IGF-1對膿毒癥大鼠皮層保護(hù)及認(rèn)知功能改善作用的研究.pdf

1、背景：
　　膿毒癥是以系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)為特征的感染性宿主反應(yīng)。膿毒癥及其并發(fā)癥是重癥監(jiān)護(hù)病房中最常見的疾病和死亡原因，美國人每年約有750000人患此疾病，平均死亡率29％。膿毒性相關(guān)腦?。⊿E）是由敗血癥和全身炎癥反應(yīng)（SIRS）引起的腦功能障礙，是重癥監(jiān)護(hù)病房中最常見的腦部疾病。
　　認(rèn)知損害是指大腦的一種或多種功能出現(xiàn)明顯的臨床異常，這些功能主要有記憶、學(xué)習(xí)、注意力、大腦思維速度、執(zhí)行功能、空間視覺能力和智力等。美國醫(yī)學(xué)

2、會雜志（JAMA）上發(fā)表的一篇前瞻性隊(duì)列研究中，首次證明了嚴(yán)重膿毒癥愈后并發(fā)中度到重度認(rèn)知損害的幾率會增大三倍。而長期的隨訪研究顯示，膿毒癥患者的多數(shù)認(rèn)知功能可以恢復(fù)，但一些認(rèn)知功能，如學(xué)習(xí)能力和記憶力，恢復(fù)效果不良。
　　胰島素生長因子在調(diào)節(jié)細(xì)胞分化增殖、機(jī)體生長發(fā)育、機(jī)體免疫和代謝以及抑制細(xì)胞凋亡中均發(fā)揮重要作用。IGF-2在出生后幾乎不再發(fā)揮作用，而IGF-1則繼續(xù)發(fā)揮多種生理作用。膿毒癥中的各種炎癥介質(zhì)可以導(dǎo)致循環(huán)中IGF

3、-1水平的降低。此外，膿毒癥時循環(huán)或局部IGFBP的水平增加，會使其結(jié)合更多的IGF-1，進(jìn)而導(dǎo)致循環(huán)IGF-1水平和生物學(xué)活性的降低。這些均與IGF-1和機(jī)體免疫系統(tǒng)之間的交互作用密不可分。
　　有實(shí)驗(yàn)表明中老年人多發(fā)的認(rèn)知功能障礙與年齡并無明顯的相關(guān)性，但與年齡增長過程中 GH在體內(nèi)含量的減少十分相關(guān),此外童年開始的垂體功能減退引起的生長激素缺少，在患者成年后表現(xiàn)出認(rèn)知缺乏，而給予生長激素替代治療的患者認(rèn)知功能在一段時間內(nèi)得到

4、明顯的改善和恢復(fù)。此外，他們還發(fā)現(xiàn)記憶能力和每日生長激素的平均用藥量之間沒有明顯的相關(guān)性，而生長激素誘導(dǎo)的IGF-1的反應(yīng)性增高比每日GH的用藥劑量更能反應(yīng)GH治療的效果，說明IGF-1可能是改善認(rèn)知功能的直接作用分子。此外，在缺氧缺血性腦病研究中發(fā)現(xiàn)，新生大鼠缺氧缺血后，血清IGF-1水平和神經(jīng)元IGF-1的mRN A水平降低。而缺氧缺血后心室內(nèi)立即注射IGF-1，可以對幼鼠腦部起到保護(hù)效應(yīng)。缺氧缺血發(fā)生后24小時和48小時，IGF-

5、1皮下給藥后不僅可以起到保護(hù)作用，抑制神經(jīng)細(xì)胞的凋亡，并能明顯提高長期記憶和認(rèn)知。這些均提示缺氧缺血后大腦受到的損傷與IGF-1含量的減少密切相關(guān)。
　　既然膿毒癥時存在認(rèn)知功能損害，且體內(nèi)IGF-1含量在膿毒癥時減少，而IGF-1的減少在之前所述的幾種疾病中與認(rèn)知功能的下降有密切的關(guān)系，那么IGF-1對認(rèn)知功能改善和大腦保護(hù)的作用是否在膿毒癥腦病中也有效呢？
　　本研究旨在研究IGF-1在膿毒癥引起的皮層損傷中的作用，IG

6、F-1在膿毒癥引起的大鼠行為、認(rèn)知、情緒改變中可能的作用及機(jī)制。從而為膿毒癥腦病的治療提供新的思路。
　　目的：
　　1.探討IGF-1在膿毒癥大鼠皮層中的表達(dá)變化情況及意義。
　　2.探討IGF-1在膿毒癥大鼠行為、認(rèn)知和情緒改變中可能的作用及機(jī)制
　　方法：
　　1.盲腸結(jié)扎穿孔法（CLP）造膿毒癥模型，部分大鼠側(cè)腦室定位注射給予IGF-1，研究IGF-1對膿毒癥時大腦皮層的作用。
　　（1）神經(jīng)

