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【摘要】 目的：探討芝麻油对大脑缺血再灌注损伤的保护作用及其作用的机制。方法：实验将雄性SD大鼠20只随机分为两组，对照组（C组，n=10），行大脑中动脉阻断前5 d及术前1 h予生理盐水4 mL/（kg·d）灌胃；芝麻油组（S组，n=10）于中动脉阻断前5 d及术前1 h给予芝麻油
4 mL/（kg·d）灌胃。脑缺血90 min后恢复血流，于大脑中动脉阻断后24 h处死大鼠，测各组脑组织中核转录因子 （Nuclear factor kappa B，NF-κB）P65表达阳性率（%）、丙二醛（malonaldehyde，MDA）和超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）的水平；同时检测C组和S组的脑水肿指数、脑梗死的体积、神经功能评分。结果：脑梗死S组大鼠神经行为学评分明显低于C组，S组大鼠缺血侧的大脑水肿指数、脑梗死体积较C组明显改善（P<0.01）：同时S组与C组比较，脑组织中核转录因子P65表达阳性率[（20.91±1.36）% vs （27.13±3.57）%]、MDA含量[（13.70±2.54）nmol/mg vs （3.96±0.68）nmoL/mg]均降低，SOD活性提高[（272.6±23.75）U/mg vs （189.5±16.53）U/mg]，差异均有统计学意义（P<0.05）。结论：脑梗死期应用芝麻油可减轻脑组织的氧化应激反应，抑制炎症因子释放，从而对局灶性脑缺血后脑损伤具有保护作用。
【关键词】 芝麻油； 脑缺血； 再灌注损伤； 炎性反应； 氧化应激
Protective Effect of Sesame Oil Against Brain Ischemia Reperfusion Injury on Rats and Related Mechanism/SUN Fei，JIA Yu-feng，WANG Zhen-yu，et al.//Medical Innovation of China，2017，14（02）：024-027
【Abstract】 Objective：To investigate the effect of sesame oil on the focal brain ischemia reperfusion injury and the related mechanism.Method：Twenty Sprague Dawley male rats were randomly divided into two groups：the control group was given middle cerebral artery occlusion（MCAO） and saline pretreatment for 5 days as placebo（n=10）.Sesame oil group was given sesame oil via gastric gavage at a dose of 4 mL/（kg·d） for 7 days（n=10）.Middle cerebral artery was occluded by thread for 90 min，followed by reperfusion.The neurological outcomes including edema index，infarc size and neurological deficit scores were evaluated 24 h after MCAO.The levels of malonaldehyde（MDA），the expression change of NF-κB/P65 and activity of superoxide dismutase（SOD） in brain tissue were assessed according to the corresponding kits.Result：Compared with C group，sesame oil significantly reduced the edema index，infarc size and neurological deficit scores at 24 h after MCAO（P<0.01）.Also，sesame oil decreased the tissue levels of the expression change of NF-κB/P65 [（20.91±1.36）% vs （28.45±3.57）% ]， and MDA[（13.70±2.54）nmol/mg vs （3.96±0.68）nmol/mg，P<0.05]，and enhanced the activity of SOD[（272.6±23.75）U/mg vs （189.50±16.53）U/mg，P<0.05] compared to C group.Conclusion：Sesame oil can protect against focal brainischemia reperfusion injury partly through the mechanism of attenuating oxidative stress and inhibiting the proinflammatory response.
