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        熄風(fēng)膠囊對(duì)匹羅卡品致癇大鼠電壓門控性鈉通道功能的影響*

        2019-10-24 07:09:44路巖莉房艷艷李新民馬莉婷韓耀巍
        天津中醫(yī)藥 2019年10期
        關(guān)鍵詞:差異模型

        路巖莉,房艷艷,李新民,孫 丹,馬莉婷,韓耀巍

        (1.天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院,天津 300193;2.山東省臨沂市中醫(yī)醫(yī)院,臨沂 276002)

        電壓門控性鈉通道(VGSC)是細(xì)胞動(dòng)作電位產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),其結(jié)構(gòu)和功能異常參與癲癇的發(fā)病機(jī)制,因此調(diào)節(jié)VGSC功能成為許多抗癲癇藥物的作用機(jī)制,如卡馬西平(CBZ)、奧卡西平(OXC)等[1]。本實(shí)驗(yàn)將從氯化鋰—匹羅卡品致癇大鼠海馬VGSC的功能入手,通過全細(xì)胞膜片鉗觀察中藥復(fù)方制劑熄風(fēng)膠囊對(duì)其影響。

        1 材料

        1.1 動(dòng)物 13日齡無特定病原體級(jí)健康雄性Sprague Dawley(SD)大鼠 60 只,體質(zhì)量(45±10)g,由中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供[許可證號(hào) SCXK-(軍)2013-004],適應(yīng)性喂養(yǎng)3 d后開始實(shí)驗(yàn)。

        1.2 主要藥品及儀器 氯化鋰(批號(hào)115K1308,100g/瓶,美國Sigma公司)、鹽酸匹羅卡品(批號(hào)066k1730,5g/瓶,美國 Sigma公司)、熄風(fēng)膠囊(批號(hào)為津Z0252號(hào),0.33g/粒,天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院杏林藥廠。藥物組成:紫河車、石菖蒲、天麻、川芎、全蝎、白僵蠶、蜈蚣、白礬、郁金等)、EPC-10型膜片鉗放大器(德國HEKA公司)、MP285R型微電極推進(jìn)器(美國Sutter公司)、P-97型微電極拉制儀(美國Sutter公司)等。

        2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的分組及處理

        2.1 造模 將60只大鼠隨機(jī)分成兩大組,空白組10只,其余50只用于建模。腹腔注射127 mg/kg氯化鋰,18 h后腹腔注射1 mg/kg硫酸阿托品,30 min后分兩次腹腔注射30 mg/kg匹羅卡品,大鼠出現(xiàn)癲癇持續(xù)狀態(tài)1 h后,再給予腹腔注射10 mg/kg地西泮以止抽,必要時(shí)可重復(fù)注射1~2次,直到癇性發(fā)作被完全控制[2]。

        2.2 分組 47只造模成功大鼠隨機(jī)選出40只分為4組,每組10只,分別為模型組、熄風(fēng)膠囊高劑量治療組(熄高組)、熄風(fēng)膠囊中劑量治療組(熄中組)和熄風(fēng)膠囊低劑量治療組(熄低組)。

        2.3 處理 熄高組、熄中組和熄低組大鼠,分別每天上午灌胃熄風(fēng)膠囊 0.33、0.66 和 0.99 g 濃縮劑2 mL 1次;模型組和空白組大鼠,分別每天上午灌胃生理鹽水2 mL 1次。共持續(xù)60 d。

        3 實(shí)驗(yàn)方法

        大鼠斷頭取腦,在孵育液中分離出海馬并切成400μm厚的腦片,加入蛋白酶在30℃下消化30 min后用孵育液洗腦片3次,放入盛有氧飽和標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞外液的離心管內(nèi),用Pasteur吸管輕輕吹打,靜止約2 min,取上部的細(xì)胞懸液加入含標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞外液的灌注槽內(nèi),約15 min后細(xì)胞貼壁于涂布多賴氨酸的圓形蓋玻片上,即進(jìn)行全細(xì)胞膜片鉗記錄。

