王少帥,李常新,尤洪嶺,王艷艷
神經前體細胞(neural precursor cells,NPCs)具有自我更新和增殖為神經元和膠質細胞的能力。腦梗死后NPCs可移行至缺血灶周圍,補充、修復神經元的缺失和功能損傷,發(fā)揮內源性抗損傷修復作用[1]。本研究旨在動態(tài)觀察急性腦梗死及電針治療后梗死灶邊緣Brdu陽性細胞數和DCX陽性細胞數,探討腦梗死后電針治療對NPCs移行在中樞神經損傷修復中的作用。為卒中后神經功能恢復提供一種新思路。
1.1 動物來源及模型制備 選用2月~3月齡雄性SD大鼠(山西醫(yī)科大學實驗動物中心提供)60只,體重80g~120g,應用雙腎雙夾法復制易卒中型腎性高血壓大鼠(RHRSP)模型。用大鼠心率血壓計經尾部測血壓,腎動脈狹窄前測量1次,狹窄后每周1次。造模后16周取血壓≥180mmHg且無腦卒中癥狀,體重450g~500g的RHRSP大鼠,參照 Wahl等[2]的方法電凝MCA跨嗅束后的主干,并于顯微鏡下見MCA供血中斷,制成凝閉大腦中動脈(MCAO)模型。
1.2 神經功能評分 依照Garcia等[3]的18分綜合評分法。MCAO后12h始每日(1周后改為2次/周)由2人同時評分,其中1人不知觀察鼠屬于何組。
1.3 動物分組 采取隨機分組。對照組:RHRSP非MCAO(只作相同的開顱術,但不凝閉大腦中動脈)1周、2周、3周、4周,每周組3只,共12只;腦梗死組:RHRSP與 MCAO模型成功1周、2周、3周、4周,每周組6只,共24只;電針組:RHRSP與MCAO模型成功行電針治療1周、2周、3周、4周,每周組6只,共24只。
1.4 方法
1.4.1 Brdu標記 使用細胞增殖特異性標記物Brdu,以10 mg/mL溶于生理鹽水。各組于MCAO后24h始腹腔注射Brdu(50mg/kg)標記處于增殖狀態(tài)的NPCs。在注射日共注射3次,間隔8h。分組及在MCAO后注射時間為:1周組第6天;2周組第6、13天;3周組第6、13、20天;4周組第6、13、20、27天,各組最后一次注射后12h處死取腦。
1.4.2 電針治療 選穴穴位參考《實驗針灸學》[4]中常用實驗動物的針灸穴位而確定,針刺方法參考孟競壁等[5]操作方法,MCAO后24h,用30號1寸毫針刺入病灶對側,相當于人的手三里、外關、伏兔及足三里,進針深度2mm~3mm。針柄接至CMNS6-1型電子針灸治療儀行電刺激,1次/日。頻率2Hz連續(xù)波,輸出強度3,20min/次。6d一療程,停一天進行下一療程。腦梗死組只做相同捆綁而不針刺。
1.4.3 病理學檢查 經常規(guī)灌注后取腦,固定,脫水,石蠟包埋,由前向后作冠狀切片,片厚5μm,取經梗死灶周腦組織。行常規(guī)HE染色,觀察梗死灶周組織病變情況。梗死灶的計算:HE染色切片用Leica Q570圖像分析檢測。計算每張冠狀切片上梗死灶的面積,每個組織塊梗死灶體積按下列公式計算:V=t1(A 1+A 2)/2+t 2(A 2+A 3)/2+…+t n-1(An-1+A n)/2(注:V為體積,t為兩相鄰冠狀面的間距,A為每一冠狀面上梗死灶面積,n為冠狀面序列號)。
1.4.4 免疫熒光染色 分別檢測各組不同時間點梗死灶周相同部位Brdu陽性細胞及DCX陽性細胞數。操作嚴格按照試劑盒說明進行,烤片,脫蠟,抗原修復,血清封閉,滴加熒光標記二抗,每張切片在灶周相同部位隨機觀察3個視野,400倍熒光顯微鏡下計數Brdu陽性細胞及DCX陽性細胞數。
2.1 模型制作結果 RHRSP術前血壓為110.08mmHg±11.91 mmHg,術后16周平均血壓為198.37mmHg±21.45mmHg。
2.2 神經功能評分 對照組評分18分(正常)。MCAO后評分隨時間逐漸增高,5d時恢復正常,電針后2d與3d大鼠行為學評分較梗死組高(與腦梗死組比較,經t檢驗,P<0.05)。
2.3 不同時間點各組腦組織病理變化情況 HE染色可見對照組神經元分布均勻,間隙正常,細胞核圓形藍染。MCAO后1周梗死灶內腦組織軟化,細胞腫脹、胞漿液化,細胞及小血管周圍的間隙加寬。2周時上述區(qū)域為軟化灶,灶內有炎性細胞浸潤。3周、4周后病灶萎縮、深陷,灶內、灶周有疤痕形成,梗死后4周內隨著時間延長梗死體積漸縮小。電針治療后前3周梗死體積較腦梗死組縮小(P<0.05),4周時無顯著差別。腦梗死灶大小比較見表1。
表1 大鼠腦內各時間點不同處理組腦梗死灶大小比較(±s) %
表1 大鼠腦內各時間點不同處理組腦梗死灶大小比較(±s) %