【Key words】 Sesame oil； Brain ischemia； Reperfusion injury； Inflammatory response； Oxidative stress
First-author’s address：Xinhua Affiliated Hospital of Dalian University，Dalian 116021，China doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2017.02.007
缺血性脑卒中是老年人常见的脑血管病，脑卒中后致残率高达78.4%，脑缺血后生成大量的自由基，并使膜脂质过氧化使细胞膜的结构破坏和钠泵功能障碍的结果，导致脑细胞膜及血脑屏障损害、脑组织水肿，大量自由基的生成是脑缺血损伤的重要因素[1]。从可行性和安全性考虑，目前正有很多研究去发现食物中的神经保护物质[2-3]，芝麻油与其他食用油相比具有独特的很强的抗氧化能力和抑制炎症反应性质[4]，故笔者设想采用芝麻油预处理能否减轻脑组氧化应激反应、抑制炎症因子合成及释放，因而对局灶性脑缺血再灌注造成的脑损伤具有保护作用，并其作用机制进行探讨。现报道如下。
1 材料与方法
1.1 材料 健康雄性SD大鼠，体质量250～300 g（大连大学动物实验中心）；焙煎的芝麻油（李锦记食品有限公司）；兔抗大鼠核转录因子-κB/p65抗体活性测试盒（提供商为美国Proteintech公司）、MDA测试盒、SOD测试盒（南京凯基生物工程有限公司）；氯化-2，3，4一三苯基四氮唑染色试剂（美国Sigma公司提供）。
1.2 实验分组 健康雄陛SD大鼠20只，随机分为两组：（1）对照组（C组）10只，术前连续5 d及术前1 h予胃管注射生理盐水，而后行大脑中动脉阻断术；（2）芝麻油预处理组（S组）10只。大脑中动脉阻断术前连续5 d及术前1 h予芝麻油4 mL/kg灌胃。两组均予以同样普通颗粒饲料饲养。
1.3 模型的制备 以戊巴比妥钠（45 mg/kg）腹腔内注射麻醉，实验参照Zea-Longa线栓法来进行制备大鼠大脑短暂性局灶的脑缺血再灌注动物模型，脑梗死对照组和芝麻油预处理组均采用线栓阻塞大脑中动脉2 h，模拟大鼠发生急性脑梗死。所以实验大鼠在手术中均采用白炽灯加热，以保持体温恒定，肛温37 ℃左右。大鼠苏醒后出现血管栓塞的同侧Horner征，以及对侧肢体运动障碍即表明为模型成功，相反表明造模失败，予以剔除。实验大鼠在造模成功缺血90 min后进行再灌注，24 h后处死动物取相关实验标本。
1.4 实验动物处理 造模成功的大鼠缺血再灌24 h时对C组与S组大鼠行神经功能评分，评分后处死，分别从两个实验组中分别随机取5只大鼠，麻醉后予以断头并取出取脑，去除低位脑干，去除嗅球和小脑，将大鼠脑组织自前向后连续切成约2 mm厚的冠状切片，共5片。切片后置于2% 氯化-2，3，4一三苯基四氮唑磷酸盐缓冲液中，于37 ℃ 避光染色30 min以后，再置4%多聚甲醛溶液中固定标本并进行摄片。标本无病变部分被染成鲜亮的红色，梗死区呈现出白色。
1.5 大鼠神经功能缺损评分 模型制作参照Longa等[5]大脑中动脉栓塞制造模型法对再灌注24 h后的大鼠进行4分5级的神经功能缺损评分。具体评分标准如下：0分：未观察到大鼠的神经功能缺损表现；1分：大鼠手术对侧前腿不能完全伸直；2分：大鼠爬行路径中向手术对侧转圈；3分：爬行过程中向手术对侧歪倒；4分：未观察到大鼠有自发行走，伴或不伴意识障碍；5分：大鼠发生死亡。其中评分不足1分者或大于3分者均被剔除，并随即补充；得分1～3分且未出现蛛网膜下腔出血者为造模成功。
1.6 大鼠脑梗死检测方法 造模成功的大鼠缺血再灌24 h后即刻从两个实验组中分别随机取5只大鼠，试验用鼠麻醉后快速断头后取出新鲜脑组织，将组织放入冰柜中冻10 min（-20 ℃），去掉嗅球、低位脑干和小脑，按顺着冠状方向将大脑从前至后的顺序切成厚片（约2 mm厚），约5片，加入到浓度为2%TTC染色试剂中，在37 ℃避光恒温箱里孵育并染色约20 min，使用4%多聚甲醛溶液将其固定，并在满24 h后拍照。正常无病变的部分被染成鲜亮的红色，梗死区呈现出白色。应用Photoshop图像分析软件得到各个脑片梗死面积，用来计算梗死体积。大鼠脑梗死体积算法：测量每一脑片的梗死面积，乘以每片脑片厚度（约2 mm），近似得到脑梗死体积值，将此作为统计分析的参数。
