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        京尼平苷酸對(duì)大鼠缺血性腦損傷神經(jīng)保護(hù)作用*

        2017-05-12 09:06:06黃嘉駒歐陽(yáng)昌漢
        關(guān)鍵詞:象限變性皮質(zhì)

        黃嘉駒,嚴(yán) 莉,歐陽(yáng)昌漢**

        (1.湖北科技學(xué)院藥學(xué)院,湖北 咸寧 437100;2.武漢市中心醫(yī)院藥學(xué)部)

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        京尼平苷酸對(duì)大鼠缺血性腦損傷神經(jīng)保護(hù)作用*

        黃嘉駒1,2,嚴(yán) 莉1,歐陽(yáng)昌漢1**

        (1.湖北科技學(xué)院藥學(xué)院,湖北 咸寧 437100;2.武漢市中心醫(yī)院藥學(xué)部)

        目的 觀察口服京尼平苷酸對(duì)缺血性腦損傷大鼠的保護(hù)作用。方法 SD大鼠隨機(jī)分成四組,假手術(shù)組、腦缺血模型組、京尼平苷酸組和安理申對(duì)照組,每組10只。采用Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)大鼠學(xué)習(xí)記憶能力;HE染色觀察大鼠海馬CA1區(qū)、皮質(zhì)內(nèi)錐體層、扣帶回皮質(zhì)層和皮質(zhì)外顆粒層的神經(jīng)元數(shù)量的變化。結(jié)果 水迷宮結(jié)果顯示假手術(shù)組和腦缺血模型組大鼠平均逃避潛伏期分別為(31.81±9.51)s、(87.21±12.18)s;京尼平苷酸組大鼠平均逃避潛伏期為(45.48±15.04)s比腦缺血模型組明顯縮短(P<0.01)。HE染色結(jié)果腦缺血模型組相對(duì)于假手術(shù)組各腦區(qū)神經(jīng)元總數(shù)顯著降低,變性神經(jīng)元數(shù)和變性率顯著增加(P<0.01)。京尼平苷酸組與腦缺血模型組相比較,CA1區(qū)、扣帶回區(qū)、外顆粒層及內(nèi)錐體層4個(gè)腦區(qū)的神經(jīng)元總數(shù)均顯著增加,變性神經(jīng)元數(shù)及變性率均顯著降低(P<0.01)。京尼平苷酸組與安理申對(duì)照組比較,除在CA1區(qū)神經(jīng)元總數(shù)方面前者高于后者(P<0.01)以外,其余各腦區(qū)指標(biāo)的差異均無(wú)差異(P>0.05)。結(jié)論 京尼平苷酸可以改善大鼠缺血性腦損傷,能減少缺血性腦損傷大鼠大腦皮質(zhì)和海馬神經(jīng)元的缺血性壞死。

        京尼平苷酸;慢性腦缺血;大腦皮質(zhì);神經(jīng)保護(hù)

        缺血性腦損傷極大地危害人們的身心健康。近年來(lái),對(duì)急性腦缺血損傷機(jī)制和預(yù)防治療的研究不斷增多,而對(duì)慢性腦缺血的研究相對(duì)較少。由于原發(fā)疾病導(dǎo)致的慢性腦缺血,早期并不表現(xiàn)出明顯的腦損傷癥狀,沒(méi)有引起人們對(duì)慢性腦缺血足夠的重視,也沒(méi)有采取相應(yīng)的預(yù)防措施和很好的治療手段。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和醫(yī)療衛(wèi)生條件的改善,人口老齡化現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重,慢性腦缺血問(wèn)題逐漸引起大家的廣泛關(guān)注。近年研究發(fā)現(xiàn),常用中藥梔子主要有效成分環(huán)烯醚萜苷類具有多重藥理功能,具備良好的臨床應(yīng)用前景,受到廣泛關(guān)注[1]。京尼平苷酸也稱梔子苷酸,是梔子果實(shí)的主要藥效成份之一。本文通過(guò)建立慢性腦缺血實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型,考察京尼平苷酸對(duì)腦缺血性損傷的神經(jīng)保護(hù)作用,為臨床藥物開發(fā)提供依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 動(dòng)物與分組 取60只健康SPF級(jí)、雄性、體重(240±20)g的SD(Sprague-Dawley)大鼠[由武漢大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供,動(dòng)物質(zhì)量合格證號(hào):SCXK(鄂),2008-0004]。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自由飲水、進(jìn)食,正常晝夜節(jié)律,室溫控制在25℃。在實(shí)驗(yàn)前通過(guò)Morris水迷宮實(shí)驗(yàn),對(duì)動(dòng)物進(jìn)行篩選。挑選逃避潛伏期大約在120s范圍內(nèi)大鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,棄用有視力障礙、靈活性太差或逃避潛伏期過(guò)低(<40s)的大鼠。隨機(jī)數(shù)字表法將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物共分成四組:假手術(shù)組、慢性腦缺血模型組、京尼平苷酸組、安理申對(duì)照組。除假手術(shù)組外,其它各組大鼠均采用雙側(cè)頸總動(dòng)脈(CCA)永久性結(jié)扎法(2-VO法)造模。假手術(shù)組大鼠只分離雙側(cè)頸總動(dòng)脈,但不結(jié)扎剪斷動(dòng)脈。剔除因手術(shù)意外死亡的大鼠后,每實(shí)驗(yàn)組各10只大鼠。

