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大鼠脑微血管内皮细胞体外缺血再灌注模型的建立及他汀的保护作用

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维普资讯 http://www.cqvip.com 重庆医学2008年2月第37卷第3期 293 ・论 著・ 大鼠脑微血管内皮细胞体外缺血再灌注模型的建立及他汀的保护作用 鲁向辉 ,迟路湘 ,刘恺呜。 (第三军医大学西南医院:1.神经内科;2.心内科,重庆400038) 摘要:目的建立大鼠脑微血管内皮细胞体外缺血再灌注模型,并观察辛伐他汀、洛伐他汀的保护作用。方法 原代分离 培养SD大鼠脑微血管内皮细胞,以无糖Krebs溶液再复氧复糖模拟体外缺血再灌注损伤,并实施辛伐他汀、洛伐他汀预处理干 预。观察各组细胞形态,测定各组细胞上清中内皮型一氧化氮合酶(eNOS)、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)活性,利用CCK一8检测 各组细胞增殖活性。结果 氧糖剥夺(Krebs液)缺氧12h再复氧复糖4h模型可成功模拟大鼠脑微血管内皮细胞缺血再灌注损 伤。辛伐他汀、洛伐他汀预处理后,脑微血管内皮细胞eNOS活性增强、iNOS活性降低,细胞增殖活性提高。结论 辛伐他汀、洛 伐他汀具有显著的脑缺血再灌注损伤保护作用。 关键词:脑微血管内皮细胞;动物模型;缺血再灌注;大鼠;辛伐他汀; 洛伐他汀 中图分类号:R365.741 文献标识码:A 文章编号:1671—8348(2008)03—0293—03 Establishment of an in vitro injury model of ischemia-reperfusion with rat brain microvascular endothelial cell and the protective effect of statins LU Xiang—hui .CHI Lu—xiang .LIU Kai—ruing (1.Department of Neurology;2.Department of Cardiovasology,Southwest Hospital, Third Military Medical University,Chongqing 400038,China) Abstract:Objective To establish an in vitro injury model of ischemia—reperfusion with rat brain microvascular endothelial ceils (BMECs)and observe the protective effect of statins.Methods SD rat BMECs were isolated and cultured by enzyme digestion method,BMECs were subj ected to the oxygen—glucose deprivation(OGD)(Krebs solution)and recovery of oxygen-glucose,which simulated in vitro ischemia—reperfusion injury,and pretreated with simvastatin and lovastatin.The activity of nitric oxide synthase (N0S)was determined in cell medium.The BMECs multiplication activity was detected by Cell Counting Kit-8.Results BMECs were impaired after OGD for 12 hours and recovery of oxygen—glucose for 4 hours.The BMECs multiplication activity with pre— treatment of statins was significantly higher than control group(P<O.01).Conclusion Simvastatin and lovastatin can obviously protect BMECs from an in vitro ischemia—reperfusion inj ury. Key words:ischemia—reperfusion;in vitro;brain microvascular endothelial ceils;rat;statins 脑缺血再灌注损伤将导致血脑屏障完整性受损,引起继发 性脑损害。