环孢素A抑制链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠大脑免疫和NF-κB通路激活的实验研究背景我们近几年在临床上开展的肾活检、皮肤活检和肌肉活检都证明，糖尿病患者体内存在广泛的多器官免疫损伤。多年来，糖尿病的防治都是以高血糖为中心的治疗策略，因此糖尿病的慢性并发症的发病机制和临床处理都处于思想茫然和束手无策的尴尬境地。为弄清糖尿病发病机制，更好地从疾病的源头预防和治疗糖尿病及其并发症，我们开展了糖尿病多器官的病理免疫学的动物研究并尝试用环孢素A(CsA)进行干预。本实验是整个研究的一部分。糖尿病(DM)的主要中枢神经系统(CNS)危害在于诱发脑卒中和导致糖尿病脑病。然而，多年来的研究认为氧化应激是糖尿病慢性并发症包括糖尿病CNS病变发生和发展的主要机制。从代谢角度采用控制血糖和应用抗氧化剂治疗虽然能够很好的控制自由基的生成，但在控制糖尿病慢性并发症方面却不尽人意。虽说这种观点对于临床工作有一定帮助，但仍不能从根本上为病人解除疾苦。临床上糖尿病可伴发多种自身免疫性疾病，而我们的前期工作已经发现STZ诱导的糖尿病大鼠存在多器官免疫损伤，活检发现糖尿病患者的肾脏、皮肤和肌肉均存在免疫球蛋白的沉积，近年来许多研究也已经提示免疫因素在DM及其并发症发病过程中可能起到了更重要的作用。因此，我们认为糖尿病高血糖、氧化应激的发生与免疫因素联系密切，糖尿病及其慢性并发症的发生可能是多器官免疫损伤的结果。已经证实大脑有相对独立的免疫反应系统。同时，糖尿病糖尿病状态下血脑屏障(BBB)功能受损，大脑组织也容易产生氧化应激而激活核转录因子(NF)-κB。糖尿病状态下，机体体液和细胞免疫异常是否激活中枢免疫系统，通过NF-κB及其靶细胞因子途经导致了糖尿病CNS病变的发生和发展?我们的前期研究已经证实应用环孢素A能够有效减少糖尿病大鼠多脏器免疫球蛋白的异常沉积和抑制多种炎性因子如单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)和基质金属蛋白酶(MMP)等的高表达，应用CsA能否对糖尿病大鼠大脑免疫激活能否同样有效?目前尚未见该方面研究报道。目的1．从糖尿病多器官免疫损伤机制入手，观察和研究STZ糖尿病大鼠大脑形态学变化、免疫球蛋白在大脑组织异常沉积情况、星形胶质细胞激活程度和补体表达情况以及CsA的干预效果。2．从免疫和氧化应激联系入手，研究大脑免疫激活对氧化应激、NF-κB及其相关细胞因子通路的影响以及CsA的干预作用。探讨糖尿病大脑病变的免疫发病机制，为临床防治提供一定理论依据，从而进一步证实“感染—免疫—炎症—器官损伤—功能障碍”是许多疾病发病的一般规律。方法SD(Sprague-Dawley)大鼠随机分为正常对照组(CON)、单纯糖尿病组(DM)、胰岛素干预组(INS)和低、中、高剂量CsA干预组(ML、MM、MH)。采用尾静脉注射STZ(50 mg／kg)的方法造模。成模后，DM组不予任何处理；INS组给予中效胰岛素皮下注射，剂量为2 IU／d～6 IU／d，使随机血糖维持于10mmol／L左右；ML、MM、MH组给予CsA皮下注射，剂量分别为0.5mg/kg．d、1mg/kg．d和2mg/kg．d。所有动物同期饲养，成模16周后处死并留取标本。通过HE染色观察大脑皮层、丘脑和海马部位的形态学变化；通过免疫组化和免疫荧光方法检测上述大脑部位IgG、IgA和IgM沉积、星形胶质细胞GFAP表达以及补体C3b表达情况；测定脑组织匀浆中脂质氧化指标丙二醛(MDA)含量和各种抗氧化酶的活性，包括总超氧化物歧化酶(T-SOD)、CuZn超氧化物歧化酶(CuZn-SOD)、过氧化氢酶(CAT)以及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)；应用免疫组化技术观察各区的NF-κB、TNF-α和MCP-1的蛋白表达水平；利用RT-PCR技术检测上述组织TNF-α、MCP-1mRNA的基因表达水平。结果16周DM大鼠的大脑组织HE染色未出现明显形态学变化。与CON组比较，DM组大鼠大脑皮质和丘脑区血管壁可见明显IgG、IgA沉积，大脑皮质、丘脑和海马区GFAP、C3b、NF-κB、TNF-α和MCP-1蛋白表达和TNF-αmRNA和MCP-1 mRNA表达水平明显增加；其组织MDA含量明显增加，各抗氧化酶的活力均明显下降。与DM组比较，可见CsA组上述各指标变化均有不同程度改善，以MM、MH组为明显。结论1．糖尿病大鼠大脑组织存在IgG、IgA的沉积，是机体在STZ诱导下产生的一种反应，也是免疫功能异常作用结果。CsA能够调节机体免疫，减少大脑血管壁Ig沉积。2．大脑组织普遍存在星形胶质细胞的激活和补体表达增加。CsA具有抑制星形胶质细胞激活和补体表达的作用。3．糖尿病大鼠大脑存在明显的氧化应激和NF-κB和细胞因子通路的激活，这种炎症反应是可能是系统免疫功能异常激活大脑免疫反应引起糖尿病大脑病变的可能机制之一。应用CsA处理能减轻氧化应激，抑制NF-κB通路激活，从而达到减轻糖尿病大鼠大脑免疫炎症损伤的目的。4．糖尿病状态下，氧化应激与免疫联系密切。免疫功能异常可能是糖尿病大鼠大脑氧化应激发生的始动环节。