        1.2 實(shí)驗(yàn)材料 京尼平苷酸(含量96.2%,批號(hào):syz090911,四川雙子葉生物科技有限公司);肝素鈉(Solarbio 試劑公司);鹽酸多奈哌齊[衛(wèi)材(中國(guó))藥業(yè)有限公司,批號(hào):091028A];顯微照相儀(OLYMOUS,BX-41);Morris水迷宮(湖北科技學(xué)院醫(yī)藥研究院平臺(tái)提供);Morris圖象采集分析器(中國(guó)醫(yī)科院藥物研究所);Motic Image Advanced 3.2圖像軟件(德國(guó)麥克奧迪公司)。

        1.3 慢性腦缺血模型制作 根據(jù)文獻(xiàn)[2-3]采用雙側(cè)頸總動(dòng)脈(CCA)永久性結(jié)扎制作慢性腦缺血損傷模型(2-VO模型)。大鼠術(shù)前禁食12h、禁水4h。用10%水合氯醛腹腔注射麻醉(350mg/kg)。待麻醉充分后,取仰臥位固定,頸前部稍微剪除毛發(fā)、常規(guī)消毒后,沿頸前部正中切開、分離肌肉,鈍性分離出雙側(cè)CCA(注意避免損傷與之伴行的迷走神經(jīng)),在近頸總動(dòng)脈末端處套上兩根0號(hào)絲線,間隔5mm左右,分別結(jié)扎雙側(cè)CCA后,從中間剪斷CCA,要確保已阻斷動(dòng)脈血流,然后逐層縫合切口,消毒,待醒。假手術(shù)組除了不結(jié)扎剪斷CCA外,其它步驟同上。術(shù)后肌注青霉素0.2萬(wàn)U/d,連續(xù)3d。

        1.4 給藥方式 假手術(shù)組和腦缺血模型組灌胃等體積生理鹽水;京尼平苷酸組給藥劑量50mg/(kg·d);安理申(鹽酸多奈派齊)對(duì)照組給藥劑量1.75 mg/(kg·d)。手術(shù)過(guò)程中若出現(xiàn)死亡則補(bǔ)足數(shù)量。大鼠用藥劑量和人用藥劑量換算按體表面積計(jì)算,每組1次/d,連續(xù)給藥28d。

        1.5 Morris水迷宮學(xué)習(xí)記憶行為測(cè)試

        1.5.1 Morris水迷宮構(gòu)造[4]Morris水迷宮由圓形水池和全自動(dòng)攝像記錄系統(tǒng)兩部分組成。不銹鋼水池直徑150cm、池深60cm,實(shí)驗(yàn)時(shí)水深約40cm,池壁和池底用涂料涂成全黑色。水池分為四個(gè)象限,在其中一象限中放一平臺(tái),平臺(tái)涂成黑色,平臺(tái)低于水面約1.5cm,動(dòng)物可爬上平臺(tái)站立休息。每次實(shí)驗(yàn)時(shí)將大鼠面向池壁放入水池中,依次從4個(gè)象限中挑選一個(gè)作為入水點(diǎn),通過(guò)攝錄機(jī)記錄大鼠游泳軌跡,歷時(shí)6d,分別進(jìn)行定位航行實(shí)驗(yàn)和空間探索實(shí)驗(yàn),并通過(guò)Morris圖象處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析。

        1.5.2 行為學(xué)測(cè)試過(guò)程[5]