防止或减轻脑缺血再灌注损伤是目前缺血性脑血 1.2大鼠脑微血管内皮细胞原代分离培养[1] 取2~3周龄 SD大鼠,雌雄均可,体重4O~60g(第三军医大学实验动物中 心),颈椎脱臼处死后消毒断头取出全脑,分离大脑皮质,用虹 膜剪剪碎成lmm。大小,匀浆后加入0.1 .o4 II型胶原酶(含3O u/ml DNase I)37℃水浴消化30min,离心后去上清,加2O BSA悬浮后离心,再加入0.1 胶原酶/分散酶(含20 u/ml DNase I)37℃水浴消化30min,加入2O .o4BSA悬浮后离心去 管病治疗的重点所在。脑微血管内皮细胞(brain microvascu— lar endothelial ceils,BMECs)及其紧密连接是血脑屏障(blood brain barrie,BBB)的结构基础,是血液与脑组织间第一道屏 障,它具有与外周血管内皮细胞不同的独有特征,是研究脑血 管病的最佳载体。近年来他汀类药物的非调脂性作用日益受 到重视,被广泛应用于缺血性脑血管病的研究。本实验通过酶 消化加梯度离心法分离大鼠BMECs,以无糖Krebs溶液再复 氧复糖模拟缺血再灌注损伤,并实施辛伐他汀、洛伐他汀预处 理干预,探讨他汀对BMECs体外缺血再灌注损伤可能的保护 机制。 1材料与方法 上清,吸出靠近底部的白黄色层面,加入DMEM离心后去上 清,加入DMEM完全培养液(含2mmol/L谷氨酰胺,lng/ml bFGF,10ng/ml VEGF,20 FBS,lmg/ml肝素钠)悬浮后接 种于事先涂布明胶的塑料培养皿中,于培养箱内静置培养,隔 天换液。7~9d细胞可达到单层融合,用0.25 胰酶和0. O2 EDTA消化传代于培养瓶中,取3~4代细胞用于实验。 7~9d细胞可达到单层融合,倒置显微镜观察细胞呈单层铺路 石状镶嵌排列,细胞免疫荧光化学法鉴定BMECs的vWF蛋 白表达、激光共聚焦显微镜下观察并摄影。 1.3缺氧复氧模型的建立及实验分组 取3~4代生长良好 的BMECs用0.25 胰酶和0.02 EDTA混合液消化,以5× 1.1主要试剂和仪器 胎牛血清(FBS)、DNA酶I(DNase I)、II型胶原酶、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、血管内皮 细胞生长因子(VEGF)、胶原酶/分散酶、牛血清清蛋白 (BSA)、兔抗大鼠vWF多克隆抗体(Chemicon,美国)、FITC标 记驴抗兔IgG(Z鹰生物)、兔抗大鼠MMP一9多克隆抗体(博士 德)、Cell Counting Kit-8(Dojindo,日本)、细胞培养池(Falcon, 美国)、Model一550酶标仪、Nu47一E可调氧浓度孵箱(Nuaire,美 国)、TCS SP5激光共聚焦显微镜(Leica,德国)。辛伐他汀(默 沙东,美国),洛伐他汀(北京弘伟明和)。 通讯作者 1O 个细胞/dL接种于培养板,待细胞完全汇合生长后,换5 FBS的DMEM低糖培养基过夜。根据Zhang等[2 所述的方 法稍加改进,建立体外缺血再灌注模型:PBS清洗细胞,更换无 糖的Krebs溶液(mmol/L,119 NaCl,4.7 KCl,1.2 KH2PO4, 维普资讯 http://www.cqvip.com 294 重庆医学2008年2月第37卷第3期 25 NaHCO3,2.5 CaC1z,1 MgC12,pH 7.3,现用现配),置于 iNOS增高,有显著差异;各浓度他汀预处理后均能明显提高细 胞eNOS活性,除0.1btmol/L洛伐他汀外,其他浓度他汀均能 37℃的3YoOz、5 COz、92 Nz培养箱中培养12h;复氧复糖 时,更换无血清低糖DMEM培养基置于37℃,5 CO 培养箱 降低iNOS活性。辛伐他汀组eNOS活性高于洛伐他汀组,但 中培养4h。对照组:更换无血清DMEM低糖培养基,置于 37℃,5 COz培养箱中培养。他汀组:于缺氧前12h加入0.1、 1、10 ̄mol/L辛伐他汀或洛伐他汀。 1.4细胞形态学观察变化。 倒置相差显微镜下观察各组细胞形态 无显著差别,而其下调iNOS作用明显优于洛伐他汀,见表1。 1.5 eNOS、iNOS活性测定收集各组细胞上清液,按lml/ 份分装,置一7O℃冻存备用。eNOS、iNOS测定具体操作严格 按说明书进行。 1.6 CCK-8增殖实验另取BMECs以2×10 /孔的密度接 种于96孔板,随机分组并按要求实施缺氧复氧处理后,弃上 清,每TI,]m约100btl无血清DMEM低糖培养基及1O“l CCK一8 溶液。设置加入相应量培养基、辛伐他汀和CCK一8溶液,但没 有加人细胞的孔作为空白对照。正常培养箱内继续孵育4h 后,酶标仪450nm测定吸光度。 1.7数据统计分析结果以j±S表示,以SPSS 13.0软件行 统计学处理,对各组数据进行方差齐性检验,组问比较采用单 因素方差分析,P<O.05为差异有统计学意义。 