摘要:目的 觀察消栓腸溶膠囊對中動脈栓塞大鼠新異性探索行為以及海馬微管相關(guān)蛋白2(microtubule-associated?。穑颍铮簦澹椋睢。?,MAP-2)、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain?。洌澹颍椋觯澹洹。睿澹酰颍铮簦颍铮穑瑁椋恪。妫幔悖簦铮颍拢模危疲?、β淀粉樣蛋白-42(β-amyloid-42,Aβ42)表達(dá)的影響。方法 采用線栓法建立大鼠中動脈栓塞模型。將90只大鼠隨機分成假手術(shù)組、模型組、消栓腸溶膠囊組(再按體質(zhì)量420、140、47mg/kg分3個劑量亞組)、腦心通膠囊組(陽**物組),連續(xù)灌胃給藥15d,1次/d。在造模第15天進(jìn)行曠場實驗;采用**熒光染色法檢測海馬MAP-2和BDNF的表達(dá);**組化法檢測海馬Aβ42的表達(dá)。結(jié)果 模型組大鼠在曠場中央?yún)^(qū)、邊緣區(qū)(四個角及四個邊)的活動路程減少;經(jīng)消栓腸溶膠囊140mg/kg**后,大鼠曠場活動總路程及邊緣區(qū)活動路程較模型組明顯增加(P<0.05)。和假手術(shù)組相比,模型大鼠海馬MAP-2、BDNF表達(dá)下調(diào),Aβ42表達(dá)增強(均P<0.05);與模型組比較,消栓腸溶膠囊140mg/kg**組大鼠海馬MAP-2表達(dá)明顯增強(P<0.05),消栓腸溶膠囊140mg/kg、47mg/kg**組大鼠海馬BDNF表達(dá)升高,Aβ42表達(dá)降低(均P<0.05)。結(jié)論 消栓腸溶膠囊可提高腦缺血大鼠在新異性環(huán)境中的探索能力,并通過提高內(nèi)源性神經(jīng)營養(yǎng)因子表達(dá),抑制Aβ42異常聚集,減少神經(jīng)元損害,增強海馬神經(jīng)元樹突的可塑性。
關(guān)鍵詞:消栓腸溶膠囊;腦缺血;曠場;微管相關(guān)蛋白2;腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子;β淀粉樣蛋白-42
腦卒中后,患者不僅出現(xiàn)軀體殘疾,還可出現(xiàn)認(rèn)知功能減退、情緒低落、興趣喪失、注意力下降、睡眠障礙、焦慮易激惹多種神經(jīng)精神癥狀。補陽還五湯為清代醫(yī)家王清任創(chuàng)立的**缺血性卒中后遺癥的中藥復(fù)方,對腦梗死引發(fā)的肢體功能障礙、認(rèn)知障礙具有獨特的臨床療效。消栓腸溶膠囊是以補陽還五湯為組方的國家中藥保護(hù)品種,膠囊劑型解決了湯劑煎煮、攜帶不便的問題,同時藥品質(zhì)量可控,更好地適應(yīng)了臨床需要。本實驗通過曠場實驗觀察中動脈栓塞大鼠探索新異環(huán)境的行為變化,評價消栓腸溶膠囊對腦缺血大鼠神經(jīng)精神癥狀的影響,并探討海馬微管相關(guān)蛋白2(micro-tubule-associated?。穑颍铮簦澹椋睢。?,MAP-2)、腦源性神經(jīng)營 養(yǎng) 因 子 (brain?。洌澹颍椋觯澹洹。睿澹酰颍铮簦颍铮穑瑁椋恪。妫幔悖簦铮?,BDNF)、β淀粉樣蛋白-42(β-amyloid-42,Aβ42)的表達(dá)及其作用機制,為腦卒中患者的康復(fù)**提供實驗依據(jù)。
1 材料和方法
1.1 實驗材料
SPF級雄性Sprague-Dawley大鼠90只,體質(zhì)量300~350g
,由北京維通利華實驗動物技術(shù)有限公司提供,動 物 合 格 證 號:SCXK(京)2012-0001。飼養(yǎng)在首都醫(yī)科大學(xué)實驗動物中心SPF級實驗室,動物實驗設(shè)施許可證號:SYXK(JING)2010-0020。將大鼠隨機分為6組:假手術(shù)組、模型組、消栓腸溶膠囊3個劑量組(420、140、47mg/kg)和陽性對照組(腦心通膠囊600mg/kg),每組15只大鼠。大鼠新異性探索行為及樹突重塑的影響機制
1.2 主要試劑和儀器
