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        中藥蒲黃對急性脊髓損傷大鼠模型傷后行為能力的影響

        2019-04-06 09:37:52朱文瀟王向陽曹向陽崔宏勛
        關(guān)鍵詞:劑量

        孔 亮,朱文瀟,劉 蓓,王向陽,韓 志,楊 磊,曹向陽,崔宏勛

        脊髓損傷是一種引起損傷平面以下運(yùn)動感覺功能一定程度喪失的神經(jīng)性疾病。目前缺乏特效的治療手段,臨床上廣泛采用的是傷后早期手術(shù)減壓、甲強(qiáng)龍激素沖擊療法、物理治療等[1-3]。有研究表明,香蒲科植物蒲黃對脊髓損傷具有一定的神經(jīng)保護(hù)作用[4-5]。本研究探討中藥蒲黃對急性脊髓損傷大鼠模型神經(jīng)功能恢復(fù)的影響,旨在為脊髓損傷的藥物治療提供參考依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 實(shí)驗(yàn)動物 50只SPF級雌性SD大鼠[許可證號:SCXK(湘)2016-0002;批號:43004700056215],5周齡,體質(zhì)量(235±15)g,購自湖南萊克斯景達(dá)實(shí)驗(yàn)動物有限公司。將所有大鼠置于室溫22℃~24℃、濕度50%~60%的自然光照環(huán)境中,進(jìn)食飲水自由。

        1.2 實(shí)驗(yàn)方法

        1.2.1 建立急性脊髓損傷模型 采用Allen's法。首先配置體積分?jǐn)?shù)為10%的水合氯醛溶液,以300 mg/kg的劑量進(jìn)行腹腔注射。麻醉成功后碘伏消毒,于胸背部正中顯露T9~T12椎板,行T10~T11全椎板、T9和T12鄰近椎板切除,暴露硬脊膜,以鉗夾固定T9和T12棘突。將底部為凹面的塑料墊片覆蓋于T10~T11硬脊膜上,以避免二次損傷。取一10 g不銹鋼棒,從高10 cm處自由落下,擊打在所覆蓋的墊片上,造成大鼠急性脊髓損傷。若擊打后大鼠出現(xiàn)迅速搖尾反應(yīng),雙后肢及軀體回縮撲動,表明撞擊成功;觀察術(shù)后相應(yīng)節(jié)段脊髓,均表現(xiàn)出明顯的瘀血及水腫(圖1)。沖洗傷口并依次縫合硬脊膜、椎旁肌肉、筋膜和皮膚。肌注青霉素鈉10萬U(2次/d,3 d)以避免感染。術(shù)后大鼠單籠飼養(yǎng)于相同環(huán)境中,術(shù)后4 h通過按摩膀胱行輔助排尿,此后每天輔助排尿2次,直到重新建立膀胱反射。

        1.2.2 分組處理 隨機(jī)選取10只大鼠僅行椎板切除而不損傷脊髓,作為A組。其余40只造模成功的大鼠經(jīng)計(jì)算機(jī)隨機(jī)分為B、C、D、E組,每組10只。造模成功后即開始灌胃,1次/d,維持5周,其中A、B組給予生理鹽水,C、D、E組分別按照1、5、10 g/kg的劑量標(biāo)準(zhǔn)給予蒲黃水煎液灌胃。

        圖1 大鼠脊髓損傷造模后脊髓T10~T11節(jié)段呈明顯瘀血水腫

        具體藥物配制方法:以白細(xì)布將生蒲黃(產(chǎn)地江蘇,由河南省洛陽正骨醫(yī)院藥劑科提供)按照低劑量(1 g/kg)、中劑量(5 g/kg)、高劑量(10 g/kg)包好,分別加蒸餾水100 mL文火煎煮30 min,留濾液,重復(fù)2次,將濾液混合后置于量杯中,加水稀釋至20 mL。在pH計(jì)(英國Jenway公司3510型)監(jiān)測下緩慢加入0.1 mol/L NaOH溶液,調(diào)整pH值至7~8后冷藏備用。

        1.3 觀察指標(biāo)

        將大鼠放入便于觀察的容器中,敲擊側(cè)壁,使其爬行,觀察髖、膝、踝3處關(guān)節(jié)活動狀況。按照Basso Beattie Bresnahan(BBB)評分[6]評估大鼠脊髓損傷后運(yùn)動功能,0~7分為單一關(guān)節(jié)小幅度運(yùn)動或無負(fù)重狀態(tài)下爪面朝地,8~13分為后肢不協(xié)調(diào)運(yùn)動,14~21分為移動時前后肢具有一定協(xié)調(diào)性。造模成功后1 d開始進(jìn)行首次評價,此后每周評價1次,持續(xù)5周。每次評價均由2名掌握BBB評分方法但未了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康募胺纸M方法的研究人員完成,取平均分為最終分值。