        (1)定位航行實(shí)驗(yàn)(Place navigation) 實(shí)驗(yàn)前,水池中先不安放平臺(tái),逐一將各組大鼠放入水池中,自由游泳2~4min,先熟悉水池及周邊環(huán)境。實(shí)驗(yàn)第1~4d為訓(xùn)練時(shí)間,具體訓(xùn)練方法為:每天測(cè)試4次,上午下午各2次,每次2min。需要注意每次實(shí)驗(yàn)時(shí)必須在第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限邊緣的固定位置,分別將大鼠面向池壁放入池中,記錄大鼠從入水到找到平臺(tái)并爬上平臺(tái)所用時(shí)間,也就是逃避潛伏期(platform locating latency,PLL)。最大逃避潛伏期為120s,如果大鼠在120s時(shí)間內(nèi)還不能找到平臺(tái),可由實(shí)驗(yàn)助手助其登上平臺(tái),并讓其在平臺(tái)站立30s。實(shí)驗(yàn)第5d,首先選取靠平臺(tái)最遠(yuǎn)象限為入水點(diǎn),然后依次按序進(jìn)行下一入水點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。記錄上下午共16個(gè)入水點(diǎn)的逃避潛伏期時(shí)間,并取平均值作為測(cè)試的平均逃避潛伏期值。

        (2)空間探索實(shí)驗(yàn)(Spatial probe test) 在定位航行實(shí)驗(yàn)之后,撤除平臺(tái),選擇離平臺(tái)最遠(yuǎn)象限為入水點(diǎn),攝錄大鼠在水池中120 s內(nèi)的游泳軌跡。由水迷宮配套的攝像軟件記錄120s內(nèi)游泳總距離、各象限內(nèi)的游泳距離及穿越平臺(tái)次數(shù),統(tǒng)計(jì)各組大鼠在平臺(tái)象限內(nèi)游泳時(shí)間/總時(shí)間(%),以此作為評(píng)價(jià)大鼠記憶能力的指標(biāo),并將各組大鼠的游泳軌跡作為評(píng)價(jià)記憶能力的參考。

        1.6 腦組織形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn) 大鼠Morris水迷宮所有實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,腹腔注射10%水合氯醛(0.35mL/0.1kg)麻醉,左心室依次灌注0.9%生理鹽水和4%多聚甲醛。灌注結(jié)束,迅速開顱小心取出腦組織,分離顱骨時(shí)要小心,注意保護(hù)硬腦膜不受損傷。4℃下固定過(guò)夜后,取胼胝體與穹窿交界處向下與視交叉后緣連線,自此向后切2mm,脫水,包埋,裝片,行HE染色。在成像系統(tǒng)輔助下,每張切片隨機(jī)選取10個(gè)視野,在400倍視野下記錄該視野下神經(jīng)元總個(gè)數(shù)和變性神經(jīng)元個(gè)數(shù),并觀察神經(jīng)元細(xì)胞形態(tài),計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)。

        2 結(jié) 果

        2.1 定位航行實(shí)驗(yàn)結(jié)果 定位航行測(cè)試結(jié)果顯示,與假手術(shù)組相比較,腦缺血模型組大鼠學(xué)習(xí)成績(jī)(平均逃避潛伏期)較差(P<0.01),提示雙側(cè)頸總動(dòng)脈結(jié)扎缺血4周可導(dǎo)致大鼠學(xué)習(xí)能力的下降,說(shuō)明永久性結(jié)扎大鼠雙側(cè)頸總動(dòng)脈法制備慢性低灌注腦缺血損傷實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型的方法建立成功。安理申對(duì)照組、京尼平苷酸組大鼠的學(xué)習(xí)能力均優(yōu)于模型組,其中安理申對(duì)照組與腦缺血模型組相比較,具有顯著性差異(P<0.05),而京尼平苷酸組與腦缺血模型組的差異更為顯著(P<0.01),見(jiàn)表1。上述結(jié)果表明京尼平苷酸可以顯著改善慢性低灌注腦缺血損傷大鼠的學(xué)習(xí)能力,提示京尼平苷酸對(duì)大鼠缺血性腦損傷具有神經(jīng)保護(hù)作用。

        表1 各組大鼠定位航行實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        與腦缺血模型組比較,*P<0.05、**P<0.01

        2.2 空間探索實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        2.2.1 空間探索實(shí)驗(yàn)結(jié)果 與假手術(shù)組比較,腦缺血模型組大鼠的記憶成績(jī)(平臺(tái)象限時(shí)間/總時(shí)間)較差(P<0.01),與腦缺血模型組相比,給藥的兩組大鼠的記憶成績(jī)均優(yōu)于腦缺血模型組(P<0.01),其中京尼平苷酸組記憶成績(jī)更好,見(jiàn)表2。以上結(jié)果表明京尼平苷酸可以明顯改善慢性低灌注腦缺血大鼠的記憶能力,也提示京尼平苷酸對(duì)大鼠缺血性腦損傷具有神經(jīng)保護(hù)作用。

