蓝水平(mg/L)。
1.4.5 ELISA检测血清肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β水平处死家兔前，心脏采血2 mL，3 000 r/min离心10 min，收集上清，-20 ℃冻存备用。按照ELISA试剂盒的说明书进行肿瘤坏死因子α和白细胞介素1β的检测，用酶标仪在450 nm处检测吸光度。
1.4.6 免疫组化检测脑组织TLR4、基质金属蛋白酶9及核因子κB的表达脑组织用40 g/L多聚甲醛固定后，石蜡包埋，切片(4 μm 厚)，脱蜡水化后，体积分数3%过氧化氢处理，PBS冲洗，10 mmol/L柠檬酸盐缓冲液煮沸修复。PBS冲洗后，分别加入TLR4、基质金属蛋白酶9和核因子κB一抗，4 ℃孵育过夜。PBS冲洗后，加入HRP标记的二抗，37 ℃孵育1 h，DAB 显色。苏木素复染，冲洗，经脱水、透明、封固后，光镜下观察。每张玻片均选5个高倍视野(×400)计数阳性细胞，取其平均值为该组标本的阳性细胞数。
1.4.7 Western Blot检测脑组织TLR4、基质金属蛋白酶9及核因子κB蛋白的表达处死兔后，迅速分离注射点周围脑组织，保存于-80 ℃环境备用。按照试剂盒说明书提取蛋白质，检测蛋白质浓度。然后进行10%十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)，湿法转膜，加入一抗β-actin抗体(1∶1 000)、TLR4抗体(1∶1 000)、基质金属蛋白酶9抗体(1∶500)、核因子κB抗体(1∶500)4 ℃孵育，过夜，TBST漂洗3次，加入辣根过氧化物酶标记的二抗工作液 (1∶5 000)，室温摇床2 h。TBST漂洗，用FluorChem R化学发光凝胶成像系统扫描条带，使用Alphaview图像分析系统，β-actin为内参，目的条带的灰度值/β-actin条带的灰度值分析蛋白表达情况。
1.5 主要观察指标 ①家兔脑组织含水量；②家兔血脑屏障通透性；③家兔血清肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β水平；④家兔血肿周围脑组织TLR4、基质金属蛋白酶9及核因子κB的表达。
1.6 统计学分析采用 SPSS 22.0 统计学软件对实验数据进行统计分析，符合正态分布及方差齐性的计量资料以x±s表示，多组间比较采用单因素方差分析，进一步两两比较采用LSD检验。P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

自发性脑出血是一种严重的疾病，其病理生理学提示，早期广泛的血肿清除是预防继发性损伤和促进恢复的重要靶点。临床试验表明，微创清除术可借助尿激酶的溶解血肿作用，清除术后残留的血凝块，并促进其排出，从而提高血肿清除率，有效清除患者的血清炎症因子，并促进神经功能恢复[13-14]。
研究发现二甲双胍在脑缺血、脑外伤及脑出血等脑损伤中具有神经保护作用[9，15]，可通过抑制氧化应激和神经炎症减轻脑损伤后的脑水肿，并减轻血脑屏障的破坏[16]，其机制可能是通过激活AMPK，诱导抗氧化剂硫氧还蛋白的表达，降低活性氧水平[17]；也可通过AMPK依赖性和非依赖性途径抑制核因子κB信号通路来延缓炎症反应[18]。因此，核因子κB介导的炎症通路的抑制可能是二甲双胍神经保护的机制之一[19]。此次研究中，作者利用脑出血动物模型探讨了微创清除术后给予二甲双胍治疗对脑组织TLR4、基质金属蛋白酶9、核因子κB蛋白、血清肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β的表达水平以及Purdy评分、EB含量和脑组织含水量的影响。结果显示，微创清除+二甲双胍治疗组家兔血脑屏障通透性减低及脑水肿、神经功能损害程度减轻最明显。说明微创清除术联合二甲双胍治疗对脑出血后继发脑损伤有较好地预防作用。
炎症反应是脑出血时发生脑损伤的重要病理因素之一。TLR4是TLRs家族的重要成员[20]，在中枢神经系统的各种细胞类型中均可表达，在炎症反应中发挥关键作用[21]。转录因子核因子κB是一种蛋白复合物，作用于TLR4下游，是参与调节炎症和先天免疫反应的关键转录因子[22]，它通过一系列炎症细胞因子和趋化因子的mRNA表达来控制最终的免疫炎症反应。在静息细胞中，核因子κB与一种抑制蛋白κB(IκB)结合，并保留在细胞质中。不同诱因的细胞刺激会触发TLR/MyD88/NF-κB信号转导通路[23]，激活IKK(IκB激酶)后，活化的IKK会泛素化、磷酸化并降解IκB-α，使得核因子κB两个亚单位从失活状态活化，并从细胞质转移到细胞核内，与相应的炎症相关基因结合，启动炎性细胞因子的转录，促进炎性因子或递质的合成和释放，如肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β、白细胞介素6、基质金属蛋白酶9等，最终导致炎症和疾病的发生[24-25]。肿瘤坏死因子α可以促进T细胞产生各种炎症因子，进而促进炎症进展 [26]。白细胞介素1β可诱导小胶质细胞和巨噬细胞分化为M1型细胞，进一步促进肿瘤坏死因子α和白细胞介素1β的分泌，引发炎症级联反应，诱发脑炎症，加重血脑屏障的损伤[27-28]。基质金属蛋白酶9可由多种类型的细胞以及浸润中性粒细胞和淋巴细胞等释放，可使细胞基膜成分降解，介导单核细胞等穿过血管向靶器官浸润，促进炎症反应及组织损伤。基质金属蛋白酶9增多也可破坏紧密连接蛋白和基底膜蛋白，在血脑屏障的破坏中发挥关键作用[29]。研究表明，在脑出血、脑卒中后基质金属蛋白酶9的表达上调，导致血脑屏障的通透性增加[30]、血管源性水肿和出血[31-32]。小鼠蛛网膜下腔出血后，基质金属蛋白酶9在脑内表达上调，可通过TLR4依赖的方式介导血脑屏障通透性的增加，使蛋白质和溶质从脑血管系统外渗到脑内的细胞外间隙，促进水肿形成，使炎症反应持续，并造成进一步的神经元损伤；抑制TLR4的表达，可抑制基质金属蛋白酶9表达的上调，并抑制血脑屏障通透性的增加[33]。此次研究发现，在微创清除术的基础上联合二甲双胍治疗脑出血家兔后，TLR4、核因子κB、基质金属蛋白酶9、肿瘤坏死因子α和白细胞介素1β表达水平均较模型组明显降低，因此，推测微创清除术联合二甲双胍可能通过抑制TLR4/NF-κB信号通路从而减轻炎症反应。当然，此次研究的样本量较小，需要进一步详细的实验研究来证明微创清除+二甲双胍和TLR4/NF-κB信号通路在脑出血进展中的作用及机制。
综上所述，微创清除术联合二甲双胍可能通过抑制TLR4/NF-κB信号通路，降低炎症因子或递质肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β及基质金属蛋白酶9的表达，从而改善血脑屏障的通透性，减轻脑水肿。因此，微创清除脑血肿后再使用二甲双胍预防继发性脑损伤可能为脑出血的治疗提供了实验依据，但仍需更多的研究来了解其对神经保护作用的确切机制。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