包括消栓腸溶膠囊(三門峽賽諾維制藥有限公司),MAP-2、Aβ42、BDNF(EPITOMICS公司),腦心通膠囊(陜西步長制藥有限公司),山羊抗兔lgG/DylightTM488、山羊抗兔lgG/Alexa?。疲欤酰铮颉M594、兔超敏二步法檢測試劑盒(北京中杉金橋公司),栓線(北京沙東生物技術(shù)有限公司),Eclipse生物顯微鏡、圖像采集分析系統(tǒng)(Nikon公司),大鼠自發(fā)活動分析系統(tǒng)(上海欣軟信息科技有限公司)。
1.3 方法
1.3.1 大鼠中動脈栓塞模型制備:線栓法制備大腦中動脈栓塞長久性缺血模型。大鼠麻醉后,仰臥位固定,將栓線(直徑0.265mm,長4cm)置于頸內(nèi)動脈18mm處,扎緊動脈殘端,縫合皮膚。假手術(shù)大鼠麻醉后,僅暴露頸內(nèi)外動脈分支,不閉塞大腦中動脈。術(shù)中、術(shù)后室溫控制在24~25℃之間,大鼠體溫維持在36.5~37.5℃之間。大鼠麻醉清醒后出現(xiàn)不能完全伸展左前肢、行走時向左側(cè)傾倒或轉(zhuǎn)圈者納為實驗對象。*終模型組10只,消栓腸溶膠囊3個劑量組(420、140、47mg/kg)分別為9只、9只、12只,腦心通膠囊組8只,假手術(shù)組隨機選?。钢挥糜趯嶒?。
1.3.2 給藥:根據(jù)藥理實驗動物與人體臨床等效劑量換算關(guān)系確定消栓腸溶膠囊的給藥劑量。消栓腸溶膠囊的臨床用量為1.2g/d,即20mg/kg(按60kg/人折算),消栓腸溶膠囊大鼠用劑量140mg/kg(相當(dāng)于臨床用劑量的7倍),420mg/kg(相當(dāng)于臨床用劑量的21倍),47mg/kg(相當(dāng)于臨床用劑量的3倍)。手術(shù)造模2h后各干預(yù)組給藥1次,造模24h后再次灌胃給藥,連續(xù)給藥15d,每天1次。假手術(shù)組、模型組灌胃等容量生理鹽水。
1.3.3 曠場實驗:大鼠中動脈栓塞第15天進(jìn)行曠場實驗。實驗在1個540cm×590cm×690cm的封閉箱中進(jìn)行,箱子頂部中央安置有攝像機,將大鼠放置在箱子中心處,讓其自由活動5min。采用自發(fā)活動分析系統(tǒng)記錄并分析大鼠活動總路程、中央?yún)^(qū)活動路程、四個角及四個邊的活動路程。大鼠新異性探索行為及樹突重塑的影響機制
1.3.4 取材與標(biāo)本處理:動物行為學(xué)實驗結(jié)束后,各組隨機?。粗淮笫舐樽?,4%(質(zhì)量濃度)多聚甲醛心內(nèi)灌注固定,恒定灌注時間60min,待固定充分,開顱取腦,將腦組織置大鼠腦模具固定,參照大鼠腦立體定位圖譜,切取視交叉后4mm組織塊,投入相同固定液于4℃固定1周后,常規(guī)石蠟包埋、切片。
1.3.5?。停粒校?、BDNF**熒光染色:腦組織切片經(jīng)檸檬酸緩沖液(pH6.0)高熱修復(fù)20min;10%(體積分?jǐn)?shù))羊血清封閉1h;經(jīng)兔抗MAP-2(1∶700)、BDNF(1∶100)4℃孵育40h,每片滴加山羊抗兔(1∶800),室溫孵育2h后,0.01mol/L PBS洗滌,DAPI封片。在激發(fā)/發(fā)射波長470/490nm條件下,MAP-2陽性細(xì)胞呈現(xiàn)綠色熒光。在激發(fā)/發(fā)射波長540/580nm條件下,BDNF陽性細(xì)胞呈現(xiàn)紅色熒光。
1.3.6?。?/span>β42**組織化學(xué)染色:腦組織切片經(jīng)檸檬酸緩沖液(pH6.0)微波修復(fù)20min;10%(體積分?jǐn)?shù))羊血清封閉1h;經(jīng)兔抗Aβ42(1∶50)4℃孵育40h后,二抗試劑1孵育30min,試劑2孵育1h;DAB試劑顯色90s,中性樹膠封片。
1.3.7 圖像采集與分析:在Olympus光學(xué)顯微鏡下觀察**染色切片,采集每張切片缺血側(cè)(右側(cè))海馬CA1區(qū)相互不重疊的3個視野,采用NIS-El-ements Basic?。遥澹螅澹幔颍悖鑸D像分析系統(tǒng)對BDNF、MAP-2和Aβ42陽性表達(dá)進(jìn)行分析,以積分吸光度(IOD,integrated?。铮穑簦椋悖幔臁。洌澹睿螅椋簦┓从酬栃员磉_(dá)的**強度。
1.4 統(tǒng)計學(xué)處理