1.7 ELISA检测 缺血部位脑组织匀浆后，4 ℃离心（10 000 r/min）10 min，取上清液4 ℃超高速离心（10 000 r/min）2 h，NF-κB/P65 活性、MDA、SOD检测具体操作参照各试剂盒说明书进行。
1.8 统计学处理 采用SPSS 16.0软件对所得数据进行统计分析，计量资料用（x±s）表示，比较采用t检验；计数资料以率（%）表示，比较采用 字2检验。P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 大鼠缺血侧脑梗死体积及脑水肿指数比较 脑缺血再灌注24 h后，S组缺血侧脑水肿指数（1.069±0.062），较C组的（1.361±0.091）显著降低，差异有统计学意义（t=3.98，P<0.01）；S组缺血侧脑梗死体积为（16.49±5.65）%，较C组的（28.17±8.17）%显著降低，差异有统计学意义（t=3.67，P<0.01）。
2.2 大鼠神经功能评分比較 脑缺血再灌注24 h后，S组神经功能评分为（2.59±0.81）分，较C组的（4.18±0.69）分显著降低，差异有统计学意义（t=3.12，P<0.01）。
2.3 大鼠脑组织MDA、SOD、NF-κB/P65活性指标比较 脑缺血再灌注24 h后，脑组织中NF-κB表达阳性率、MDA含量S组均明显低于C组（P<0.05），S组SOD活性明显高于C组（P<0.05），见表1。
3 讨论
芝麻油富含抗氧化剂，它强大的抗氧化活性主要因为α-生育酚和芝麻中木脂素类物质（含量0.5%～1.0%）包括芝麻素、芝麻林素、芝麻酚所发挥的作用[5]，其中近来研究表明芝麻油中的芝麻酚对认知功能障碍和抑郁症的有益作用[6-7]，芝麻酚也可诱导抗氧化酶活性增加，并且自由基清除作用[8]。 脑梗死是一个复杂的缺血性级联反应过程，严重缺血造成脑组织能量很快耗竭，多种酶类被激活，引起磷脂分解和细胞骨架破坏，生成大量的氧自由基，导致细胞产生不可逆损伤，还包括转录因子的合成及炎性反应介质的产生等参与[9-11]。有研究显示，芝麻油中的芝麻素具有减弱红藻氨酸导致癫痫持续状态的大鼠氧化应激及降低死亡率[12]，以及通过多种机制而具有脑保护作用[13-14]。本研究结果显示，术前5 d的芝麻油预处理可以改善围术期脑缺血再灌注损伤后的脑梗死体积以及神经功能。
本研究大鼠脑缺血再灌注脑梗死大鼠模型，急性脑缺血特别是再灌注时产生大量自由基、或者抗氧化能力不足、自由基清除酶功能降低，以及引发链式脂质过氧化反应损伤生物膜，氧自由基通过脂质过氧化对细胞产生损害，是导致组织器官缺血再灌注脑组织细胞损害的关键因素之一[15-16]。MDA含量可以间接反映机体氧自由基的水平；SOD是细胞内外最重要的调节机体氧自由基水平及脂质过氧化的抗氧化酶，其活性代表了组织清除氧自由基的能力；目前普遍认为，NF-κB在炎性反应中具有最为广泛而重要的作用，它几乎涉及所有炎性细胞因子基因表达的调控， NF-κB 活化后可调控细胞因子和其他促炎介质构成的复杂网络 [17-18]。本研究結果提示采用芝麻油术前预处理可使大脑组织中的MDA含量明显减少，SOD活性显著升高，这说明其可有效降低脑组织缺血再灌注后的氧自由基水平。芝麻油术前预处理可使组织中NF-κB活性降低，提示其可以抑制了炎症反应及氧化应激反应。
很多研究实验表明改善局灶性脑缺血再灌注损伤神经功能缺损症状，产生一定的预防性保护作用[19-20]。本研究也显示出通过芝麻油中的芝麻素、芝麻林素、芝麻酚的抗氧化能力和抑制炎症反应而对缺血再灌注大鼠大脑具有保护作用，这对临床卒中治疗或许是一种有用实践，它或许是缺血卒中治疗方案的一种有益补充，然而仍需更多的研究进一步评估其临床疗效。
参考文献
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（收稿日期：2016-09-08） （本文编辑：程旭然）
