人参皂苷Rg1对局灶性脑梗死小鼠血管新生机制的研究

目的:脑血管病对人类健康危害极大,发病率高,致残、致死率高,复发率高,经济负担重,为病人本身及其所在家庭造成极大负面影响。脑梗死是脑血管病中非常常见的一种。新生的血管可以为缺血脑组织提供氧、营养物质以及神经营养支持,越来越多的证据表明脑梗死后的血管新生可以缓解病人的症状、改善病人的预后,促进血管新生机制的研究成为了治疗缺血性脑梗死研究的新靶点。许多中医药已经被证实在缺血性脑血管病中通过不同机制有治疗作用。人参皂苷Rg1(Ginsenoside Rg1)是人参皂苷的一种成分,主要存在于人参属药材中,可快速缓解疲劳、改善学习记忆、延缓衰老,具有兴奋中枢神经作用、抑制血小板凝集作用,已被证实在心肌梗死、糖尿病肢体梗死、皮肤缺血坏死以及新生儿缺血缺氧性脑病后均存在促进血管新生的作用。并有实验研究表明人参皂苷Rg1具有在促进血管再生的作用以及增强内皮祖细胞血管新生能力的作用。本实验复制小鼠大脑中动脉闭塞模型(middle cerebral artery occlusion,MCAO)应用人参皂苷Rg1进行干预,评价人参皂苷Rg1对于脑缺血后血管新生的作用,旨在证实其对于新生血管的促进作用并探讨其可能机制。方法:采用健康雄性的成年C57BL/6小鼠,应用结扎右侧颈动脉、显微镜下电烧灼大脑中动脉皮层分支制备大脑中动脉闭塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)模型。实验分组如下:sham组(假手术组)、MCAO(梗死组)、GRg1-L(低剂量治疗组)、GRg1-M(中剂量治疗组)、GRg1-H(高剂量治疗组)。各组小鼠均在成功造模后即刻给药,给药方式为腹腔注射,给药剂量如下:低剂量治疗组(12.5mg/kg),中剂量治疗组25mg/kg,高剂量治疗组(50mg/kg),连续给药14天。并在治疗后1天、7天、14天、21天、28天分别观测记录Rotarod及m NSS神经功能评分,于28天进行HE染色测定脑梗死体积,于3、7、14天进行免疫印迹(western blot)测量VEGF、HIF-1α、VEGFR-2的蛋白表达含量,于造模前、造模后即刻、造模后1、3、7、14天应用激光散斑仪观测脑血流。结果:1人参皂苷Rg1改善脑缺血小鼠的神经功能缺损本实验对假手术组、梗死组、低剂量治疗组、中剂量治疗组、高剂量治疗组分别在脑梗死手术后1、7、14、21、28天进行了rotarod及m NSS神经功能评分,应用Prism软件进行统计。在造模成功后24小时,即梗死后1天,除假手术组外的各组小鼠均出现了神经功能缺损症状,即左侧肢体偏瘫,且神经功能评分升高,各组之间神经功能评分未见明显差异(P>0.05)。高剂量治疗组与梗死组相比,神经功能评分显著降低,在脑梗死术后第7天开始有了明显差异(P<0.05),且这一差异一直持续到脑梗死术后28天。对于跑轮实验,从脑梗死术后第七天开始高剂量人参皂苷Rg1与梗死组出现显著差异(P<0.05),这一差异一直持续到脑梗死术后第28天。从脑梗死术后第7天开始至脑梗死术后第28天,中剂量治疗组、低剂量治疗组间或出现与梗死组出现显著差异的情况,但是中剂量治疗组、低剂量治疗组与高剂量治疗组之间一直存在差异(P<0.05),说明人参皂苷Rg1确实有改善脑梗死后小鼠神经功能的症状,且适宜的治疗剂量为高剂量,即50mg/kg。2人参皂苷Rg1未显著降低小鼠脑梗死体积在术后第28天,取各组小鼠脑组织并进行HE染色,发现sham组小鼠的脑组织并未出现梗死灶,其余组小鼠均出现梗死灶,各个剂量治疗组与梗死组小鼠比较梗死灶体积减小但并无统计学意义。(MCAO vs.GRg1-H vs.GRg1-M vs.GRg1-L:11.76%±2.02%vs.9.98%±1.03%vs.10.03%±2.11%vs.10.99%±2.10%,P>0.05)。这一结果提示人参皂苷Rg1不能显著降低小鼠脑梗死体积。3人参皂苷Rg1改变VEGF、HIF-1α、VEGFR-2蛋白含量的表达本实验通过免疫印迹法(western blot)测定VEGF、HIF-1α、VEGFR-2三种血管新生相关蛋白在小鼠脑梗死并用人参皂苷Rg1处理后的相对表达。小鼠接受脑梗死手术后的第3天、第7天、第14天后(腹腔注射给药,脑梗死后立即给药,连续给药14天,一天一次,剂量处理如上述实验)断头取脑,按照western blot操作步骤测定VEGF、HIF-1α、VEGFR-2三种蛋白表达含量,利用Image J以及Prism软件进行数据统计,结果表明从小鼠脑梗死后第14天开始,各治疗组的VEGF、HIF-1α、VEGFR-2蛋白的表达与梗死组相比都有了明显上调(P<0.05),但是各不同剂量治疗组之间的VEGF、HIF-1α、VEGFR-2蛋白表达并没有出现显著差异(P>0.05),但仍可看出越高剂量的人参皂苷Rg1处理后VEGF、HIF-1α、VEGFR-2蛋白表达含量越高。这一实验说明人参皂苷Rg1通过上调血管新生相关蛋白VEGF、HIF-1α、VEGFR-2来促进血管新生。4人参皂苷Rg1改善脑梗死后血流在造模前、造模后即刻,以及造模后1、3、7、14天用激光散斑仪观测各组小鼠脑血流。观察发现:除sham组小鼠外,其他组小鼠在造模成功后脑血流均明显下降,与造模前比较差异有统计学意义(P<0.05),从造模后第14天开始,高剂量治疗组与梗死组相比小鼠脑血流有明显改善,且差异具有统计学意义(P<0.05)。这一结果说明人参皂苷Rg1可以有效改善脑梗死后小鼠的脑血流,且高剂量(50mg/kg)对脑血流改善效果更为显著。结论:腹腔注射人参皂苷Rg1可以改善脑梗死小鼠神经功能,人参皂苷Rg1具有脑保护功能,并且可以通过上调VEGF、HIF-1α、VEGFR-2促进脑梗死后血管新生,并且在脑梗死后恢复局部血流。由此推断人参皂苷Rg1通过促进血管新生改善脑梗死预后,保护缺血性脑组织。