組別 1周 2周 3周 4周腦梗死組 19.26±5.81 16.32±4.39 14.33±3.51 10.62±4.21電針組 16.35±5.441) 13.61±3.201) 12.54±4.121) 9.81±3.11與梗死組比較,經t檢驗,1)P<0.05
2.4 不同處理組Brdu陽性和DCX陽性細胞數目 對照組Brdu陽性細胞數目很少,排列稀疏。腦梗死及電針治療后梗死灶邊緣Brdu陽性細胞數目較對照組均增多(P<0.05),且電針組多于腦梗死組(P<0.05),隨時間逐漸減少。腦梗死后腦內DCX陽性細胞數目增加,缺血1周時細胞數增加達高峰,之后逐漸減低;電針治療1周末細胞數目明顯增加,2周~4周隨時間延長數目較腦梗死組明顯減少。DCX陽性細胞突起長,有時連在一起似鏈狀;有的細胞突起對稱向各不同方向伸展。各組Brdu陽性和DCX陽性細胞數目詳情見表2。
表2 大鼠腦內不同處理組Brdu陽性和DCX陽性細胞計數(±s) 個/400倍視野
表2 大鼠腦內不同處理組Brdu陽性和DCX陽性細胞計數(±s) 個/400倍視野
組別 1周Brdu+ DCX+2周Brdu+ DCX+3周Brdu+ DCX+4周Brdu+ DCX+對照組 1.20±0.65 10.04±3.25 3.05±1.47 7.44±1.95 1.65±1.02 9.19±3.03 2.29±1.25 7.68±2.08腦梗死組 57.50±11.041) 54.01±12.661) 83.80±10.811) 45.91±9.781) 53.45±9.29 34.92±7.551) 31.08±8.201) 24.38±5.501)電針組 78.61±13.881)2)62.22±16.731)2)97.15±15.911)2) 40.18±10.371)2) 69.69±12.011)2)29.50±6.491)2)32.36±9.191)16.91±4.671)2)與對照組比較,經t檢驗,1)P<0.05;與梗死組比較,經t檢驗,2)P<0.05
在正常成年哺乳動物腦內,NPCs主要存在于腦室區(qū)和腦室下區(qū)(SVZ)、連接側腦室和嗅球的區(qū)域以及海馬齒狀回。生理狀態(tài)下,NPCs有固定的遷移途徑,經吻側遷移流(RMS)遷移到嗅球分化成顆粒及球旁神經元。腦梗死后NPCs自SVZ呈鏈狀穿過胼胝體、紋狀體邊緣到達缺血區(qū),發(fā)揮它們修復損傷的作用[6]。
Brdu為細胞增殖的標記物,在中樞神經系統可作為增殖的NPCs的標記物。Doublecortin(DCX)是神經細胞的重要微管相關蛋白,在移行的神經元祖細胞有很強的表達,可作為移行細胞標志物。Zhang等[7]在MCAO后7d處死大鼠,發(fā)現缺血灶周出現大量DCX陽性細胞。在腦缺血后,腦損傷后的微環(huán)境使NPCs發(fā)生遷移。應用時間延遲拍攝顯微鏡發(fā)現DCX陽性細胞由SVZ多個方向移行至缺血灶周圍,DCX可能作為一種內在蛋白來調節(jié)NPCs移行至缺血灶周圍。本研究也證實,MCAO后灶周DCX陽性細胞數目明顯增加,在1周末最多,之后逐漸減低。說明缺血可作為內源性因素誘導新生NPCs增殖并向梗死灶周圍移行,而缺血急性期為移行高峰期。Li等[8]觀察大鼠腦梗死后14d和30d行外周胡須刺激,發(fā)現DCX陽性細胞由SVZ移行至缺血灶周,外周刺激組細胞數明顯多于梗死組;外周刺激組梗死灶周圍Brdu+/NeuN+細胞數明顯多于梗死組,提示外周刺激能夠促進神經細胞移行,同時也發(fā)現外周刺激顯著增加血管內皮生長因子(VEGF)和基質衍生因子-1(SDF-1)在缺血灶周的表達。最近大量研究表明[9,10],VEGF 和SDF-1在NPCs移行過程中發(fā)揮重要作用。
電針有改善神經功能缺損、保護腦缺血后神經元等作用。本實驗結果顯示,電針治療后3周內,梗死灶體積較腦梗死組明顯減小,行為學評分明顯低于腦梗死組,說明電針可減小腦梗死體積,促進神經功能恢復。MACO后各時間段電針組灶周Brdu陽性細胞數明顯多于腦梗死組;DCX陽性細胞數1周末明顯增加,2周~4周隨時間延長數目較腦梗死組明顯減少。證實電針能促進腦梗死后內源性NPCs增殖和向梗死灶周移行,且在梗死后一周效果最明顯。提示電針可能在急性期通過改變腦內微環(huán)境,影響VEGF、SDF-1等細胞因子來促使NPCs向灶周移行,形成對病灶進行修復的物質基礎。而隨著電針治療時間的延長,病灶逐漸恢復,推測可能影響移行的因子逐漸減少致使電針作用減弱。但電針與影響NPCs移行各因素的關系及具體作用機制,還有待于進一步的深入研究。
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