4 mL/（kg·d）灌胃。脑缺血90 min后恢复血流，于大脑中动脉阻断后24 h处死大鼠，测各组脑组织中核转录因子 （Nuclear factor kappa B，NF-κB）P65表达阳性率（%）、丙二醛（malonaldehyde，MDA）和超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）的水平；同时检测C组和S组的脑水肿指数、脑梗死的体积、神经功能评分。结果：脑梗死S组大鼠神经行为学评分明显低于C组，S组大鼠缺血侧的大脑水肿指数、脑梗死体积较C组明显改善（P<0.01）：同时S组与C组比较，脑组织中核转录因子P65表达阳性率[（20.91±1.36）% vs （27.13±3.57）%]、MDA含量[（13.70±2.54）nmol/mg vs （3.96±0.68）nmoL/mg]均降低，SOD活性提高[（272.6±23.75）U/mg vs （189.5±16.53）U/mg]，差异均有统计学意义（P<0.05）。结论：脑梗死期应用芝麻油可减轻脑组织的氧化应激反应，抑制炎症因子释放，从而对局灶性脑缺血后脑损伤具有保护作用。
【关键词】 芝麻油； 脑缺血； 再灌注损伤； 炎性反应； 氧化应激
Protective Effect of Sesame Oil Against Brain Ischemia Reperfusion Injury on Rats and Related Mechanism/SUN Fei，JIA Yu-feng，WANG Zhen-yu，et al.//Medical Innovation of China，2017，14（02）：024-027
【Abstract】 Objective：To investigate the effect of sesame oil on the focal brain ischemia reperfusion injury and the related mechanism.Method：Twenty Sprague Dawley male rats were randomly divided into two groups：the control group was given middle cerebral artery occlusion（MCAO） and saline pretreatment for 5 days as placebo（n=10）.Sesame oil group was given sesame oil via gastric gavage at a dose of 4 mL/（kg·d） for 7 days（n=10）.Middle cerebral artery was occluded by thread for 90 min，followed by reperfusion.The neurological outcomes including edema index，infarc size and neurological deficit scores were evaluated 24 h after MCAO.The levels of malonaldehyde（MDA），the expression change of NF-κB/P65 and activity of superoxide dismutase（SOD） in brain tissue were assessed according to the corresponding kits.Result：Compared with C group，sesame oil significantly reduced the edema index，infarc size and neurological deficit scores at 24 h after MCAO（P<0.01）.Also，sesame oil decreased the tissue levels of the expression change of NF-κB/P65 [（20.91±1.36）% vs （28.45±3.57）% ]， and MDA[（13.70±2.54）nmol/mg vs （3.96±0.68）nmol/mg，P<0.05]，and enhanced the activity of SOD[（272.6±23.75）U/mg vs （189.50±16.53）U/mg，P<0.05] compared to C group.Conclusion：Sesame oil can protect against focal brainischemia reperfusion injury partly through the mechanism of attenuating oxidative stress and inhibiting the proinflammatory response.
