右美托咪定改善大鼠脑缺血再灌注后脑损伤的研究

doi:10.3877/cma.j.issn.2095-9141.2023.05.003

目的

探讨右美托咪定对大鼠脑缺血再灌注后脑损伤（CI/RI）的影响。

方法

选取雄性SD大鼠40只，随机分为4组，去除死亡小鼠后，Sham组（假手术组）10只、CI/RI组（CI/RI大鼠模型）8只，DEX组（在CI/RI组基础上给予DEX干预）8只、RES组（在CI/RI组基础上给予瑞沙托维干预，作为阳性对照）8只。采用反复脑缺血再灌流手术法进行建模。采用Longa评分评估大鼠造模后24 h的神经功能；ELISA检测血清中S100钙结合蛋白B（S100B）含量以及脑组织中谷氨酸（Glu）、γ氨基丁酸（GABA）含量；Image J图像处理软件计算大鼠脑梗死体积；苏木素-伊红（HE）法检测脑组织病理学变化；Western blot检测脑组织中S100B、环氧合酶-2（COX-2）、糖基化终产物受体（RAGE）蛋白表达。

结果

DEX组和RES组大鼠的Longa评分明显低于CI/RI组，差异有统计学意义（P<0.05）。DEX组和RES组大鼠在术后12、24、48 h的血清中S100B水平均明显低于CI/RI组，差异有统计学意义（P<0.05）。DEX组和RES组的脑梗死体积明显低于CI/RI组，差异有统计学意义（P<0.05）。DEX组和RES组大鼠脑组织中Glu含量较CI/RI组明显降低，GABA含量较CI/RI组明显增加，差异有统计学意义（P<0.05）；DEX组和RES组大鼠脑组织中S100B、COX-2、RAGE蛋白表达均较CI/RI组显著降低，差异均有统计学意义（P<0.05）。

结论

DEX可改善脑缺血再灌注后大鼠的神经功能，减轻脑损伤，其可能和抑制RAGE/S100B信号和COX-2/S100B信号有关。

关键词: 右美托咪定, 脑缺血再灌注损伤, 神经退行性变, S100钙结合蛋白B

Objective

To explore the effect of dexmedetomidine on brain injury after cerebral ischemia reperfusion in rats.

Methods

A total of 40 male SD rats were selected and randomly divided into Sham group with 10 rats, CI/RI group (cerebral ischemia-reperfusion injury rat model) with 8 rats, DEX group (treated with DEX intervention on the basis of CI/RI group) with 8 rats, and RES group (treated with rosatovir intervention on the basis of CI/RI group as a positive control) with 8 rats after removing dead mice. Modeling was performed using repeated cerebral ischemia-reperfusion surgery. Longa score was used to evaluate neurological function in rats 24 h after modeling; the content of S100 calcium-binding protein B (S100B) in serum and glutamic acid (Glu) and gamma-aminobutyric acid (GABA) in brain tissue were detected by ELISA; and the volume of cerebral infarction was calculated by Image J; the pathological changes of brain were detected by HE method; the protein expression of S100B, cyclooxygenase-2 (COX-2) and glycosylation end product receptor (RAGE) in brain tissue was detected by Western blot.

Results

The Longa scores of rats in the DEX group and RES group were significantly lower than those in the CI/RI group, and the difference was statistically significant (P<0.05). The serum S100B levels in the DEX group and RES group rats were significantly lower than those in the CI/RI group at 12, 24, and 48 h after surgery, with statistical significance (P<0.05). The volume of cerebral infarction in the DEX group and RES group was significantly lower than that in the CI/RI group, and the difference was statistically significant (P<0.05). The Glu content in the brain tissue of rats in the DEX and RES groups was significantly reduced compared to the CI/RI group, while the GABA content was significantly increased compared to the CI/RI group, with a statistically significant difference (P<0.05). The expression of S100B, COX-2, and RAGE proteins in the brain tissue of rats in the DEX and RES groups was significantly reduced compared to the CI/RI group, and the differences were statistically significant (P<0.05).

Conclusion

Dexmedetomidine improved neurological function and reduced brain injury in rats after cerebral ischemia-reperfusion, which may be related to the inhibition of RAGE/S100B signaling and COX-2/S100B signaling.

Key words: Dexmedetomidine, Cerebral ischemia-reperfusion injury, Neurodegeneration, S100 calcium-binding protein B

表1 4组大鼠Longa评分比较（分，±s）

Tab.1 Comparison of Longa scores among 4 groups (score, Mean±SD)

组别	只数	Longa评分
Sham组	10	0.00±0.00
CI/RI组	8	2.90±0.52^a
DEX组	8	1.62±0.43^ab
RES组	8	1.54±0.41^ab
F值		17.780
P值		<0.001

表1 4组大鼠Longa评分比较（分，±s）

Tab.1 Comparison of Longa scores among 4 groups (score, Mean±SD)

组别	只数	Longa评分
Sham组	10	0.00±0.00
CI/RI组	8	2.90±0.52^a
DEX组	8	1.62±0.43^ab
RES组	8	1.54±0.41^ab
F值		17.780
P值		<0.001

表2 4组大鼠不同时间血清中S100B水平比较（ng/mL，±s）

Tab.2 Comparison of serum S100B levels of rats among 4 groups at different times (ng/mL, Mean±SD)

