及曉夢(mèng) 龍華君 劉 雨 張珊珊 帥文昊 楊 穎 伍大華
(1.湖南中醫(yī)藥大學(xué),湖南 長(zhǎng)沙 410208;2.湖南省中醫(yī)藥研究院附屬醫(yī)院,湖南 長(zhǎng)沙410006)
缺血性腦血管?。↖CD)約占全部腦血管疾病的60%~80%[1]。缺血性中風(fēng)后阻礙腦組織血液供應(yīng)情況,神經(jīng)元因缺血缺氧發(fā)生炎癥水腫、變性以致壞死,最終導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)信息傳遞功能、整合功能受到破壞甚至缺失。內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞(NSCs)主要分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少量少突膠質(zhì)細(xì)胞,具有高度增殖、自我更新以維持自身數(shù)目恒定的能力,在神經(jīng)發(fā)育和修復(fù)受損神經(jīng)中發(fā)揮重要的作用[2-3],被認(rèn)為是修復(fù)損傷的基礎(chǔ)[4]?,F(xiàn)已證明,在成年哺乳動(dòng)物中,嗅球、大腦皮質(zhì)、紋狀體、海馬齒狀回、室管膜下區(qū)、側(cè)腦室下區(qū)、脊髓、視網(wǎng)膜等部位均存在NSCs[5-6]。各項(xiàng)研究表明,成年人大腦內(nèi)NSCs保持靜止?fàn)顟B(tài)[7],在缺血性中風(fēng)等急性損傷因素的影響下,機(jī)體自身的NSCs可被激活,并在多種細(xì)胞因子、基因的調(diào)控下發(fā)生增殖、分化等,進(jìn)而遷移至神經(jīng)受損區(qū)域,替換損傷壞死的神經(jīng)元,發(fā)揮其代償和修復(fù)功能[8-9]。
柔肝通絡(luò)湯是湖南省名老中醫(yī)周慎教授通過(guò)總結(jié)數(shù)十年的臨床經(jīng)驗(yàn),所創(chuàng)制的治療中風(fēng)的經(jīng)驗(yàn)方。臨床證明該方具有改善中風(fēng)患者神經(jīng)功能、減少后遺癥,降低致殘率、改善生活質(zhì)量等作用[10]。故本實(shí)驗(yàn)擬通過(guò)大腦中動(dòng)脈阻塞(MCAO)所致缺血再灌注模型,檢測(cè)各組各時(shí)間點(diǎn)內(nèi)大鼠腦組織BrdU、BrdU/NeuN、Br?dU/GFAP陽(yáng)性細(xì)胞數(shù),觀察柔肝通絡(luò)湯對(duì)缺血性腦損傷大鼠內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞增殖和分化的影響,探討其治療腦卒中的潛在作用途徑。
1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 120只健康SD雄性大鼠,體質(zhì)量250~300 g,鼠齡為8周,購(gòu)自湖南斯萊克景達(dá)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司,許可證號(hào):SYXK(湘)2015-0003。飼養(yǎng)于湖南省中醫(yī)藥研究院中藥研究所SPF級(jí)實(shí)驗(yàn)室,室溫18~20℃,濕度65%~70%,自由飲水進(jìn)食。適應(yīng)性進(jìn)食1周后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
1.2 試藥與儀器 柔肝通絡(luò)湯組方:制首烏15 g,桑椹15 g,枸杞子30 g,丹參30 g,葛根30 g,當(dāng)歸尾10 g,赤芍10 g,地龍10 g,山楂10 g。藥材均購(gòu)自湖南省中醫(yī)藥研究院附屬醫(yī)院,熬制成膏狀(含生藥2 g/mL)備用。10%水合氯醛、4%多聚甲醛、5-溴脫氧尿嘧啶核苷(BrdU粉末)(武漢BOSTER公司)、Anti-BrdU Mouse mAb、Anti-GFAP Rabbit pAb、Anti-NeuN Rabbit pAb、CY3標(biāo)記驢抗兔IgG、Alexa488標(biāo)記山羊抗小鼠IgG(武漢Servicebio公司)。RM2016病理切片機(jī)(上海徠卡儀器有限公司)、YD-A組織攤片機(jī)(浙江省金華市益迪醫(yī)療設(shè)備有限公司)、NIKON ECLIPSE TI-SR倒置熒光顯微鏡(日本尼康)、TYXH-II渦旋混合器(天悅電子)。