        本實(shí)驗(yàn)記錄電極選用軟質(zhì)玻璃毛坯,經(jīng)P-97拉制儀拉制后拋光,尖端直徑為1~2μm,充灌電極內(nèi)液后電極阻抗約為2~8 MΩ。記錄在室溫(2~24℃)下進(jìn)行,采用EPC-10膜片鉗放大器記錄膜電流,通過Pulse軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置、數(shù)據(jù)的采集和刺激的施加,采樣頻率為10 kHz,濾波頻率為2.9 kHz。采樣后將數(shù)據(jù)存貯在硬盤,以供測(cè)量和分析。

        4 統(tǒng)計(jì)分析

        使用Graphpad Prism 6.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和作圖。計(jì)量資料均值采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行描述,多組比較采用單因素方差分析,組間兩兩比較用SNK檢驗(yàn);P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

        5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        5.1 熄風(fēng)膠囊對(duì)IE大鼠SRS的影響 本實(shí)驗(yàn)采用氯化鋰-匹羅卡品癲癇動(dòng)物模型,造模成功率為94%。在造模及隨后60 d灌胃過程中,致癇大鼠均出現(xiàn)了癲癇慢性期的行為學(xué)改變,即癲癇持續(xù)狀態(tài)后15 d到60 d內(nèi)出現(xiàn)反復(fù)自發(fā)性發(fā)作(SRS)。如表1所示,空白組未見SRS發(fā)作,其余各實(shí)驗(yàn)組均有SRS發(fā)作。與模型組比較,熄高組、熄中組和熄低組SRS發(fā)作次數(shù)均低于模型組,差異有顯著性(F=19.538 1,P=0.00)。在熄風(fēng)膠囊治療組中,隨劑量增加SRS發(fā)作次數(shù)逐漸減少,其中熄高組和熄低組相比有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05),而熄高組和熄中組、熄中組和熄低組之間均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

        5.2 大鼠海馬神經(jīng)元鈉通道功能電生理學(xué)檢測(cè)

        5.2.1 電流-電壓曲線 細(xì)胞膜電位鉗制在-90 mV,從-80 mV到+100 mV,以5 mV的幅度遞增給予細(xì)胞去極化刺激,可激發(fā)一系列鈉電流。經(jīng)細(xì)胞膜電容標(biāo)化后,兩組均約-60 mV時(shí)出現(xiàn)內(nèi)向電流,即鈉通道開始激活。內(nèi)向電流達(dá)到峰值時(shí)提示鈉通道開放到最大程度,流入細(xì)胞內(nèi)的鈉離子濃度最高。以不同膜電位為橫軸,該膜電位下的鈉電流峰值為縱軸,繪制鈉通道的電流-電壓曲線(見圖1A)??v坐標(biāo)鈉電流的波幅峰值均經(jīng)過標(biāo)化,分別與相應(yīng)的測(cè)試脈沖電壓對(duì)應(yīng),對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(見表2)。

        表1 熄風(fēng)膠囊對(duì)各組大鼠SRS的影響Tab.1 Effect of Xifeng Capsuleon SRSin ratsof each group

        表1 熄風(fēng)膠囊對(duì)各組大鼠SRS的影響Tab.1 Effect of Xifeng Capsuleon SRSin ratsof each group

        注:與模型組比較,*P<0.05。

        組別 動(dòng)物數(shù) SRS發(fā)作次數(shù)(次)空白組 10 0模型組 10 29.60±2.69熄高組 10 15.73±1.58*熄中組 10 17.07±2.40*熄低組 10 18.60±2.16*