7、行為學(xué)評分檢測膿毒癥后神經(jīng)系統(tǒng)反射的變化情況
　　（2）應(yīng)用免疫熒光染色和Western blot技術(shù)觀測膿毒癥后皮層中IGF-1表達(dá)水平的變化。
　?。?）應(yīng)用TUNEL法檢測膿毒癥后皮層細(xì)胞的凋亡情況，利用Western blot技術(shù)觀察皮層細(xì)胞caspase-3的表達(dá)變化。
　　2.CLP造膿毒癥模型，隨即開始腹腔給予IGF-1，10天后研究IGF-1對膿毒癥時大鼠行為、認(rèn)知和情緒改變的作用。
　?。?）統(tǒng)

8、計(jì)不同組別大鼠術(shù)后10天的生存情況，進(jìn)行生存分析。
　?。?）應(yīng)用曠場試驗(yàn)、強(qiáng)制性游泳、Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)、被動逃避實(shí)驗(yàn)來檢測大鼠膿毒癥后行為、情緒、學(xué)習(xí)和記憶的變化以及IGF-1在其中發(fā)揮的作用。
　　3.CLP造膿毒癥模型，分5組分別于術(shù)后0、6、12、24和36小時開始腹腔給予IGF-1，10天后進(jìn)行行為學(xué)研究。
　　應(yīng)用曠場試驗(yàn)、Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)和被動逃避實(shí)驗(yàn)來檢測IGF-1在大鼠膿毒癥后不同時間點(diǎn)給

9、藥對學(xué)習(xí)和記憶的干預(yù)效果。
　　4.CLP造膿毒癥模型，部分大鼠隨即腹腔給予IGF-1，12小時后觀察海馬神經(jīng)元凋亡，6小時和12小時連續(xù)觀測海馬中凋亡相關(guān)分子的表達(dá)變化
　　（1）利用TUN EL法觀察膿毒癥后大鼠海馬神經(jīng)元的凋亡，尼氏染色觀察海馬神經(jīng)元數(shù)量的變化。
　?。?）應(yīng)用Western blot技術(shù)檢測6小時和12小時時海馬中Cyt C，caspase-9，TNFR和caspase-8表達(dá)水平的變化

10、　　結(jié)果：
　　1.膿毒癥大鼠大腦皮層中IGF-1的表達(dá)下降，神經(jīng)反射功能受損，皮層中細(xì)胞凋亡增加。而給予外源性IGF-1后，膿毒癥大鼠神經(jīng)反射受損程度減輕，皮層中細(xì)胞凋亡減少，提示膿毒癥時大腦皮層細(xì)胞受損和腦內(nèi)IGF-1的減少存在相關(guān)性。
　　2.IGF-1可能對提高膿毒癥大鼠生存率沒有明顯作用。
　　3.膿毒癥大鼠的一般運(yùn)動能力和對環(huán)境的適應(yīng)能力沒有受損，但對環(huán)境的記憶、對傷害性刺激的記憶以及空間學(xué)習(xí)和記憶均受到損

11、傷，此外，膿毒癥大鼠存在抑郁樣情緒表現(xiàn)。而給予外源性IGF-1后，膿毒癥大鼠對環(huán)境的記憶、對傷害性刺激的記憶以及空間學(xué)習(xí)和記憶均有明顯的改善作用，但對抑郁樣情緒改善不明顯。
　　4.CLP術(shù)后6個小時內(nèi)首次給予IGF-1，環(huán)境的記憶、傷害性刺激的記憶、空間學(xué)習(xí)和記憶均能夠明顯改善，而到12小時之后首次給藥，藥效顯著降低，提示IGF-1改善膿毒癥腦病誘發(fā)的學(xué)習(xí)和記憶損害的最佳用藥時機(jī)可能就是膿毒癥病后的早期階段（12小時以內(nèi)）。

12、r>　　5.CLP術(shù)后12小時，大鼠海馬神經(jīng)元的凋亡明顯增加，而IGF-1能夠明顯使凋亡減少。CLP術(shù)后6小時，Cyt C和其下游分子caspase-9表達(dá)明顯增加，但此時TNFR和其下游的caspase-8沒有變化，術(shù)后12小時，Cyt C和caspase-9表達(dá)仍然增加，但此時TNFR和caspase-8的表達(dá)也開始增多，而IGF-1能夠抑制Cyt C和TNFR的增多。
　　結(jié)論：
　　1.本研究明確了膿毒癥期間大腦皮層

13、IGF-1的表達(dá)減少，證明了膿毒癥期間皮層細(xì)胞凋亡增加的現(xiàn)象，而IGF-1在此過程中具有抗凋亡作用。
　　2.通過行為學(xué)實(shí)驗(yàn)，表明膿毒癥可損害大鼠的認(rèn)知功能，且可誘發(fā)焦慮樣情緒，給予外源性IGF-1后，大鼠認(rèn)知功能明顯改善，但情緒反應(yīng)依舊存在，說明 IGF-1可能是減輕膿毒癥認(rèn)知后遺癥的一種潛在藥物。
　　3.IGF-1對大鼠認(rèn)知功能的保護(hù)具有時間相關(guān)性，在早期給予IGF-1其保護(hù)作用明顯，而12小時后保護(hù)作用明顯減低。