【Key words】 Sesame oil； Brain ischemia； Reperfusion injury； Inflammatory response； Oxidative stress
First-author’s address：Xinhua Affiliated Hospital of Dalian University，Dalian 116021，China doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2017.02.007
缺血性脑卒中是老年人常见的脑血管病，脑卒中后致残率高达78.4%，脑缺血后生成大量的自由基，并使膜脂质过氧化使细胞膜的结构破坏和钠泵功能障碍的结果，导致脑细胞膜及血脑屏障损害、脑组织水肿，大量自由基的生成是脑缺血损伤的重要因素[1]。从可行性和安全性考虑，目前正有很多研究去发现食物中的神经保护物质[2-3]，芝麻油与其他食用油相比具有独特的很强的抗氧化能力和抑制炎症反应性质[4]，故笔者设想采用芝麻油预处理能否减轻脑组氧化应激反应、抑制炎症因子合成及释放，因而对局灶性脑缺血再灌注造成的脑损伤具有保护作用，并其作用机制进行探讨。现报道如下。
1 材料与方法
1.1 材料 健康雄性SD大鼠，体质量250～300 g（大连大学动物实验中心）；焙煎的芝麻油（李锦记食品有限公司）；兔抗大鼠核转录因子-κB/p65抗体活性测试盒（提供商为美国Proteintech公司）、MDA测试盒、SOD测试盒（南京凯基生物工程有限公司）；氯化-2，3，4一三苯基四氮唑染色试剂（美国Sigma公司提供）。
1.2 实验分组 健康雄陛SD大鼠20只，随机分为两组：（1）对照组（C组）10只，术前连续5 d及术前1 h予胃管注射生理盐水，而后行大脑中动脉阻断术；（2）芝麻油预处理组（S组）10只。大脑中动脉阻断术前连续5 d及术前1 h予芝麻油4 mL/kg灌胃。两组均予以同样普通颗粒饲料饲养。
1.3 模型的制备 以戊巴比妥钠（45 mg/kg）腹腔内注射麻醉，实验参照Zea-Longa线栓法来进行制备大鼠大脑短暂性局灶的脑缺血再灌注动物模型，脑梗死对照组和芝麻油预处理组均采用线栓阻塞大脑中动脉2 h，模拟大鼠发生急性脑梗死。所以实验大鼠在手术中均采用白炽灯加热，以保持体温恒定，肛温37 ℃左右。大鼠苏醒后出现血管栓塞的同侧Horner征，以及对侧肢体运动障碍即表明为模型成功，相反表明造模失败，予以剔除。实验大鼠在造模成功缺血90 min后进行再灌注，24 h后处死动物取相关实验标本。
1.4 实验动物处理 造模成功的大鼠缺血再灌24 h时对C组与S组大鼠行神经功能评分，评分后处死，分别从两个实验组中分别随机取5只大鼠，麻醉后予以断头并取出取脑，去除低位脑干，去除嗅球和小脑，将大鼠脑组织自前向后连续切成约2 mm厚的冠状切片，共5片。切片后置于2% 氯化-2，3，4一三苯基四氮唑磷酸盐缓冲液中，于37 ℃ 避光染色30 min以后，再置4%多聚甲醛溶液中固定标本并进行摄片。标本无病变部分被染成鲜亮的红色，梗死区呈现出白色。
1.5 大鼠神经功能缺损评分 模型制作参照Longa等[5]大脑中动脉栓塞制造模型法对再灌注24 h后的大鼠进行4分5级的神经功能缺损评分。具体评分标准如下：0分：未观察到大鼠的神经功能缺损表现；1分：大鼠手术对侧前腿不能完全伸直；2分：大鼠爬行路径中向手术对侧转圈；3分：爬行过程中向手术对侧歪倒；4分：未观察到大鼠有自发行走，伴或不伴意识障碍；5分：大鼠发生死亡。其中评分不足1分者或大于3分者均被剔除，并随即补充；得分1～3分且未出现蛛网膜下腔出血者为造模成功。
1.6 大鼠脑梗死检测方法 造模成功的大鼠缺血再灌24 h后即刻从两个实验组中分别随机取5只大鼠，试验用鼠麻醉后快速断头后取出新鲜脑组织，将组织放入冰柜中冻10 min（-20 ℃），去掉嗅球、低位脑干和小脑，按顺着冠状方向将大脑从前至后的顺序切成厚片（约2 mm厚），约5片，加入到浓度为2%TTC染色试剂中，在37 ℃避光恒温箱里孵育并染色约20 min，使用4%多聚甲醛溶液将其固定，并在满24 h后拍照。正常无病变的部分被染成鲜亮的红色，梗死区呈现出白色。应用Photoshop图像分析软件得到各个脑片梗死面积，用来计算梗死体积。大鼠脑梗死体积算法：测量每一脑片的梗死面积，乘以每片脑片厚度（约2 mm），近似得到脑梗死体积值，将此作为统计分析的参数。
