宋紅普魏江磊吳中華韓振祥吳中平朱暉李歡歡
(1.上海中醫(yī)藥大學基礎(chǔ)醫(yī)學院,上海201203;2.上海中醫(yī)藥大學附屬曙光醫(yī)院,上海201203;3.上海市曹楊街道社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心,上海200310)
成人腦缺血造成的中樞神經(jīng)損傷后不能再生,是導致腦缺血遺留有各種后遺癥難以完全康復的重要原因。中樞神經(jīng)損傷后不能再生,除了與膠質(zhì)疤痕的空間阻礙作用和神經(jīng)生長因子的缺乏有關(guān)外,主要是由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)中存在著抑制神經(jīng)細胞生長的抑制因子[1]。本研究在前期發(fā)現(xiàn)生地黃及其主要組分梓醇對腦損傷具有保護作用的基礎(chǔ)上,進一步觀察生地黃免煎顆粒對神經(jīng)生長抑制因子Nogo-A蛋白表達的干預(yù)作用,探討其對缺血性腦損傷后的應(yīng)用價值。
1.1 動物雄性健康SD大鼠120只分批購入,每批20只,清潔級,體質(zhì)量230~250 g,由上海中醫(yī)藥大學實驗動物中心提供,購自上海西普-必凱實驗動物有限公司。醫(yī)學實驗動物合格證號:SCXK(滬)2008-0016,大鼠購入后入IVC系統(tǒng)分籠飼養(yǎng)。大鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)1周左右,體質(zhì)量符合實驗要求之后準備手術(shù)造模。1.2造模方法 參照文獻采用改良的Longa法[2]制備大腦中動脈閉塞(MCAO)模型,術(shù)前12 h禁食,自由進水。用10%水合氯醛按照0.35 mL/100 g體質(zhì)量腹腔注射麻醉。將麻醉后的大鼠仰臥位固定于鼠板上,頸部備皮,局部消毒之后行頸前部正中切口。分離右側(cè)頸部肌肉,依次暴露右側(cè)頸總、頸外和頸內(nèi)動脈,結(jié)扎頸總和頸外動脈,頸內(nèi)動脈掛線,用止血鉗夾住兩端線頭交叉放置于手術(shù)臺上,拉緊頸內(nèi)動脈掛線之后,用手術(shù)纖維剪于頸總動脈分叉下方1cm處剪一切口,將預(yù)先購得的頭端包被多聚賴氨酸的尼龍栓線向分叉端插入頸總動脈。松開拉住頸內(nèi)動脈栓線的止血鉗后,用手拉緊結(jié)扎頸總動脈的線頭,用眼科鑷將栓線插入頸內(nèi)動脈17~18 mm,直到有輕微阻力感為止。連同插入的尼龍栓線一起扎緊頸內(nèi)動脈掛線,剪去露在血管外的尼龍栓線,縫合創(chuàng)口及皮膚。再次消毒后每只大鼠腹腔分別注射4 mL生理鹽水,將大鼠置于放有清潔墊料的鼠籠中進行觀察。假手術(shù)組大鼠麻醉,暴露頸內(nèi)、外動脈分支后,僅結(jié)扎右側(cè)頸總、頸外與頸內(nèi)動脈,不插入尼龍栓線。
1.3 神經(jīng)功能評分及納入標準造模大鼠清醒后2 h進行神經(jīng)功能評分。神經(jīng)功能評分按照Longa的標準[2],進行5級評分:0分為無神經(jīng)損傷癥狀;1分為不能完全伸展對側(cè)前爪;2分為向癱瘓側(cè)轉(zhuǎn)圈;3分為向?qū)?cè)傾倒;4分為不能自發(fā)行走,意識喪失。分值在1~3分者為造模成功,納入相應(yīng)組別,0分和4分者剔除。凡術(shù)中出現(xiàn)蛛網(wǎng)膜下腔出血、死亡、或者神經(jīng)評分不符合標準的均為模型制作失敗,不納入后續(xù)實驗,另隨機補充大鼠造模,保證每組實驗動物數(shù)量不變。
1.4 分組將造模成功并經(jīng)神經(jīng)功能評分篩選后的大鼠按照隨機數(shù)字表法進行分組,分為用藥組和模型組,另設(shè)假手術(shù)組。3組大鼠入組后又各自按照取材時間窗的不同分為3、7、14 d各3個亞組,記錄每組大鼠的編號,并加以跟蹤。各組大鼠在造模成功經(jīng)分組后,放回IVC系統(tǒng)中飼養(yǎng)。