1.3 分組與給藥 120只大鼠隨機(jī)進(jìn)行編號(hào)并分成4組,即空白組、假手術(shù)組、模型組、柔肝通絡(luò)湯組,根據(jù)缺血2 h再灌注后6 h、1 d、3 d、7 d、14 d分為5個(gè)亞組。各組大鼠數(shù)量均為6只。柔肝通絡(luò)湯組予柔肝通絡(luò)湯(2.8 g/100 g生藥含量[11]),其藥物劑量按大鼠14 mL/kg灌胃量用蒸餾水配制(當(dāng)于50 kg成年人等效計(jì)量的2倍),分別按照5個(gè)時(shí)間點(diǎn),每日2次灌胃直至大鼠處死。其余組用1.4 mL/100 g蒸餾水灌胃,不添加任何藥物。BrdU注射:將BrdU按照50 mg/kg的劑量,10 mg/mL的質(zhì)量濃度溶于0.9%氯化鈉注射液中,每天腹腔注射2次,其中3 d組、7 d組及14 d組于手術(shù)后連續(xù)注射3 d,而6 h組、1 d組均在處死前3 d注射。
1.4 模型制備 手術(shù)前24 h禁食、不禁水。采用改良Longa法[12]制作大鼠MCAO模型。用10%水合氯醛(0.30 mL/100 g)腹腔注射麻醉大鼠并將其固定在操作臺(tái)上。切開(kāi)頸部正中部皮膚,依次剝離出右頸總動(dòng)脈(CCA)、頸內(nèi)動(dòng)脈(ICA)、頸外動(dòng)脈(ECA)。用線結(jié)扎右頸總動(dòng)脈(CCA)近心端和頸外動(dòng)脈(ECA),動(dòng)脈夾夾住頸內(nèi)動(dòng)脈(ICA),在動(dòng)脈夾和頸總動(dòng)脈近心端結(jié)扎之間用眼科剪剪一“V”型小口,將線栓從CCA小口中插入,在分叉處沿著ICA方向向顱腦內(nèi)上方走行,直至遇到阻力為止。當(dāng)線栓插入深度約(18.5±0.5)mm時(shí),說(shuō)明線栓到達(dá)大腦前動(dòng)脈,并成功阻斷大腦中動(dòng)脈。然后扎緊CCA處備線,記錄大腦中動(dòng)脈阻斷時(shí)間,消毒并縫合皮膚,外留10 mm線栓。于術(shù)后2 h輕輕拔出栓線約10 mm,即再灌注模型形成。術(shù)中溫度始終保持在27℃左右,100 W白熾燈照明維持肛溫37~38℃。假手術(shù)組大鼠術(shù)中操作同上述過(guò)程,線栓只插入10 mm左右,此深度不足以阻斷大腦中動(dòng)脈。大鼠蘇醒后,按照缺血再灌注5個(gè)不同時(shí)間點(diǎn),采用Longa[12]神經(jīng)功能缺損評(píng)分法進(jìn)行評(píng)分,評(píng)分1~3分為造模成功。
1.5 神經(jīng)功能缺損評(píng)分 以再灌注6 h、1 d、3 d、7 d、14 d這5個(gè)時(shí)間點(diǎn),按照Longa[12]神經(jīng)功能缺損評(píng)分法進(jìn)行評(píng)分。0分:無(wú)神經(jīng)損傷癥狀。1分:不能完全伸展對(duì)側(cè)前爪。2分:向?qū)?cè)轉(zhuǎn)圈。3分:向?qū)?cè)傾倒。4分:不能自發(fā)行走,意識(shí)喪失。大鼠評(píng)分越高代表神經(jīng)功能缺損越嚴(yán)重。0分和4分模型不符合實(shí)驗(yàn)要求予以剔除。
1.6 標(biāo)本采集與檢測(cè) 造模缺血2 h后,按再灌注6 h、1 d、3 d、7 d、14 d時(shí)間點(diǎn)取腦。步驟如下:用10%的水合氧醛(0.30 mL/l00 g)腹腔注射大鼠深度麻醉后將其固定在桌面,開(kāi)胸,游離出心臟。用止血鉗夾住大鼠腹主動(dòng)脈及下腔靜脈,經(jīng)左心室插入灌流針并固定,切開(kāi)右心耳,灌注0.9%氯化鈉注射直到大鼠肝肺兩臟和四肢變白,右心房流出澄清液體,需立即改換灌注4%多聚甲醛PBS 100 mL。斷頭取腦,將標(biāo)本放置多聚甲醛中浸泡固定24 h后備用。采用免疫熒光雙標(biāo)法檢測(cè)BrdU、BrdU/NeuN、BrdU/GFAP免疫陽(yáng)性細(xì)胞。石蠟切片脫蠟至水,置于抗原修復(fù)液(pH9.0)中。PBS洗滌3次,每次5 min。加用3%BSA室溫封閉30 min。滴加鼠兔一抗,Anti-BrdU(1∶200稀釋?zhuān)?、Anti-GFAP(1∶500稀釋?zhuān)?、Anti-NeuN(1∶100稀釋?zhuān)?,置?℃濕盒內(nèi)孵育過(guò)夜。加熒光二抗Cy3驢抗兔IgG(1∶300稀釋?zhuān)?、Alexa488標(biāo)記山羊抗小鼠IgG,避光室溫孵育50 min。滴加DAPI染液,避光室溫孵化10 min。加入抗熒光淬滅封片劑封片。倒置熒光顯微鏡下觀察,每張切片選取5個(gè)400倍高倍鏡視野并采集圖像。采用計(jì)算機(jī)圖像分析系統(tǒng)軟件(Image-pro plus6.0)計(jì)數(shù)腦缺血再灌注損傷后各個(gè)時(shí)間點(diǎn)大腦皮質(zhì)缺血區(qū)域BrdU、BrdU/NeuN、BrdU/GFAP陽(yáng)性細(xì)胞。