1.7 ELISA检测 缺血部位脑组织匀浆后，4 ℃离心（10 000 r/min）10 min，取上清液4 ℃超高速离心（10 000 r/min）2 h，NF-κB/P65 活性、MDA、SOD检测具体操作参照各试剂盒说明书进行。
1.8 统计学处理 采用SPSS 16.0软件对所得数据进行统计分析，计量资料用（x±s）表示，比较采用t检验；计数资料以率（%）表示，比较采用 字2检验。P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 大鼠缺血侧脑梗死体积及脑水肿指数比较 脑缺血再灌注24 h后，S组缺血侧脑水肿指数（1.069±0.062），较C组的（1.361±0.091）显著降低，差异有统计学意义（t=3.98，P<0.01）；S组缺血侧脑梗死体积为（16.49±5.65）%，较C组的（28.17±8.17）%显著降低，差异有统计学意义（t=3.67，P<0.01）。
2.2 大鼠神经功能评分比較 脑缺血再灌注24 h后，S组神经功能评分为（2.59±0.81）分，较C组的（4.18±0.69）分显著降低，差异有统计学意义（t=3.12，P<0.01）。
2.3 大鼠脑组织MDA、SOD、NF-κB/P65活性指标比较 脑缺血再灌注24 h后，脑组织中NF-κB表达阳性率、MDA含量S组均明显低于C组（P<0.05），S组SOD活性明显高于C组（P<0.05），见表1。
3 讨论
芝麻油富含抗氧化剂，它强大的抗氧化活性主要因为α-生育酚和芝麻中木脂素类物质（含量0.5%～1.0%）包括芝麻素、芝麻林素、芝麻酚所发挥的作用[5]，其中近来研究表明芝麻油中的芝麻酚对认知功能障碍和抑郁症的有益作用[6-7]，芝麻酚也可诱导抗氧化酶活性增加，并且自由基清除作用[8]。 脑梗死是一个复杂的缺血性级联反应过程，严重缺血造成脑组织能量很快耗竭，多种酶类被激活，引起磷脂分解和细胞骨架破坏，生成大量的氧自由基，导致细胞产生不可逆损伤，还包括转录因子的合成及炎性反应介质的产生等参与[9-11]。有研究显示，芝麻油中的芝麻素具有减弱红藻氨酸导致癫痫持续状态的大鼠氧化应激及降低死亡率[12]，以及通过多种机制而具有脑保护作用[13-14]。本研究结果显示，术前5 d的芝麻油预处理可以改善围术期脑缺血再灌注损伤后的脑梗死体积以及神经功能。
本研究大鼠脑缺血再灌注脑梗死大鼠模型，急性脑缺血特别是再灌注时产生大量自由基、或者抗氧化能力不足、自由基清除酶功能降低，以及引发链式脂质过氧化反应损伤生物膜，氧自由基通过脂质过氧化对细胞产生损害，是导致组织器官缺血再灌注脑组织细胞损害的关键因素之一[15-16]。MDA含量可以间接反映机体氧自由基的水平；SOD是细胞内外最重要的调节机体氧自由基水平及脂质过氧化的抗氧化酶，其活性代表了组织清除氧自由基的能力；目前普遍认为，NF-κB在炎性反应中具有最为广泛而重要的作用，它几乎涉及所有炎性细胞因子基因表达的调控， NF-κB 活化后可调控细胞因子和其他促炎介质构成的复杂网络 [17-18]。本研究結果提示采用芝麻油术前预处理可使大脑组织中的MDA含量明显减少，SOD活性显著升高，这说明其可有效降低脑组织缺血再灌注后的氧自由基水平。芝麻油术前预处理可使组织中NF-κB活性降低，提示其可以抑制了炎症反应及氧化应激反应。
很多研究实验表明改善局灶性脑缺血再灌注损伤神经功能缺损症状，产生一定的预防性保护作用[19-20]。本研究也显示出通过芝麻油中的芝麻素、芝麻林素、芝麻酚的抗氧化能力和抑制炎症反应而对缺血再灌注大鼠大脑具有保护作用，这对临床卒中治疗或许是一种有用实践，它或许是缺血卒中治疗方案的一种有益补充，然而仍需更多的研究进一步评估其临床疗效。
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（收稿日期：2016-09-08） （本文编辑：程旭然）