        表2 各組大鼠空間探索實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        與腦缺血模型組比較,**P<0.01

        2.2.2 空間探索實(shí)驗(yàn)大鼠游泳軌跡 撤除平臺(tái)后各組大鼠游泳路徑如圖1(封二)所示,對(duì)比分析各組四個(gè)象限內(nèi)大鼠游泳軌跡,假手術(shù)組游泳軌跡多在原平臺(tái)所在象限內(nèi);腦缺血模型組游泳軌跡沿池壁運(yùn)動(dòng)較多,在所設(shè)定的四個(gè)象限滯留時(shí)間相似;京尼平苷酸組大鼠運(yùn)動(dòng)軌跡主要集中在原平臺(tái)所在象限內(nèi),顯現(xiàn)良好的記憶改善趨勢(shì);安理申對(duì)照組雖然在原平臺(tái)象限的時(shí)間沒(méi)有較明顯的改善,但是沿池壁運(yùn)動(dòng)較少,顯示出較明顯的探索特性。

        2.3 HE染色結(jié)果

        2.3.1 各組大鼠海馬和皮質(zhì)區(qū)組織病理形態(tài)學(xué)變化 鏡下觀察可見(jiàn),假手術(shù)組大鼠各腦區(qū)神經(jīng)元形態(tài)正常、排列齊整規(guī)則,細(xì)胞核邊緣清楚,染色均勻,核仁清晰,細(xì)胞周圍間隙小或無(wú)間隙,海馬錐體細(xì)胞排列較密、層次清楚,核固縮深染、空泡變性等變性細(xì)胞很少。而腦缺血模型組大鼠大腦皮質(zhì)和海馬神經(jīng)元變性嚴(yán)重,變性神經(jīng)元胞核邊界不清、核仁腫脹或消失、核固縮濃染、空泡變性多、樹突呈螺旋狀變形、細(xì)胞間隙增大;海馬錐體細(xì)胞水腫密度降低,呈無(wú)序排列,有少量核固縮深染細(xì)胞,細(xì)胞間隙變大。京尼平苷酸組、安理申對(duì)照組大鼠各腦區(qū)的神經(jīng)元變性情況均好于腦缺血模型組,見(jiàn)圖2(封二)。

        2.3.2 各組大鼠海馬和皮質(zhì)區(qū)神經(jīng)元統(tǒng)計(jì)結(jié)果(見(jiàn)表3~6)。

        表3 各組大鼠海馬CA1區(qū)神經(jīng)元變性情況統(tǒng)計(jì)

        與假手術(shù)組比較,**P<0.01;與腦缺血模型組比較,##P<0.01

        表4 各組大鼠皮質(zhì)扣帶回區(qū)神經(jīng)元變性情況統(tǒng)計(jì)

        與假手術(shù)組比較,**P<0.01;與腦缺血模型組比較,##P<0.01

        表5 各組大鼠皮質(zhì)內(nèi)錐體層神經(jīng)元變性情況統(tǒng)計(jì)

        與假手術(shù)組比較,**P<0.01;與腦缺血模型組比較,##P<0.01

        表6 各組大鼠皮質(zhì)外顆粒層神經(jīng)元變性情況統(tǒng)計(jì)

        與假手術(shù)組比較,*P<0.05、**P<0.01;與腦缺血模型組比較,##P<0.01

        3 討 論

        本實(shí)驗(yàn)用2-VO方法制作慢性腦缺血模型,阻斷大鼠雙側(cè)頸總動(dòng)脈血流,整個(gè)腦組織僅靠椎基底動(dòng)脈供血造成腦部持續(xù)性低灌注腦缺血狀態(tài)。一般認(rèn)為2-VO在3周后即進(jìn)入慢性腦缺血期[6]。本次Morris迷宮實(shí)驗(yàn)結(jié)果中,平臺(tái)跨越次數(shù)反應(yīng)了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的學(xué)習(xí)能力情況,空間探索實(shí)驗(yàn)反應(yīng)了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)習(xí)能力情況,由結(jié)果可知,口服京尼平苷酸能夠改善由慢性低灌注引起的學(xué)習(xí)記憶能力損傷。安理申是可逆性乙酰膽堿酯酶抑制劑,可用于治療中毒阿爾茲海默病。從Morris水迷宮結(jié)果可以看到,安理申對(duì)照組平臺(tái)跨越次數(shù),比腦缺血模型組少,顯示其未能改善實(shí)驗(yàn)大鼠的學(xué)習(xí)能力。