1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS24.0進(jìn)行分析,所有計(jì)量資料以(±s)進(jìn)行描述,采用多組間單因素方差分析,組間兩兩比較采用Bonferroni法檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1 各組大鼠一般情況 大鼠腦缺血再灌注后各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的活動(dòng)較空白組和假手術(shù)組減少,體質(zhì)量減輕,飲食減少。假手術(shù)組術(shù)中及術(shù)后死亡2只,替補(bǔ)2只;模型組死亡5只,失敗4只,替補(bǔ)9只;柔肝通絡(luò)湯組死亡6只,失敗3只,替補(bǔ)9只。
2.2 各組大鼠神經(jīng)功能缺損評(píng)分比較 見(jiàn)表1??瞻捉M和假手術(shù)組大鼠神經(jīng)功能缺損評(píng)分均為0分。與空白組和假手術(shù)組比較,造模后大鼠6 h、1 d、3 d、7 d、14 d的神經(jīng)功能缺損評(píng)分顯著增加(P<0.01);與模型組比較,柔肝通絡(luò)湯大鼠6 h、1 d神經(jīng)功能缺損評(píng)分無(wú)顯著差異(P>0.05),3 d、7 d、14 d的神經(jīng)功能缺損評(píng)分較模型組降低(P<0.05)。
表1 各組大鼠不同時(shí)間點(diǎn)肢體神經(jīng)功能缺損評(píng)分比較(分,±s)
表1 各組大鼠不同時(shí)間點(diǎn)肢體神經(jīng)功能缺損評(píng)分比較(分,±s)
與同時(shí)間點(diǎn)的模型組比較,?P<0.05;與空白組、假手術(shù)組同時(shí)間點(diǎn)比較,△P<0.01
組別空白組假手術(shù)組模型組柔肝通絡(luò)湯組n 6 6 6 6 6 h 1 d 3 d 7 d 14 d 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3.000±0.000△2.667±0.817△2.833±0.408△2.667±0.516△2.333±0.516△1.333±0.516△2.167±0.408△1.167±0.408△2.000±0.632△1.000±0.000△
2.3 各組大鼠大腦皮質(zhì)缺血區(qū)Brdu、Brdu/Neun、Brdu/GFAP鏡下表達(dá)比較 BrdU陽(yáng)性細(xì)胞呈紅色(圖中顯示白色),代表增殖細(xì)胞,綠色(圖中顯示暗灰色)代表神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞,BrdU/NeuN、BrdU/GFAP雙標(biāo)陽(yáng)性細(xì)胞均顯示呈橘紅色(圖中顯示淺灰色),代表新生的神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞。見(jiàn)圖1~圖3。
圖3 BrdU/GFAP陽(yáng)性細(xì)胞表達(dá)(400倍)
2.4 各組大鼠BrdU單標(biāo)免疫陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)比較 見(jiàn)表2,圖1??瞻捉M和假手術(shù)組在各時(shí)間點(diǎn)均可見(jiàn)一定量的BrdU陽(yáng)性表達(dá),但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);與模型組比較,柔肝通絡(luò)湯組大鼠在3、7、14 d的BrdU陽(yáng)性細(xì)胞表達(dá)數(shù)增加(P<0.05),尤以3、7 d更顯著(P<0.01),在術(shù)后第7日BrdU陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)達(dá)到峰值,隨后呈下降趨勢(shì),但仍高于模型組。