        從電流-電壓曲線可見,各治療組的曲線較模型組顯著上移,但鈉電流的激活閾電位沒有明顯變化(均在約-60 mV);從鈉電流平均峰值圖可以直觀的看出,各治療組均有減小鈉電流的作用。從表2中可以看出各組鈉通道電流-電壓曲線峰值電流相比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(F=23.89,P=0.00),其中與空白組相比較,模型組和熄低組差異有顯著性(P<0.01),而與熄高組和熄中組比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05);與模型組相比,治療組電流均下降,其中熄高組和熄中組差異有顯著性(P<0.01),熄低組有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05);各中藥治療組之間,熄高組和熄中組相比有隨劑量增加而電流下降趨勢(shì),但無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),而熄高組、熄中組分別與熄低組相比差異有顯著性(P<0.01)。

        5.2.2 激活曲線 在電壓鉗制模式下,把初始電壓鉗制在-90 mV,預(yù)置-120 mV超極化電壓200 ms,隨后給予-80 mV至+100 mV的躍階指令電壓刺激,步幅為5 mV,每個(gè)電壓指令的作用時(shí)程為50 ms。記錄到的這一系列指令電壓激活的內(nèi)向電流,以電導(dǎo)值與最大電導(dǎo)值的比值(G/Gmax)及對(duì)應(yīng)膜電位繪制出兩組鈉通道的激活曲線(見圖1B)??v坐標(biāo)鈉電流的波幅峰值均經(jīng)過標(biāo)化,分別與相應(yīng)的測(cè)試脈沖電壓對(duì)應(yīng),對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(見表3)。

        表2 電流-電壓曲線峰值電流比較Tab.2 Comparison of peak current on current-voltage curve

        表2 電流-電壓曲線峰值電流比較Tab.2 Comparison of peak current on current-voltage curve

        注:與空白組比較,*P<0.05;與模型組比較,#P<0.05。

        組別 例數(shù) 峰值電流(pA/pF)空白組 10 -229.06±26.01模型組 10 -319.70±28.24*熄高組 10 -225.13±31.70#熄中組 10 -243.55±23.74#熄低組 10 -289.25±23.33*#

        表3 鈉通道激活參數(shù)比較Tab.3 Com parison of sodium channel activation parameters

        表3 鈉通道激活參數(shù)比較Tab.3 Com parison of sodium channel activation parameters

        注:與空白組比較,*P<0.05;與模型組比較,#P<0.05。

        組別 動(dòng)物數(shù) V1/2(mV) k(G/Gmax)空白組 10 -55.11±2.06 4.501±0.85模型組 10 -58.95±1.97* 4.150±0.80*熄高組 10 -55.77±2.87# 5.463±1.11#熄中組 10 -55.73±1.68# 3.932±0.67#熄低組 10 -55.28±2.38# 5.001±1.24#

        對(duì)表3所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析示各組V1/2值(F=5.04,P=0.001 9)和 K 值(F=4.27,P=0.0052)比較差異有顯著性。其中與空白組相比較,模型組差異有顯著性(P<0.01),而與熄高組、熄中組和熄低組比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05);與模型組相比,治療后激活閾值上升,熄高組和低中組有顯著性差異(P<0.01),熄中組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)(P<0.05);各中藥治療組之間,隨劑量升高電流有下降趨勢(shì),提示治療后激活閾值有上升趨勢(shì),但各治療組間無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

        5.2.3 失活曲線 在電壓鉗制的模式下,把初始電壓鉗制在-90 mV,先給予從-120到40 mV躍階指令電壓刺激,步幅為5 mV,刺激波寬1 000 ms;隨后再施以-90到0 mV,步幅為5 mV,時(shí)程為50 ms的測(cè)試脈沖刺激。記錄兩組測(cè)試脈沖下鈉通道電流,以電流峰值與最大電流峰值的比值(I/Imax),與所對(duì)應(yīng)的條件刺激脈沖電壓繪制出鈉通道的穩(wěn)態(tài)失活曲線(見圖1C)??v坐標(biāo)鈉電流的波幅峰值均經(jīng)過標(biāo)化,分別與相應(yīng)的測(cè)試脈沖電壓對(duì)應(yīng),對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(見表4)。