采用SPSS11.5統(tǒng)計軟件進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)符合正態(tài)性和方差齊性,計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,多組間均數(shù)比較采用單因素方差分析,兩兩比較用LSD檢驗。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
2 結(jié)果
2.1 各組大鼠曠場行為學(xué)比較
模型組大鼠曠場活動減少,在曠場中央?yún)^(qū)、邊緣區(qū)(四個角及四個邊)活動路程以及活動總路程均明顯少于假手術(shù)組(P<0.05);經(jīng)消栓腸溶膠囊140mg/kg、腦心通膠囊干預(yù)后,大鼠在曠場活動路程增加,特別是四個角及四個邊的活動路程顯著大于模型組(P<0.05)(表1)。
2.2 各組大鼠腦組織MAP-2、BDNF和Aβ42的表達(dá) 具體結(jié)果見表2、圖1~3。假手術(shù)組大鼠海馬結(jié)構(gòu)CA1-3區(qū)輻射層和腔隙層內(nèi)可見密集、叢狀的MAP-2陽性神經(jīng)元突起,即樹突;Aβ42陽性表達(dá)主要位于神經(jīng)元核周體及周圍的軸突部位。與假手術(shù)組比較,模型組大鼠海馬CA1區(qū)MAP-2、BDNF陽性細(xì)胞表達(dá)明顯減弱,Aβ42陽性表達(dá)增強(均P<0.05)。與模型組比較,消栓腸溶膠囊中劑量組(140mg/kg)大鼠海馬區(qū)MAP-2陽性細(xì)胞表達(dá)明顯增強(P<0.05),消栓腸溶膠囊140mg/kg、4?。罚恚纾耄缂?nbsp;腦 心 通 膠 囊 組 大 鼠 海 馬BDNF陽性細(xì)胞表達(dá)明顯增強,而Aβ42表達(dá)明顯下調(diào)(均P<0.05)。
3 討論
新異性探索行為是動物對新環(huán)境新刺激表現(xiàn)出的興奮行為,體現(xiàn)了動物對新行為的獲得與發(fā)展、保持與再現(xiàn)的應(yīng)激能力,屬于學(xué)習(xí)記憶過程。曠場行為實驗是比較經(jīng)典的動物行為學(xué)指標(biāo),能夠有效評價動物對新環(huán)境的探索、認(rèn)知能力以及伴隨的抑郁、焦慮、緊張等情緒變化。此研究結(jié)果顯示中動脈栓塞15d模型組大鼠在曠場中央及周邊的活動較假手術(shù)組明顯減少,表明腦缺血損傷可降低大鼠對新環(huán)境的探究興趣,減少動物在新異環(huán)境中的探索行為。既往相關(guān)研究結(jié)果亦顯示,腦組織受損后,大鼠曠場活動路程減少,中央停留時間、跨格次數(shù)減少。這與該實驗結(jié)果一致。
海馬腦區(qū)與情緒、認(rèn)知關(guān)系密切,中動脈栓塞后,不僅缺血中心區(qū)的結(jié)構(gòu)功能發(fā)生明顯變化,在遠(yuǎn)離梗死區(qū)的海馬也發(fā)生病理性改變。MAP-2為神經(jīng)元樹突重塑的標(biāo)志蛋白,對缺血損傷非常敏感,其活性下降可造成微管變性堆積,影響細(xì)胞骨架的完整,并可使線粒體的軸突轉(zhuǎn)運發(fā)生障礙,*終導(dǎo)致神經(jīng)元死亡。該實驗發(fā)現(xiàn)中動脈栓塞15d模型大鼠海馬腦區(qū)MAP-2表達(dá)較假手術(shù)組明顯減弱,結(jié)合模型組大鼠曠場探索行為的變化,提示局灶性腦缺血會損傷遠(yuǎn)隔腦區(qū)海馬樹突數(shù)量、結(jié)構(gòu)和功能,影響神經(jīng)元之間的信息傳遞,*終導(dǎo)致認(rèn)知功能損害及精神障礙。
補陽還五湯為臨床上**缺血性腦中風(fēng)的有效復(fù)方。消栓腸溶膠囊為補陽還五湯經(jīng)現(xiàn)代工藝技術(shù)制備而成的膠囊劑。該研究發(fā)現(xiàn)消栓腸溶膠囊可提高局灶性腦缺血大鼠在新異性環(huán)境中的探索能力,增強MAP-2的**活性,提高海馬神經(jīng)元樹突可塑性。大鼠新異性探索行為及樹突重塑的影響機制