1.5 藥物干預(yù)將生地免煎顆粒(購自上海中醫(yī)藥大學附屬曙光醫(yī)院,由三九醫(yī)藥集團股份有限公司生產(chǎn),批號:10090425)溶于適量清潔自來水中,配制成生地黃含量為135 g/L的生地黃免煎顆粒溶液。用藥組大鼠分組稱體質(zhì)量后按照1 mL/100 g灌胃,上下午各1次。模型組和假手術(shù)組均同時給予相同體積的清潔自來水灌胃。各組大鼠均每3日稱體質(zhì)量1次,并依據(jù)各自體質(zhì)量調(diào)整大鼠的灌胃量,灌胃持續(xù)至大鼠處死取材之前。
1.6 標本采集各亞組大鼠分別在各自相應(yīng)時間點取材,取材時先將大鼠稱體質(zhì)量后0.4 mL/100 g腹腔注射10%水合氯醛深麻醉。將大鼠俯臥位放置于冰上,用剪刀從背部剪開項部皮膚及肌肉,剪短頸椎及脊髓,即可見到有血液從頸部斷開處流出,待頸部血液流盡后,用剪刀沿頂骨與枕骨交界處縱向剪開一小口,將剪刀尖部從剪開的縫隙中插入,注意不要觸及腦組織。向上外側(cè)用力分別撐開兩塊頂骨,暴露出兩側(cè)大腦半球,用鑷子小心撕開軟腦膜;用眼科剪沿腦干向下剪短脊髓,換眼科鑷捏住連在腦干上的脊髓段,將腦干及相連的脊髓拉出;將眼科剪輕插入大腦底部的空隙中,輕輕向上翹起大腦,剪斷顱底的三叉神經(jīng)和視神經(jīng),將整個腦干與顱底結(jié)構(gòu)分離,最后剝離嗅腦并取出完整大腦。在放于碎冰上的培養(yǎng)皿中用手術(shù)刀片將距額極5 mm處切取2 mm厚的冠狀切片,取切片右側(cè)含皮質(zhì)及缺血半暗帶腦組織約50 mg左右,放入預(yù)先標記好的凍存管,轉(zhuǎn)移至-80℃的冰箱中儲存?zhèn)溆谩?/p>
1.7 檢測方法 (1)通過對造模前大鼠體質(zhì)量及造模結(jié)束后2 h神經(jīng)功能評分的觀察,了解用藥前各組大鼠的基線是否一致。(2)采用Western Blot法檢測腦組織中Nogo-A的表達量,一抗購自上海優(yōu)寧維生物科技有限公司,蛋白定量試劑盒購自上海碧云天生物技術(shù)有限公司,二抗購自Jackson公司,內(nèi)參抗體購自上??党缮锕こ逃邢薰?。Western Blot檢測方法 參照有關(guān)文獻和試劑盒說明進行,依照組織總蛋白提取、蛋白含量測定、電泳、轉(zhuǎn)膜、封閉與抗體孵育步驟進行,最后進行顯色反應(yīng),并將膠片或顯色后的濾膜進行掃描或拍照,各組樣本經(jīng)過Western Blot檢測之后輸出顯色條帶。用凝膠圖像處理系統(tǒng)分析目標帶的分子量和凈光密度值,通過計算各樣品與GAPDH內(nèi)參蛋白的比值,得出Nogo-A蛋白的相對表達量,在此基礎(chǔ)上分析生地黃對MCAO造模后大鼠Nogo-A蛋白表達的干預(yù)效應(yīng)。
1.8 統(tǒng)計學處理采用IBM SPSS Statistics19軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計學分析:基線一致性檢驗造模前進行,分別通過方差分析和Kruskal-WallisH檢驗分析不同組別大鼠體質(zhì)量和神經(jīng)學評分;通過方差分析檢驗造模后相同時間點不同組別之間Nogo-A蛋白相對表達量的差異。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
2.1 基線一致性檢驗見表1,表2。造模前各組大鼠體質(zhì)量差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。用藥組與模型組各時間點神經(jīng)學評分差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。
表1 造模前各組大鼠體質(zhì)量比較(g,s)
表1 造模前各組大鼠體質(zhì)量比較(g,s)
組別n3 d 7 d14 d用藥組6238.34±7.234模型組6235.50±17.108 237.00±14.353229.14±16.416 237.00±10.770226.50±5.875假手術(shù)組6231.50±20.345232.33±17.212231.67±14.706
表2 各組大鼠造模清醒后神經(jīng)學評分比較(n)
2.2 Nogo-A蛋白表達情況見表3。在造模后第3日和7 d時間點上,用藥組和模型組Nogo-A蛋白的表達與假手術(shù)組比較沒有統(tǒng)計學差異(P>0.05),在第14日時間點上,與模型組比較,用藥組出現(xiàn)了顯著差異(P<0.05)。