        對(duì)表4所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析示各組V1/2值(F=17.28,P=0.00)和 K 值(F=57.32,P=0.00)相比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。其中與空白組相比較,各組均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.01);與模型組相比,治療后失活閾值下降,各中藥治療組有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.01);各中藥治療組之間,總體上隨劑量升高失活閾值有下降趨勢(shì),提示治療有效,但各治療組間無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

        表4 鈉通道失活參數(shù)比較Tab.4 Com parison of sodium channel inactivation parameters

        表4 鈉通道失活參數(shù)比較Tab.4 Com parison of sodium channel inactivation parameters

        注:與空白組比較,*P<0.01;與模型組比較,#P<0.01。

        組別 例數(shù) V1/2(mV) k(G/Gmax)空白組 10 -51.41±0.80 6.24±0.31模型組 10 -63.09±1.87* -5.85±0.26*熄高組 10 -55.78±2.45*# 8.18±0.53*#熄中組 10 -55.10±2.05*# 7.47±0.53*#熄低組 10 -57.89±2.50*# 8.04±0.50*#

        5.2.4 失活后恢復(fù)曲線 細(xì)胞靜息狀態(tài)下膜電位鉗制于-90 mV,運(yùn)用雙脈沖刺激方法記錄這一系列失活后再次激活的內(nèi)向電流,即電壓依賴性鈉通道的失活后恢復(fù)電流,以鈉電流條件刺激電壓和測(cè)試電壓均間間隔t作圖繪制失活后的恢復(fù)曲線(見圖1D),并用指數(shù)方程 I/Imax=1-exp(-t/τ)擬合曲線,得出的大鼠錐體神經(jīng)元鈉通道電流失活后恢復(fù)的時(shí)間常數(shù)(τ)(見表 5)。

        表5 各組鈉通道恢復(fù)時(shí)間常數(shù)比較Tab.5 Com parison of recovery time constantsof sodium channels in each group

        表5 各組鈉通道恢復(fù)時(shí)間常數(shù)比較Tab.5 Com parison of recovery time constantsof sodium channels in each group

        注:與空白組比較,*P<0.05;與模型組比較,#P<0.05。

        組別 例數(shù) τ(ms)空白組 10 1.86±0.21模型組 10 1.36±0.15*熄高組 10 2.55±0.43*#熄中組 10 2.37±0.40*#熄低組 10 2.44±0.42*#

        對(duì)表5所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析示各組鈉通道恢復(fù)時(shí)間常數(shù)相比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(F=19.67,P=0.00)。其中與空白組相比較,各組均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.01);與模型組相比,治療后恢復(fù)時(shí)間明顯延長,各中藥治療組有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.01);各中藥治療組之間,總體上隨劑量升高恢復(fù)時(shí)間有延長趨勢(shì),提示治療有效,但各治療組間無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

        6 討論

        電壓門控性鈉通道(VGSC)存在三種功能狀態(tài):開放/被激活,靜息/關(guān)閉和失活/被滅活。VGSC開放引起去極化內(nèi)向電流是動(dòng)作電位產(chǎn)生和傳遞的基礎(chǔ)[3-4],是苯妥英鈉、CBZ、OXC、拉莫三嗪等多種抗癲癇藥物(AEDs)在海馬神經(jīng)元的作用靶點(diǎn)。VGSC的密度、分布、分子結(jié)構(gòu)和功能的改變,導(dǎo)致AEDs敏感性下降,影響了鈉通道的激活、失活、失活后恢復(fù)或電流的幅度,最終引起了神經(jīng)元的興奮性改變,從而造成了多種AEDs的對(duì)癲癇發(fā)作不敏感[5]。