?。?/span>β、BDNF在神經(jīng)元損傷修復(fù)中的作用受到普通關(guān)注。Aβ為β淀粉樣前體蛋白(amyloid?。穑颍澹悖酰颍螅铮颉。穑颍铮簦澹椋?,APP)的代謝產(chǎn)物。APP作為正常神經(jīng)元跨膜糖蛋白,由軸突的快軸漿運輸通道運輸,當(dāng)軸索損傷,APP異常聚集并經(jīng)淀粉樣降解途徑代謝后可產(chǎn)生Aβ42,Aβ42具有神經(jīng)毒性,可促發(fā)炎性反應(yīng)級聯(lián)反應(yīng),損傷軸突,導(dǎo)致突觸丟失。BDNF作為神經(jīng)營養(yǎng)因子家族中的一員,主要在神經(jīng)元合成,經(jīng)軸突運輸,通過與其特異性膜受體酪氨酸激酶B(trkB)結(jié)合,參與神經(jīng)元突觸的發(fā)育、存活、分化和軸突再生,在學(xué)習(xí)記憶中起重要調(diào)節(jié)作用。
本研究結(jié)果顯示,中動脈栓塞后,大鼠海馬BDNF表達(dá)明顯下調(diào),Aβ42**反應(yīng)增強,分析其原因可能為:腦缺血后,物質(zhì)代謝和蛋白質(zhì)合成能力下降,神經(jīng)元細(xì)胞骨架崩潰,軸突運輸障礙,因而內(nèi)源性神經(jīng)營養(yǎng)因子BDNF合成、分泌不足,同時由于Aβ42聚集和沉淀,觸及多種神經(jīng)毒性機制,干擾腦內(nèi)神經(jīng)元突觸間的長時程增強作用而影響突觸的可塑性,影響學(xué)習(xí)記憶功能。
既往研究結(jié)果顯示,補陽還五湯可通過改善局部腦血流量和細(xì)胞能量代謝、抗血栓形成、促進(jìn)軸索損傷后的修復(fù),減輕神經(jīng)功能缺失,改善學(xué)習(xí)記憶功能。該研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)消栓腸溶膠囊可明顯上調(diào)中動脈栓塞大鼠海馬腦區(qū)BDNF表達(dá),降低Aβ42**陽性反應(yīng),提示消栓腸溶膠囊一方面可通過提高內(nèi)源性神經(jīng)營養(yǎng)因子表達(dá),保護(hù)受損神經(jīng)元;另一方面通過抑制Aβ聚積和毒性作用,提高海馬神經(jīng)元樹突的可塑性,對改善腦梗后精神障礙具有積極的**意義。
該實驗選擇腦心通膠囊為陽**物對照,腦心通膠囊組方源于補陽還五湯,是在補陽還五湯的基礎(chǔ)上,增加水蛭、全蝎蟲類藥及丹參、當(dāng)歸、紅花等**化瘀中藥組成的現(xiàn)代中**劑,具有****、化瘀通絡(luò)之效,為臨床**缺血性中風(fēng)的常用中成藥。其有關(guān)藥理研究結(jié)果顯示,腦心通膠囊可降低血漿纖維蛋白原含量,抑制血小板聚集,改善微循環(huán)及能量代謝障礙,對抗谷氨酸、自由基毒性損傷,減少細(xì)胞凋亡。此研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)腦心通膠囊**后大鼠在新異性環(huán)境中的探索能力明顯增強,海馬腦區(qū)BDNF表達(dá)增加,Aβ42**陽性反應(yīng)下調(diào),但MAP-2表達(dá)較模型組無統(tǒng)計學(xué)差異,而消栓腸溶膠囊140mg/kg組大鼠海馬MAP-2表達(dá)較模型組明顯增強。而MAP-2參與胞漿蛋白運輸和樹突生長,是腦缺血缺氧后神經(jīng)細(xì)胞受損及再生的指標(biāo)之一。因此該研究結(jié)果提示,腦心通膠囊和消栓腸溶膠囊的作用環(huán)節(jié)可能并不完全一致,消栓腸溶膠囊促進(jìn)海馬樹突重塑的作用可能較腦心通膠囊更具優(yōu)勢,其機制尚需進(jìn)一步深入研究。由于本研究僅通過**熒光、**組化的方法觀察海馬腦區(qū)MAP-2、BDNF、Aβ42的表達(dá),實驗方法較單一,在后續(xù)實驗中應(yīng)進(jìn)一步利用Westernblot檢測技術(shù)對海馬MAP-2、BDNF,Aβ42蛋白進(jìn)行定量檢測,通過多種技術(shù)手段和方法對消栓腸溶膠囊促進(jìn)腦功能康復(fù)作用進(jìn)行評價。