表3 各組大鼠Nogo-A蛋白表達比較(±s)
表3 各組大鼠Nogo-A蛋白表達比較(±s)
與模型組同時段比較,*P<0.05。
組別n3 d 7 d14 d用藥組60.727±0.422模型組61.968±2.087 1.281±0.3081.061±0.467*3.293±2.4062.010±0.581假手術(shù)組61.020±0.2601.195±0.8131.625±0.698
2.3 不同時間窗各組Nogo-A蛋白表達量的趨勢變化見圖1。用藥組和模型組Nogo-A蛋白的表達在造模后3~14 d均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,且模型組的波動更加明顯一些。造模后第3日用藥組Nogo-A的表達水平較模型組為低。到造模后第7日時,用藥組和模型組Nogo-A蛋白的表達均有所升高,模型組升高的幅度更大一些。到了第14日,用藥組和模型組Nogo-A蛋白的表達均有下降,且用藥組明顯低于模型組,出現(xiàn)了統(tǒng)計學差異。造模后3~14 d,用藥組和假手術(shù)組Nogo-A蛋白的表達始終低于模型組,用藥組和假手術(shù)組相比水平相近或略低。
圖1 各組不同時間Nogo-A蛋白表達情況(±s)
缺血性腦卒中屬中醫(yī)學“中風”范疇,該病起病急驟,發(fā)病迅速,而且難以徹底治愈,往往會留有各種不同程度的后遺癥。成人腦缺血后造成的中樞神經(jīng)損傷后不能再生,是造成腦缺血后遺留有各種后遺癥,難以完全康復的重要原因。研究表明,中樞神經(jīng)元不能再生,除了與膠質(zhì)疤痕的空間阻礙作用和神經(jīng)生長因子的缺乏之外,主要是由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)中存在著抑制神經(jīng)細胞生長的抑制因子,這些抑制因子主要包括硫酸軟骨素蛋白多糖(CSPG)、NG2蛋白多糖、可溶性髓磷脂相關(guān)糖蛋白(MAG)、少突細胞髓磷脂糖蛋白(OMgp)和Nogo蛋白。其中,Nogo蛋白作為抑制中樞神經(jīng)再生最重要的物質(zhì),越來越受到人們的重視。Nogo是在中樞神經(jīng)系統(tǒng)髓磷脂中發(fā)現(xiàn)的一種抑制軸突生長的蛋白,因它對軸突生長具有抑制作用而被命名為Nogo,編碼Nogo蛋白的基因稱為Nogo基因。由于啟動子和剪切方式的不同,Nogo基因可以表達出3種mRNA的轉(zhuǎn)錄體,它們所編碼的蛋白質(zhì)分別稱為Nogo-A、Nogo-B和Nogo-C[3-4]。其中,Nogo-A是Nogo蛋白中最主要的形式,在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中由少突膠質(zhì)細胞和一些神經(jīng)元產(chǎn)生,存在于髓鞘的內(nèi)外環(huán)和少突膠質(zhì)細胞表面,是突觸再生抑制物[5]。Nogo是中樞神經(jīng)系統(tǒng)髓鞘磷脂中最重要的一種抑制軸突生長錐再生的蛋白質(zhì),它可導致生長錐塌陷并抑制神經(jīng)元突起的延伸,也能夠被特異性抗體IN-1識別。實驗發(fā)現(xiàn),神經(jīng)元生長過程中對Nogo基因的表達變化特別敏感,針對Nogo-A的抗體可抵消中樞神經(jīng)系統(tǒng)髓鞘在體外的抑制活性,表明Nogo蛋白具有強烈的中樞神經(jīng)生長抑制活性。
臨床實踐表明,中藥生地黃制劑對中風急性期腦損傷治療有可靠療效[6-7],機理研究也顯示中藥生地黃及其主要組分梓醇有促使神經(jīng)元超極化,保護神經(jīng)元免受細胞毒性損傷[8-10],減輕腦缺血后神經(jīng)元凋亡[11-12]等作用,顯示中藥生地黃及其組分梓醇對腦損傷具有保護作用。另外,梓醇還可上調(diào)腦缺血大鼠缺血周圍區(qū)皮質(zhì)生長相關(guān)蛋白43(GAP-43)的表達,促進軸突再生,加速神經(jīng)功能恢復[13]。但在生地黃對神經(jīng)生長抑制因子表達的干預(yù)效應(yīng)的研究方面,尚不多見。