        本院馬融教授根據(jù)“久病必虛”“久病入腎”理論,指出腎精虧虛為致癇之本,治宜“益腎填精、豁痰熄風(fēng)”,基于此而研制了熄風(fēng)膠囊,方中紫河車益腎填精,補(bǔ)腦益智;天麻平肝潛陽、熄風(fēng)止痙,辛潤不燥,配以石菖蒲辛香避穢、豁痰開竅;全蝎、僵蠶以搜風(fēng)剔痰逐瘀;川芎行氣活血;白金丸行氣除痰。諸藥合用,標(biāo)本兼顧,扶正祛邪以治癇病頑疾,且前期臨床研究證實(shí)熄風(fēng)膠囊是一種治療小兒癲癇有效的中藥復(fù)方制劑[6-7]。基礎(chǔ)研究方面,通過對(duì)氯化鋰-匹羅卡品動(dòng)物模型的研究,發(fā)現(xiàn)熄風(fēng)膠囊能夠減輕海馬損傷[8]。本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)采用熄風(fēng)膠囊干預(yù)治療氯化鋰-匹羅卡品癲癇動(dòng)物模型可以減少SRS發(fā)作,且隨劑量增加SRS發(fā)作次數(shù)逐漸減少,其中熄風(fēng)膠囊高劑量和低劑量治療相比有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

        本實(shí)驗(yàn)通過全細(xì)胞膜片鉗技術(shù)檢測(cè)大鼠海馬神經(jīng)元細(xì)胞VGSC功能變化,從電流-電壓曲線可見,各治療組的曲線較模型組顯著上移,但鈉電流的激活閾電位沒有明顯變化,各治療組均有減小鈉電流的作用。與空白組相比較,模型組和熄低組有顯著性差異,而與熄高組和熄中組比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;與模型組相比,治療組電流均下降,其中熄高組和熄中組有顯著性差異,熄低組有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,均提示熄風(fēng)膠囊治療有效,能降低異常增高的鈉電流,尤其是熄高組和熄中組鈉電流與空白組相近,即接近于正常;各中藥治療組之間,有隨劑量增加而電流下降趨勢(shì),熄高組和熄中組相比無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,而兩者分別與熄低組相比有顯著性差異,提示在對(duì)鈉電流影響方面,熄高組和熄中組療效相似,提示在臨床治療上其療效與劑量呈非線性關(guān)系。

        從激活曲線和失活曲線可以看出與模型組相比,各中藥治療組激活閾值上升、失活閾值下降,因此整個(gè)錐體細(xì)胞不易啟動(dòng)動(dòng)作電位,導(dǎo)致其海馬神經(jīng)元的興奮性下降,進(jìn)而達(dá)到控制反復(fù)癲癇發(fā)作的目的,這與CBZ和拉莫三嗪[9]等可通過快速失活和慢速失活以終止動(dòng)作電位達(dá)到控制癲癇發(fā)作相一致。各中藥治療組總體上隨劑量升高激活閾值有下降趨勢(shì)、失活閾值有上升趨勢(shì),但無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

        從失活后恢復(fù)曲線可以看出與模型組相比,熄風(fēng)膠囊治療后恢復(fù)時(shí)間明顯延長,即延長不應(yīng)期,使其不易再次被激活,從而抑制放電擴(kuò)散和促使發(fā)作放電終止[10]。各熄風(fēng)膠囊治療組之間,總體上隨劑量升高恢復(fù)時(shí)間有延長趨勢(shì),但組間無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

        本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)熄風(fēng)膠囊通過減少VGSC電流,增強(qiáng)VGSC失活,抑制失活后的恢復(fù),延長恢復(fù)時(shí)間來達(dá)到降低VGSC異?;罨淖饔?,從而降低癲癇反復(fù)自發(fā)性發(fā)作,這可能是其作用機(jī)制之一。但是從激活曲線、失活曲線和失活后恢復(fù)曲線來看,熄風(fēng)膠囊各治療組間治療差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,從另一方面證實(shí)了中藥多途徑、多靶點(diǎn)的特點(diǎn),其他作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

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