2结 果 2.1 内皮细胞鉴定及各组形态变化接种时可见串珠样脑微 血管段,随后可见短梭形细胞从微血管段周围长出(图1),细 胞融合后呈紧密连接的铺路石样单层生长(图2)。免疫荧光 细胞化学法显示vWF蛋白呈阳性表达(图3)。镜下观察各实 验组可见:对照组细胞呈单层铺路石或短梭型、多角型排列,胞 核居中呈椭圆形;模型组大量细胞变圆脱落,未脱落细胞回缩, 问隙变大;他汀组改变无模型组明显。 图1 短梭形细胞从微血管段周围长出【×4 O】 图2 细胞融合后呈紧密连接的铺路石样单层生长【×200) 2.2 eNOS、iNOS活性比较 模型组较对照组eNOS降低、 图3 BMECs的vWF表达呈阳性,标尺为250btm 2.3细胞增殖活性比较 模型组较对照组细胞增殖显著降 低,不同浓度他汀预处理后均能明显改善细胞增殖活性,辛伐 他汀作用更强,见表1。 表1 各组NOS表达、细胞增殖活性比较 与对照组比较,a:P<o.Ol;与模型组比较, :P<o.05,c:P< o.o1;与相同浓度他汀比较, :P<O.05。 3讨 论 目前内皮细胞的研究常采用人脐静脉内皮细胞或牛主动 脉内皮细胞作为载体。而脑微血管内皮细胞是BBB的主要结 构基础,与外周血管内皮细胞相比,其在基因、蛋白质组水平、 生理结构及功能上均有其特异性口 ]。因此,进行脑血管疾病 相关研究更应注重针对性。脑缺血再灌注会导致BMECs功 能受损,通透性明显增高,BBB严重破坏,是引起脑水肿和脑出 血的最常见原因之一,研究可能的治疗及改善办法具有重要的 IJ缶床意义。本实验总结以往研究,采用对大脑皮质碎块两次酶 消化加梯度离心法成功分离SD大鼠BMECs,避免了传统筛 网过滤加组织匀浆法对内皮细胞的损伤,保证了细胞的活力和 脑微血管片段的纯度。根据Zhang等[2 方法加以改进,以氧糖 剥夺(Krebs液)再复氧复糖模型模拟缺血再灌注损伤。建立 此模型要点是;(1)酶消化时问不能过长,控制于30min以内; (2)20%BSA密度介于微血管片段和杂细胞之间,能达到再次 纯化的目的;(3)复糖时勿用高糖而用低糖培养基,以维持细胞 稳态。从缺氧12h复氧4h后的细胞形态和CCK一8测定都证 实了模型的成功,且重复性较好。 维普资讯 http://www.cqvip.com 重庆医学2008年2月第37卷第3期 295 他汀类药物为3一羟基一3一甲基戊二酸单酰CoA(HMG- 性损伤的转归改善有益。 CoA)还原酶抑制剂,是一种临床上广泛使用的降血脂药物。 洛伐他汀为从微生物中提取的第1代他汀,辛伐他汀为经过结 参考文献: 构修饰合成的第2代他汀。近年来其非降脂作用日益受到重 [1]许熊飞,李润平,李泉,等.大鼠脑微血管内皮细胞的分离 视,包括延缓动脉壁粥样硬化进程,抑制血小板活化和血管平 与原代培养[J].细胞生物杂志,2005,27(1):84. 滑肌细胞增殖,以及抗炎、抗氧化、免疫抑制等作用,而被广泛 [2]Zhang WD,Smith C,Shapim M,et a1.Increased expres— 应用于缺血性脑血管病[6 ]。 sion of bioactive chemokines in human cerebromicrovascu— N0s有3种亚型:神经元型N0S(nNOs),诱导型N0s lar endothelial cells and astrocytes subjected to simulated (iNOs),内皮型N0s(eNOs),任一亚型均可催化L_精氨酸产 ischemia in vitro[J].Neuroimmunology,1999,101(2): 生NO。不同细胞中不同类型的酶催化合成的NO具有不同 148. 的生物学作用。目前研究认为,缺血初期由eNOS短暂升高产 [3]Lu L,Yang PY,Rui YC,et a1.Comparative proteome a— 生的适量N0具有神经保护作用,而由nNOS产生的N0具有 nalysis of rat brain and coronary microvascular endotheli— 神经损伤作用,在晚期较长时段,iNOS导致迟发性神经元死 al cells[J].Physiol Res,2007,56(2):159. 亡 。 [4]胡俊,丁仕义,黎海涛.血脑屏障开放的检测方法[J].重 本实验观察到:模型组eNOS活性明显降低,而iN0s显 庆医学,2003,32(12):1744. 著提高,细胞增殖活性降低。未观察到缺氧后eNOS的增高, -I5]Hawkins BT,Davis TP.The blood—brain barrier/neuro— 可能是由于BMECs于体外缺氧12h复氧4h后,eNOS表达 vascular unit in health and disease[J].Pharmacol Rev, 已由短暂的增高阶段转入下降阶段,具体高峰时段还需要进一 2005,57(2):173. 