從本實驗的結(jié)果 來看,經(jīng)MCAO造模造成腦缺血損傷之后,Nogo-A蛋白的表達出現(xiàn)升高趨勢,且呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,在第7日表達最為活躍;MCAO造模后經(jīng)生地黃免煎顆粒溶液灌胃干預(yù)以后,Nogo-A蛋白的表達水平均較模型組降低,且呈現(xiàn)先升高后又緩慢恢復的趨勢;相對于模型組,在造模后第14日,生地黃對Nogo-A蛋白的表達有明顯的下調(diào)作用。
由此可見,生地黃免煎顆粒能夠在一定程度上下調(diào)MCAO造模后引起的Nogo-A蛋白表達升高,有利于中樞神經(jīng)缺血后的神經(jīng)再生。
[1] 宋紅普.Nogo蛋白及其受體與中樞神經(jīng)再生[J].中國中醫(yī)急癥,2011,20(3):442-444.
[2] Longa EZ,Weinstein PR,Carlson S,et al.Reversible middle cerebral artery oc clusion without craniectomy in rats[J].Stroke,1989,20:84.
[3] Chen MS,Huber AB.Schwab ME,et al.Nogo-A is a myelin-associated neurite outgrowth inhibitor and antigen for monoclonal antibody[J].Nature,2000,403(6768):434-439.
[4] Walmsley AR,Mir AK.Targeting the Nogo-A signalling pathway to promote recovery following acute CNS injury[J].Curr Pharm Des(S1381-6123),2002,137:361-369.
[5] Chen Y,Tang X,Cao X,et al.Human Nogo-C overexpression induces HEK293 cell apoptosis via a mechanism that involves JNK-c-Jun pathway[J].Biochem Biophys Res Commun,2006,348(3):923-928.
[6] 俞曉飛,王左,魏江磊.中風辨治陰虛為本及養(yǎng)陰法治療出血性中風臨床研究[J].中國中醫(yī)基礎(chǔ)醫(yī)學雜志,2007,13(9):683-684.
[7] 俞曉飛,王左,魏江磊.生地注射液治療急性腦出血臨床研究[J].上海中醫(yī)藥大學學報,2007,21(4):30-31.
[8] 韓振翔,魏江磊,祁麗麗,等.生地預(yù)處理在減輕全腦缺血再灌注大鼠海馬神經(jīng)元損傷中的作用[J].中國康復醫(yī)學雜志,2009(9):810-813.
[9] 韓振翔,魏江磊,祁麗麗,等.生地預(yù)處理對全腦缺血再灌注大鼠血清TNF與NSE表達的影響[J].中國康復醫(yī)學雜志,2009,(3):248-251.
[10] 劉愛華,俞曉飛,汪洋,等.生地注射液對凝血酶損傷后神經(jīng)元保護的實驗研究[J].中國中西醫(yī)結(jié)合急救雜志,2008,15(3):155-158.
[11] Li DQ,Bao YM,Li Y,et al.Catalpol modulates the expressions of Bcl-2 and Bax and attenuates apoptosis in gerbils after ischemic injury[J].Brain Res,2006,1115(1):179-185.
[12] Li DQ,Bao YM,Li Y,et al.Catalpol prevents the loss of CAI hippocampal neurons and reduces working errors in gerbils after ischemia-reperfusion injury[J].Toxicon,2005,46(8):845-851.
[13] ?;埏L,萬東,羅勇,等.梓醇上調(diào)GAP-43表達伴隨局灶腦缺血大鼠神經(jīng)功能恢復[J].中國藥理學通報,2007,23(9):1231-1236.