表2 各組大鼠不同時(shí)間點(diǎn)BrdU陽(yáng)性細(xì)胞表達(dá)的影響比較(±s)
表2 各組大鼠不同時(shí)間點(diǎn)BrdU陽(yáng)性細(xì)胞表達(dá)的影響比較(±s)
與同時(shí)間點(diǎn)空白組和假手術(shù)組比較,#P<0.01;與同時(shí)間點(diǎn)的模型組比較,?P<0.05;與本組術(shù)后其他時(shí)間點(diǎn)比較,△P<0.01。下同
14 d 35.83±4.02 33.67±4.27 96.50±7.26#117.17±10.83#*組別空白組假手術(shù)組模型組柔肝通絡(luò)湯組n 6 6 6 6 6 h 34.33±4.27 34.67±1.97 36.83±4.40 39.17±4.54 1 d 35.17±2.40 35.83±4.02 55.17±6.77#65.67±12.80#3 d 33.33±2.16 34.50±6.34 74.00±9.10#94.17±9.47#*7 d 36.00±2.68 34.83±7.68 127.50±5.61#△141.17±6.91#*△
2.5 各組大鼠BrdU/NeuN雙標(biāo)免疫陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)比較見(jiàn)表3,圖2。各時(shí)間點(diǎn)空白組、假手術(shù)組大腦皮質(zhì)區(qū)均可見(jiàn)少量的BrdU/NeuN表達(dá),但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。與模型組比較,柔肝通絡(luò)湯組在6 h、1 d的BrdU/NeuN免疫陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)均無(wú)顯著差異(P>0.05),術(shù)后3、7、14 d的BrdU/NeuN免疫陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)均明顯增加(P<0.05)。其中第3~7天增殖迅速,隨后增殖緩慢。
表3 各組大鼠不同時(shí)間點(diǎn)BrdU/NeuN陽(yáng)性細(xì)胞表達(dá)比較(±s)
表3 各組大鼠不同時(shí)間點(diǎn)BrdU/NeuN陽(yáng)性細(xì)胞表達(dá)比較(±s)
組別空白組假手術(shù)組模型組柔肝通絡(luò)湯組n 6 6 6 6 6 h 14.50±1.64 14.00±2.53 16.33±1.75 16.50±1.76 1 d 15.83±1.83 14.50±3.21 24.00±2.10#26.50±3.21#3 d 15.00±1.79 15.00±1.79 32.83±3.31#37.33±3.08#*7 d 15.67±3.20 14.17±2.14 43.67±2.58#△53.50±3.45#*△14 d 13.50±1.38 15.67±2.25 37.00±4.00#53.83±4.36#*
2.6 大鼠BrdU/GFAP雙標(biāo)免疫陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)比較 見(jiàn)表4,圖3。各時(shí)間點(diǎn)空白組、假手術(shù)組均可見(jiàn)少量BrdU/GFAP免疫陽(yáng)性細(xì)胞表達(dá),但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。與模型組比較,柔肝通絡(luò)湯組大鼠在術(shù)后1、3、7、14 d的BrdU/GFAP免疫陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)均減少(P<0.05),但仍高于空白組和假手術(shù)組。
表4 各組大鼠不同時(shí)間點(diǎn)BrdU/GFAP陽(yáng)性細(xì)胞表達(dá)比較(±s)
表4 各組大鼠不同時(shí)間點(diǎn)BrdU/GFAP陽(yáng)性細(xì)胞表達(dá)比較(±s)