步实验观察。研究表明:他汀主要通过上调eNOS介导其在缺 [6]覃军,何作云,李爱民.辛伐他汀对食饵性兔动脉粥样硬 血性脑血管病中的神经保护作用,其众多非调脂作用机制均以 化不同阶段内皮素、一氧化氮的作用[J].重庆医学, 此为基础。本实验发现:各浓度他汀预处理后均能明显提高细 2002,31(4):259. 胞eNOS活性,辛伐他汀组略高于洛伐他汀组,但无显著差异, [7] St6pie K,Tomaszewski M,Czuczwar S J.Neuroprotective 而其下调iNOS作用明显优于洛伐他汀,提高细胞增殖活性作 properties of statins[J].Pharmacol Rep,2005,57(5): 用也更强。提示:他汀可能通过下调iN0s来增强其上调 561. eNOS所产生的BMECs保护效应。Moonis等_g 通过对129 [8]Plotkine M,Margaill I.NO synthases:new pharmacologi— 例卒中患者进行多变量逻辑回归分析后认为:急性卒中后服用 cal targets in cerebrovascular accident[J].Therapie, 他汀与其后的转归改善有关,与卒中前服用及未服用他汀有显 2002,57(6):548. . 著差异。鉴于缺血晚期生成的iNOS介导迟发性损伤,经本科 [9]Moonis M,Kane K,Schwiderski U,et a1.HMG-CoA re— 推测:他汀下调iNOS机制可能参与其中。本实验发现:他汀 ductase inhibitors improve acute ischemic stroke outcome 对BMECs缺氧复氧后eNOS和iN0s表达具有双向影响,借 [J].Stroke,2005,36(6):1298. 此可缺血后不同时间、不同种类的N0合成,增强N0的 正面效应,抑制其负面效应,能在脑缺血再灌注损伤早、后期发 (收稿日期:2007—08—02) 挥作用,而强化对iNOS的抑制可能对脑缺血再灌注后期迟发 (上接第292页) [4] Kim NW,Piatyszek MA,Prowse KR,et a1.Specific asso- 药物如苦参碱和化疗药物联合应用,不仅能够降低化疗药物的 ciation of telomerase activity with immortal cells and 剂量以减少不良反应,而且能够提高肿瘤治疗的效果,为肿瘤 cancer[J].Science,1994,266(5193):2011. 治疗提供了一条新途径。 [5] Meeker AK,de Marzo AM.Recent advances in telomere 参考文献: biology:implications for human cancer[J].Curr Opin On— col,2004,16(1):32. [11汤为学,骆云鹏,王瑞雪.人实体瘤抗癌药物敏感试验 [6] Li H,Cao Y,Berodt MC。et a1.Molecular interactions be— MTT法的建立[J].重庆医科大学学报,1992,17(21): tween telomerase and the tumor suppressor protein p53 in 103. vitro[J].Oncogene,1999,18(48):6785. [2]Chou TC,Talalay P.Quantitative analysis of dose-effects [7] Holt SE,Wright WE,Shay JW.Regulation of telomerase relationships:the combined effects of multiple drugs on activity in immortal cell lines[J].Mol Cell Biol,1996,16 enzyme inhibitors[J].Adv Enzyme Regul,1984,22(1): (6):2932. 27. [8] 王劲.端粒/端粒酶在血液系统中的研究进展[J].重庆医 [3]Greider CW.Blackburn EH.Identification of a specific te— 学,2002,31(9):875. lomerase terminal transferase activity in tetrahymena ex— tracts[J].Cell,1985,43(2 Pt 1):405. (收稿日期:2007—07—09) 

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