        海馬是一個(gè)卷繞折疊的皮質(zhì)結(jié)構(gòu),由幾個(gè)相關(guān)皮質(zhì)區(qū)構(gòu)成[7],依據(jù)細(xì)胞形態(tài),不同皮質(zhì)區(qū)發(fā)育差異以及各種纖維通路的不同,分成CA1、CA2、CA3、CA4四個(gè)扇形區(qū)。Naudi等[8]發(fā)現(xiàn)各腦區(qū)的神經(jīng)元易損性按遞減的排列順序是CA1>CA3。其中CA1區(qū)與人類學(xué)習(xí)記憶關(guān)系最為密切,具有對(duì)缺血的選擇易損傷性[9]。大腦皮質(zhì)可分為舊皮質(zhì)和新皮質(zhì),舊皮質(zhì)占據(jù)整個(gè)大腦皮質(zhì)的10%,新皮質(zhì)占大腦皮質(zhì)的90%,本文所指大腦皮質(zhì)主要是指新皮質(zhì),一般由外向內(nèi)均可分為六層結(jié)構(gòu)即分子層、外顆粒層、外錐體細(xì)胞層、內(nèi)顆粒層、內(nèi)錐體細(xì)胞層、多形層。有研究表明[10],對(duì)缺血敏感性高低依次為:神經(jīng)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞。本文前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示大腦皮質(zhì)各層中對(duì)缺血性損傷敏感的部位除了皮質(zhì)外顆粒層和皮質(zhì)內(nèi)錐體層以外,可能還有一個(gè)很重要的部位就是扣帶回皮質(zhì)層。所以選擇了皮質(zhì)外顆粒層、皮質(zhì)內(nèi)錐體層以及扣帶回皮質(zhì)層三個(gè)部位研究探索京尼平苷酸對(duì)大鼠腦缺血損傷的保護(hù)作用機(jī)制。

        結(jié)果顯示,京尼平苷酸可顯著降低模型大鼠海馬CA1區(qū)、皮質(zhì)扣帶回、皮質(zhì)外顆粒層、皮質(zhì)內(nèi)椎體層的神經(jīng)元丟失情況,改善神經(jīng)元變性。以上結(jié)果表明,京尼平苷酸對(duì)慢性腦缺血引起的神經(jīng)損傷具有較好的神經(jīng)保護(hù)作用。但是對(duì)于京尼平苷酸保護(hù)神經(jīng)元的具體作用機(jī)制,有待深入研究。

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        Study of Neuroprotection of Geniposidic Acid on Ischemic Brain Injury of Rat

        HUANG Jia-ju,YAN Li,OUYANG Chang-han

        (SchoolofPharmacy,HubeiUniversityofScienceandTechnology,XianningHubei437100,China)

        Objective To study the protective effect of oral administration of geniposidic acid on ischemic brain injury in rats. Methods A total of 40 SD rats were randomly divided into one of four groups in equal numbers (n = 10): sham operation group,cerebral ischemia model group,geniposidic acid group and Anli Shen group.Morris water maze test was used to evaluate the learning and memory ability of rats.HE staining was used to observe the changes of neuronal cells in hippocampal CA1 region,cortical pyramidal layer,cingulate cortex and extracorporeal granule layer.Results Morris water maze showed that the mean escape latency was (31.81±9.51)s in sham operation group and(87.21±12.18)s in model group.The mean escape latency of the geniposidic acid group was (45.48±15.04)s and significantly shorter than that of the model group(P<0.01).The total number of neurons in the brain of the HE staining model was significantly decreased,and the number of degenerated neurons and degeneration rate was increased significantly(P<0.01).Compared with the model group,the geniposidic acid group number of neurons in the CA1 region,the cingulate zone,the outer granular layer and the inner cone layer significantly increased,and the number of deformed neurons and degeneration rate were decreased significantly(P<0.01).There was no significant difference between the other groups(P> 0.05).Conclusion Geniposidic acid can improve ischemic brain injury in rats and reduce ischemic necrosis of cerebral cortex and hippocampal neurons in rats with ischemic brain injury.

        Geniposidic acid;Chronic cerebral ischemia;Cerebral cortex;Neuroprotection

        湖北省衛(wèi)計(jì)委面上項(xiàng)目(WJ2017M248);國(guó)家級(jí)創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目(201410927002)

        R-332

        A

        2095-4646(2017)02-0093-05

        10.16751/j.cnki.2095-4646.2017.02.0095

        2016-12-03)

        **通訊作者,E-mail:176788542@qq.com

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