        1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

        采用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,同一時相點(diǎn)各組比較采用單因素方差分析,組間兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn),每組造模后不同時相點(diǎn)比較采用重復(fù)測量的方差分析,P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

        2 結(jié)果

        造模后1~7 d,B、C、D、E組均未發(fā)現(xiàn)任何下肢活動;14 d觀察到D、E組大鼠后肢出現(xiàn)輕微活動,D、E兩組BBB評分分別與A、B 2組比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);造模后21 d,C組出現(xiàn)后肢輕微活動,D、E兩組活動能力進(jìn)一步提高;造模后28 d,B組開始出現(xiàn)關(guān)節(jié)輕微活動,D、E兩組關(guān)節(jié)功能恢復(fù)較好,且E組可在非承重情況下爪面著地;造模后35 d,B、C兩組評分差異并無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),C組運(yùn)動情況未得到明顯改觀。D組、E組肢體功能進(jìn)一步改善,偶見D組非承重狀態(tài)下爪面著地,E組出現(xiàn)后肢協(xié)調(diào)運(yùn)動(P<0.05)。造模后不同時相點(diǎn)各組BBB評分見表1。

        3 討論

        3.1 脊髓損傷后的繼發(fā)性損傷機(jī)制

        Merli等[7]指出,創(chuàng)傷后機(jī)體于72 h內(nèi)達(dá)到高凝狀態(tài),并維持7~10 d。這種高凝狀態(tài)很可能導(dǎo)致神經(jīng)組織細(xì)胞缺血性改變,阻礙神經(jīng)細(xì)胞修復(fù),引發(fā)細(xì)胞自噬、炎癥反應(yīng)等機(jī)制[8-9],以致于更大范圍的神經(jīng)變性壞死,引起損害更重、影響更深遠(yuǎn)的繼發(fā)性損傷反應(yīng),進(jìn)而導(dǎo)致脊髓損傷區(qū)域同側(cè)肢體的運(yùn)動障礙,嚴(yán)重影響機(jī)體的自主行為活動。

        Yick等[10]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,C3及T1、T11的半橫斷損傷均可導(dǎo)致Clarker核神經(jīng)元的異常死亡,引起脊髓小腦束繼發(fā)性損傷;其中T1和T11損傷導(dǎo)致L1節(jié)段在5~10 d時最先出現(xiàn)Clarke核神經(jīng)元死亡,損傷20 d后這一狀況會逐漸減緩,至傷后40 d左右,脊髓小腦束繼發(fā)性損傷終止。故本研究設(shè)計(jì)建立大鼠T10~T11脊髓橫斷損傷模型,并將觀察周期限定在40 d以內(nèi),在這一時間范圍內(nèi)測定的BBB評分在一定程度上可被認(rèn)為是觀察對象的結(jié)局。

        表1 蒲黃溶液處理組與對照組脊髓損傷模型大鼠造模后BBB評分比較(±s,n=10,分)

        表1 蒲黃溶液處理組與對照組脊髓損傷模型大鼠造模后BBB評分比較(±s,n=10,分)

        注:BBB評分:Basso Beattie Bresnahan評分;*:與A組比較,P <0.05;#:與B組比較,P <0.05A組:假手術(shù)對照組;B組:生理鹽水對照組;C組:低劑量組;D組:中劑量組;E組:高劑量組

        組別A組B組C組D組E組1 d 17.4±0.5 0.0±0.0*0.0±0.0*0.0±0.0*0.0±0.0*7 d 20.6±0.8 0.0±0.0*0.0±0.0*0.0±0.0*0.0±0.0*14 d 21.0±0.6 0.0±0.0*0.0±0.0*1.0±0.9*#0.6±0.5*#21 d 21.0±0.6 0.0±0.0*1.4±0.5*#3.4±1.4*#3.4±1.0*#28 d 21.0±0.6 0.4±0.5*2.4±0.5*5.0±1.8*#7.4±3.0*#35 d 21.0±0.6 0.4±0.5*3.0±0.6*6.6±1.4*#9.4±3.6*#F值29.794 0.487 5.905 51.501 34.120 P值0.001 0.781 0.003 0.001 0.001