微创清除术联合二甲双胍对家兔脑出血炎症反应的影响

Effects of minimally invasive surgery combined with metformin on inflammatory responses in rabbits with intracerebral hemorrhage

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表（结果） 6

参考文献

相关文章 15

引言

材料方法

讨论

文章快阅

延伸阅读

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	唐文静, 伍思源, 杨晨, 陶希. 炎症反应与卒中后抑郁[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(8): 1278-1285.
[2]	黄传俊, 邹煜, 周晓婷, 朱扬清, 钱伟, 张卫, 刘星. 携带脐带间充质干细胞的RADA16-BDNF水凝胶支架定向移植促进脑出血大鼠神经功能恢复[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(4): 510-515.
[3]	李万海, 董宇航, 施超, 姜亦瑶, 刘戈, 刁文杰, 吴振. 川芎嗪呋咱拼合物保护肾缺血再灌注损伤模型小鼠的作用及机制[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(2): 205-210.
[4]	李传鸿, 俞兴, 杨永栋, 赵赫. 脊髓损伤中的小胶质细胞：M1/M2表型极化发挥神经毒性/神经保护作用[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(14): 2265-2272.
[5]	柴乐, 吕建兰, 胡劲涛, 胡华辉, 许庆军, 余进伟, 全仁夫. 诱导急性脊髓损伤模型大鼠炎症反应信号通路的变化[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1218-1223.
[6]	吴丹丹, 刘琪. 表观遗传学对牙周疾病及牙周细胞成骨和骨再生的作用机制[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(35): 5716-5722.
[7]	伍伟挺, 黎润光, 曹生鲁, 梁双武. 过度周期性机械应力刺激可引起软骨细胞炎症反应及凋亡[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(29): 4608-4613.
[8]	李锐. 羟基磷灰石/壳聚糖复合二甲双胍用于大鼠骨缺损的生物学特点[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(28): 4460-4464.
[9]	覃健芳, 王欢, 吴冰冰, 马小京. GOLM1基因敲除对单侧输尿管梗阻小鼠肾纤维化的影响[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(26): 4162-4167.
[10]	阮光萍, 姚翔, 刘高米洋, 蔡学敏, 李自安, 庞荣清, 王金祥, 潘兴华. 脐带间充质干细胞移植治疗树鼩创伤性全身炎症反应综合征[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(25): 3994-4000.
[11]	陆宇云, 黄梅, 石新蕾, 陈宝艳. 2011至2020年乳腺癌干细胞Web of Science数据库的文献计量学与可视化分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(25): 4001-4008.
[12]	廖源, 屈萌艰, 刘静, 钟培瑞, 曾亚华, 王婷, 肖豪, 李兰, 刘丹妮, 杨璐, 周君. 超短波对大鼠急性肺损伤炎症反应的影响[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(2): 253-257.
[13]	刘子歌, 刘心蕊, 李燕, 宋国瑞, 张晨, 陈德胜. 汉防己甲素干预假体周围磨损颗粒诱导下骨溶解模型的体外实验[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(15): 2358-2363.
[14]	罗诒财, 李昊. 增强芳香烃受体表达对糖尿病模型大鼠牙槽骨缺损区愈合及炎症反应的影响[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(14): 2166-2171.
[15]	廖源, 屈萌艰, 刘静, 钟培瑞, 曾亚华, 王婷, 肖豪, 李兰, 刘丹妮, 杨璐, 周君. 超短波对大鼠急性肺损伤炎症反应的影响[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(在线): 2-.