IL－1与创伤性脑水肿的关系
蒋聚洪 钟 平 徐启武
大量研究表明，白细胞介素－1（IL－1）参与了创伤后继发性脑水肿的发生过程，因此使用白细胞介素－1受体拮抗剂（IL－1ra）治疗创伤性脑水肿有着良好的应用前景［1，5］。笔者运用放射免疫测定及斑点杂交等方法，测定创伤性脑水肿动物模型伤区脑组织含水量、IL－1β及其mRNA的表达，探讨IL－1与创伤性脑水肿的关系和IL－1ra治疗创伤性脑水肿的疗效。
一、材料与方法
1．实验动物及分组：雄性Wistar大鼠180只，体重（255±29.8） g，随机分为正常组、假创伤组、创伤组和IL-1ra组，后者又根据使用拮抗剂的时间分为伤前2小时组和伤后2小时组。
2．脑创伤模型制作与取材：创伤模型均按feeney法［1］进行，致伤冲量600g.cm，致伤面积12.6 mm2。IL－1ra注射方法参见Yamasaki的方法［2］。取成功的动物模型分别于伤后4，24，72小时按不同分组断头处死取材，进行脑组织含水量（干湿重法）、IL－1β及总mRNA提取。将全脑立即放入体积分数为10％的甲醛溶液固定，行石蜡包埋切片，光镜检测。
3．脑组织IL－1β提取及放免测定：采用中科院基础医学研究所药理室IL－1β放免试剂盒，按试剂盒说明进行。
4．斑点杂交：采用硫氰酸胍一步法提取总mRNA液氮保存。IL－1β cDNA质粒经PCR扩增后用限制性内切酶线性化，用SP6载体地高辛标记IL－1β cDNA探针，斑点杂交按蔡文琴等的方法进行。其结果在CSG10型双波长薄层扫描仪540nm波长处扫描，据标准曲线算出脑组织 mRNA的含量。
5．统计学处理：数据均采用第四军医大学SPLM软件处理。
二、结果
1.形态学变化：创伤后4小时伤区脑组织结构破坏，组织内大片出血，组织间隙增大，毛细血管扩张，有红细胞渗出，伤区内见到较多的单核细胞和小胶质细胞，神经元细胞变性坏死。伤后24小时上述变化更趋明显。伤后72小时脑水肿有所减轻，可见毛细血管增生，白细胞增多。使用IL-1ra后伤区上述变化有所减轻，尤其是毛细血管扩张和红细胞渗出减轻，但单核细胞和小胶质细胞仍明显增加。
2.脑组织含水量、IL－1β及其mRNA含量：伤后4小时，伤区IL－1β、IL－1β mRNA及脑组织含水量均显著增高（P<0.05）。脑组织含水量在伤后24小时达到高峰，72小时后明显下降，但仍高于正常组（P<0.05）。而IL－1β及mRNA的表达峰值则在伤后4小时，IL－1β在伤后24小时有所下降，但仍高于正常组（P<0.05），72小时后与正常组相差不显著。正常大鼠脑组织仅有少量IL-1 mRNA表达，伤后4小时 mRNA表达达到高峰后就迅速下降，至伤后24小时及72小时则与正常组无明显变化。使用IL-1ra能显著地减轻脑组织含水量，并导致IL－1β的堆积，而IL－1β mRNA无变化，且伤前2小时较伤后2小时更明显（P<0.05）。
三、讨论
近年来的研究表明，脑损伤后多种细胞因子如IL－1、IL－6、TNF等明显增加，参加了脑创伤后的病理过程，其中尤以IL－1的作用明显［2，4，5］。正常情况下中枢神经系统仅有少量IL－1及其受体表达。创伤时，IL－1则介入到创伤后炎症反应及神经元损害，从而与创伤性脑水肿的形成和颅内压的增高密切相关［2，5］。本实验中伤后4小时IL－1β及其mRNA的表达均迅速发展增加，与脑组织含水量呈明显的正相关，显示IL－1β参与了脑水肿的形成过程。且IL－1β及其mRNA的表达峰值先于脑组织含水量峰值，表明IL－1可能为引起继发性脑水肿的重要原因。因此，有学者认为IL－1及其mRNA的表达可作为衡量创伤后继发性脑水肿程度的指标［4］。大量研究表明IL－1可能通过介导炎症反应和某些神经毒性分子（如氮氧化物、花生四烯酸及其代谢产物）的释放而参与脑水肿的发生发展过程，这在本实验中光镜下看到毛细血管扩张和单核细胞、小胶质细胞增加等方面得到验证［2，4，5］。此外，IL－1还可诱导其他细胞因子的产生而介入脑水肿的发生过程［4，5］。本实验中使用IL-1ra导致脑水肿的减轻也间接地证明了IL－1在创伤性脑水肿发生过程中的重要作用。
众所周知，IL－1是通过与其特异性受体结合而进一步发挥作用的。尽管IL－1α和IL－1β均能与IL－1的Ⅰ型和Ⅱ型受体以相同亲和力结合，但目前研究表明只有Ⅰ型受体能传递信息［3］。IL－1ra系IL－1受体拮抗剂，它能优先与Ⅰ型受体结合，故使用IL－1ra治疗创伤性脑水肿是可行的。本实验中伤前2小时及伤后2小时使用IL-1ra均能有效地减轻脑水肿，但伤前2小时作用更明显。使用IL－1ra拮抗IL－1与其受体作用后其mRNA表达与创伤组无明显变化，而IL－1β却明显增加，说明IL-1ra阻断了IL－1β与其受体的结合，导致IL－1β的堆积，表明了IL－1受体拮抗剂能阻滞IL－1的作用而减轻脑水肿的发生，具有良好的治疗效果。
本实验研究结果表明，IL－1含量与脑组织含水量呈显著的正相关，从而参与了创伤性脑水肿的病理过程。使用IL－1ra特异性地阻断IL－1与其受体的结合，减轻继发性脑水肿的程度，为治疗创伤性脑水肿提供了新的思路。除IL－1ra外，其他具有IL－1拮抗作用的物质，如ZnPP、单克隆抗体等，也能阻断IL－1的生物学效应，也具有较好的应用前景［2］。
作者单位：蒋聚洪 325000 瑞安市人民医院脑外科;
钟 平、徐启武 上海医科大学附属华山医院神经外科
参考文献
1 Feeney DM, Boyeson MG, Linn RT, et al. Response to cortical injury: methodology and local effects of contusion in the rat. Brain Res, 1981, 211∶67.
2 Ysmasaki Y, Matsuura N, Shozuhara H, et al. Interleukin-1 as a pathogenetic mediator of ischemic brain damage in rats. Stroke, 1995, 26∶676-681.
3 Burger D, Dayer JM. Inhibitory cytokines and cytokine inhibitors. Neurology, 1995, 45 Suppl 6 ∶39.
4 朱涛，杨树源，姚智.白细胞介素-1与脑创伤.中华创伤杂志,1997,13∶322-324.
5 Holmin S, Schalling M, Hojebert B, et al. Delayed cytokine expression in rat brain following experimental contusion. J Neurosurg, 1997, 86∶493.
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