        3.2 蒲黃的藥物作用及其治療脊髓傷后繼發(fā)性損傷的機(jī)制

        傳統(tǒng)中藥蒲黃具有止血和消腫化瘀的功效,近年來有研究證實(shí),炮制后的蒲黃炭可明顯縮短小鼠活化部分凝血活酶時間(activated partial prothrombin time,APTT),而生蒲黃則可顯著延長小鼠APTT,大劑量下可促進(jìn)纖維蛋白溶解[11],改善脊髓損傷導(dǎo)致的機(jī)體高凝狀態(tài),為神經(jīng)細(xì)胞的修復(fù)清除障礙。此外,Wang等[4]還發(fā)現(xiàn)中藥蒲黃可有效降低脊髓損傷組織中LC3、Beclin-1、mTOR和Akt的蛋白濃度,從而抑制細(xì)胞的自噬和免疫反應(yīng)。

        3.3 炮制工藝對蒲黃藥物作用的影響

        作為傳統(tǒng)中藥,蒲黃最初僅以生蒲黃直接入藥和焙至微黃服用2種方法,后又出現(xiàn)蒲黃炭的炮制工藝[12]。周習(xí)等[13]通過色譜法和動物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)生蒲黃相較于蒲黃炭具有更優(yōu)的活血作用,可明顯改善血液循環(huán)。本研究采用的蒲黃水煎液是以生蒲黃的傳統(tǒng)炮制方法制備,能夠最大限度地發(fā)揮蒲黃的抗凝作用,加速脊髓損傷及其鄰近區(qū)域的血液微循環(huán),促進(jìn)大鼠模型的傷后恢復(fù)。

        3.4 蒲黃對急性脊髓損傷大鼠模型傷后行為能力的影響

        本實(shí)驗(yàn)中大鼠在脊髓損傷造模后均失去后肢活動能力,而中、高劑量組大鼠在2周后率先出現(xiàn)后肢關(guān)節(jié)的輕微活動,低劑量組在3周后也出現(xiàn)該跡象,生理鹽水對照組4周時方有輕微的后肢活動。損傷后第5周,高劑量組中部分個體可進(jìn)行后肢掌面的承重活動,中劑量組中最好者可達(dá)到非承重狀態(tài)下的掌面觸地,兩組均明顯優(yōu)于僅一兩個關(guān)節(jié)可輕微活動的生理鹽水對照組。而低劑量組整體結(jié)果與生理鹽水對照組間的差異雖不顯著,但個別大鼠可恢復(fù)至三個關(guān)節(jié)的輕微活動。在王衛(wèi)國等[14]的研究中,使用低劑量蒲黃的試驗(yàn)組第五周即發(fā)現(xiàn)與對照組存在顯著性差異。而本研究中C組與生理鹽水對照組差異始終無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,推測可能是由于給藥方式不同,灌胃相比于腹腔注射更貼近于患者實(shí)際使用場景,后期應(yīng)進(jìn)行更大樣本試驗(yàn)或針對蒲黃的吸收機(jī)制進(jìn)行探究。總之,注射蒲黃實(shí)驗(yàn)組大鼠在起始恢復(fù)時間和最終功能評價方面均優(yōu)于生理鹽水對照組,且隨劑量升高,表現(xiàn)更佳,二者與蒲黃注射液的濃度亦可能存在正相關(guān)關(guān)系,這些結(jié)果提示,中藥蒲黃在促進(jìn)脊髓功能恢復(fù)和阻止脊髓損傷范圍擴(kuò)大方面可能起到顯著的治療作用。

        3.5 不足之處

        脊髓損傷的恢復(fù)涉及凝血機(jī)制、細(xì)胞自噬機(jī)制、免疫機(jī)制等[15-17],僅凝血機(jī)制尚不能完全解釋脊髓恢復(fù)的全過程;而在實(shí)驗(yàn)后期,大鼠行為能力的恢復(fù)受康復(fù)運(yùn)動因素正反饋?zhàn)饔玫挠绊慬18],其作用大小尚未可知,可能會對結(jié)果造成一定偏倚;本研究亦未考慮不同產(chǎn)地來源的蒲黃有效成分可能存在差異以及大鼠樣本量帶來的偏倚。總之,本次研究從動物實(shí)驗(yàn)角度初步論證蒲黃對于急性脊髓損傷的治療作用,為脊髓損傷的藥物治療選擇提供基礎(chǔ)研究依據(jù)。

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