組別空白組假手術(shù)組模型組柔肝通絡(luò)湯組n 6 6 6 6 6 h 21.17±3.92 21.33±3.32 23.00±3.52 21.17±3.66 1 d 21.00±2.10 21.17±2.64 30.83±3.49#26.00±2.61#*3 d 21.17±2.14 20.83±1.83 41.17±3.49#32.67±1.63#*7 d 22.17±1.83 22.67±3.01 58.67±3.39#△40.83±2.86#*△14 d 20.83±1.72 20.67±2.66 46.50±3.94#27.83±2.86#*
BrdU是一種胸腺嘧啶核苷類(lèi)似物,NSCs發(fā)生分裂增殖時(shí),它能夠代替胸腺嘧啶(T)滲入正在復(fù)制的DNA分子中,利用抗BrdU單克隆抗體,經(jīng)過(guò)ICC染色,顯示活性增殖細(xì)胞,用以標(biāo)記腦內(nèi)增殖細(xì)胞。既往研究證明,Brdu所標(biāo)記的陽(yáng)性細(xì)胞中,具有自我更新和分化能力的NSCs占據(jù)90%,剩余10%是沒(méi)有分化能力的神經(jīng)祖母細(xì)胞[13]。所以采用BrdU標(biāo)記的陽(yáng)性細(xì)胞可表達(dá)NSCs增殖情況。
NeuN是一種表達(dá)在大多數(shù)神經(jīng)元胞核和胞漿中的一種特異性蛋白質(zhì),是新生神經(jīng)元的標(biāo)記物;GFAP是一種中間絲蛋白,主要存在于星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi),是中樞神經(jīng)系統(tǒng)星形膠質(zhì)細(xì)胞的標(biāo)志物[14]。神經(jīng)元具有聯(lián)絡(luò)和整合輸入信息并傳遞信息的作用,是構(gòu)成神經(jīng)系統(tǒng)最基本的結(jié)構(gòu)和功能單位[15]。研究證明,在發(fā)生急性損傷如缺血性中風(fēng)時(shí),可以激活內(nèi)源性干細(xì)胞增殖分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少量少突膠質(zhì)細(xì)胞,分化的新神經(jīng)元能替代和修復(fù)受損的神經(jīng)元,從而改善神經(jīng)功能[16-17]。星形膠質(zhì)細(xì)胞是腦組織膠質(zhì)細(xì)胞中數(shù)量最多、具有重要功能的細(xì)胞。其不僅具有營(yíng)養(yǎng)支持和保護(hù)神經(jīng)元的作用,同時(shí)在維持突觸周?chē)h(huán)境穩(wěn)態(tài)、參與信息傳遞等方面發(fā)揮功能[18]。但星形膠質(zhì)細(xì)胞在促進(jìn)神經(jīng)元再生方面具有“雙重”作用,在缺血早期,通過(guò)抑制炎癥因子的擴(kuò)散,促進(jìn)神經(jīng)再生,但在缺血后期,膠質(zhì)細(xì)胞大量增殖重疊,形成膠質(zhì)疤痕,形成不可逆性組織重構(gòu),不僅影響正常局部神經(jīng)回路,還阻礙神經(jīng)再生[19]。
缺血性腦血管疾病在中醫(yī)學(xué)屬“中風(fēng)”范疇,本病起病急,變化快,臨床癥狀變化多端,多以突然神昏撲倒地、半身不遂、肢體麻木、口舌歪斜、言語(yǔ)不利,甚者神志不清等為主要表現(xiàn)。中風(fēng)病位在腦,其主要致病因素歸結(jié)于風(fēng)、火、痰、瘀、虛諸端,肝腎虧虛或氣血虧虛為其致病根本。周老認(rèn)為中風(fēng)之虛主要在于肝腎陰虛,中風(fēng)之實(shí)主要?dú)w于瘀血阻滯。方中制首烏為君藥,桑葚、枸杞二者同歸肝腎經(jīng),為臣藥,協(xié)助均藥滋肝補(bǔ)腎陰、養(yǎng)血益精。赤芍、丹參、當(dāng)歸尾、葛根、地龍、山楂均為佐藥,共通活血散瘀通絡(luò),全方共奏滋補(bǔ)肝腎、育陰息風(fēng)、活血通絡(luò)之功效。研究表明,柔肝通絡(luò)湯經(jīng)過(guò)多年臨床療效觀察,柔肝通絡(luò)湯對(duì)于改善中風(fēng)患者肢體神經(jīng)功能有顯著療效[11]。綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果,說(shuō)明柔肝通絡(luò)湯可以促進(jìn)缺血性腦損傷后內(nèi)源性干細(xì)胞的增殖分化為成熟神經(jīng)元,抑制膠質(zhì)細(xì)胞的過(guò)度增殖,從而促進(jìn)神經(jīng)再生。