组别	只数	12 h	24 h	48 h
Sham组	10	0.03±0.01	0.02±0.01	0.02±0.01
CI/RI组	8	1.35±0.38^a	1.62±0.41^a	1.98±0.45^a
DEX组	8	0.54±0.16^ab	0.47±0.13^ab	0.37±0.11^ab
RES组	8	0.55±0.17^ab	0.46±0.12^ab	0.35±0.12^ab
F值		55.590	83.390	117.000
P值		<0.001	<0.001	<0.001

表2 4组大鼠不同时间血清中S100B水平比较（ng/mL，±s）

Tab.2 Comparison of serum S100B levels of rats among 4 groups at different times (ng/mL, Mean±SD)

组别	只数	12 h	24 h	48 h
Sham组	10	0.03±0.01	0.02±0.01	0.02±0.01
CI/RI组	8	1.35±0.38^a	1.62±0.41^a	1.98±0.45^a
DEX组	8	0.54±0.16^ab	0.47±0.13^ab	0.37±0.11^ab
RES组	8	0.55±0.17^ab	0.46±0.12^ab	0.35±0.12^ab
F值		55.590	83.390	117.000
P值		<0.001	<0.001	<0.001

图1 4组大鼠脑梗死体积比较

Fig.1 Comparison of cerebral infarction volume in 4 groups

表3 4组大鼠脑梗死体积比较（mm³，±s）

Tab.3 Comparison of cerebral infarction volume in 4 groups (mm³, Mean±SD)

组别	只数	脑梗死体积
Sham组	10	0.00±0.00
CI/RI组	8	156.52±10.30^a
DEX组	8	112.78±5.81^ab
RES组	8	113.26±5.14^ab
F值		48.430
P值		<0.001

表3 4组大鼠脑梗死体积比较（mm³，±s）

Tab.3 Comparison of cerebral infarction volume in 4 groups (mm³, Mean±SD)

组别	只数	脑梗死体积
Sham组	10	0.00±0.00
CI/RI组	8	156.52±10.30^a
DEX组	8	112.78±5.81^ab
RES组	8	113.26±5.14^ab
F值		48.430
P值		<0.001

表4 4组大鼠脑组织中Glu和GABA含量比较（μmol/g prot，±s）

Tab.4 Comparison of Glu and GABA contents in brain tissues of rats in 4 groups (μmol/g prot, Mean±SD)

组别	只数	Glu	GABA
Sham组	10	171.42±23.14	443.16±83.64
CI/RI组	8	381.35±81.72^a	173.55±32.18^a
DEX组	8	295.74±46.53^ab	267.24±59.37^ab
RES组	8	296.31±47.04^ab	268.18±60.04^ab
F值		24.840	29.080
P值		<0.001	<0.001

表4 4组大鼠脑组织中Glu和GABA含量比较（μmol/g prot，±s）

Tab.4 Comparison of Glu and GABA contents in brain tissues of rats in 4 groups (μmol/g prot, Mean±SD)

组别	只数	Glu	GABA
Sham组	10	171.42±23.14	443.16±83.64
CI/RI组	8	381.35±81.72^a	173.55±32.18^a
DEX组	8	295.74±46.53^ab	267.24±59.37^ab
RES组	8	296.31±47.04^ab	268.18±60.04^ab
F值		24.840	29.080
P值		<0.001	<0.001

图2 各组大鼠脑组织病理学变化（×200，HE染色）A：Sham组；B：CI/RI组；C：DEX组；D：RES组

Fig.2 Brain histopathological changes of rats in 4 groups (×200, HE staining)

图3 4组大鼠脑组织中S100B、COX-2、RAGE蛋白表达的Western blot检测结果

Fig.3 Western blot results of S100B, COX-2, and RAGE protein expression in brain tissues of rats in 4 groups

表5 4组脑组织中S100B、COX-2、RAGE蛋白表达比较（±s）

Tab.5 Comparison of S100B, COX-2, and RAGE protein expression in brain tissues of rats in 4 groups (Mean±SD)

组别	只数	S100B	COX-2	RAGE
Sham组	10	0.33±0.07	0.51±0.09	0.24±0.02
CI/RI组	8	0.67±0.11^a	1.54±0.16^a	0.59±0.09^a
DEX组	8	0.42±0.08^ab	0.82±0.13^ab	0.37±0.05^ab
RES组	8	0.43±0.09^ab	0.81±0.12^ab	0.36±0.04^ab
F值		7.989	17.300	12.020
P值		<0.001	<0.001	<0.001

表5 4组脑组织中S100B、COX-2、RAGE蛋白表达比较（±s）

Tab.5 Comparison of S100B, COX-2, and RAGE protein expression in brain tissues of rats in 4 groups (Mean±SD)

组别	只数	S100B	COX-2	RAGE
Sham组	10	0.33±0.07	0.51±0.09	0.24±0.02
CI/RI组	8	0.67±0.11^a	1.54±0.16^a	0.59±0.09^a
DEX组	8	0.42±0.08^ab	0.82±0.13^ab	0.37±0.05^ab
RES组	8	0.43±0.09^ab	0.81±0.12^ab	0.36±0.04^ab
F值		7.989	17.300	12.020
P值		<0.001	<0.001	<0.001

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Dextrmedetomidine in improving neurodegeneration after cerebral ischemia-reperfusion in rats

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