吳雋松,滕飛翔,楊留才
(江蘇醫(yī)藥職業(yè)學(xué)院 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部,江蘇 鹽城 224005)
癲癇是一種慢性腦部疾病,已成為神經(jīng)系統(tǒng)疾病中僅次于腦卒中的第二大常見病,根據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計,截至2018年8月全世界患病人數(shù)約為6 500萬人[1]。癲癇以腦部神經(jīng)元過度放電所致突然的、短暫的、反復(fù)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能失常為特征[2],記憶力下降等認知功能障礙是其常見伴隨癥狀,嚴重危害患者健康并影響生存質(zhì)量。
癲癇的發(fā)病機制目前有多種學(xué)說[3-4],其中之一為氨基酸學(xué)說,興奮性氨基酸的釋放和抑制性氨基酸的減少可以通過多種途徑導(dǎo)致癲癇的發(fā)生,如鈣/鈣調(diào)蛋白途徑和絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase,MAPK)信號通路等。在缺氧、缺血、腦外傷及驚厥等神經(jīng)病理條件下,MAPK迅速被激活,調(diào)控多種細胞因子和炎性介質(zhì)的表達分泌,使多種底物發(fā)生磷酸化反應(yīng),進一步調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄,從而發(fā)揮關(guān)鍵性作用[5]。
白首烏(Cynanchum bungei)又名白人參,江蘇省濱海縣出產(chǎn)了國內(nèi)95%的白首烏,當(dāng)?shù)仫嬘冒资诪蹙埔延杏凭玫臍v史,近年來當(dāng)?shù)卣c四川瀘州老窖集團攜手打造“百年白首”養(yǎng)生酒更是將白首烏酒的研究推向新的高度[6]。有報道稱,白首烏主要含有二苯乙烯苷(tetrahydroxy stilbene-2-O-β-D-glycoside,TSG)等生物活性物質(zhì),并含有多種營養(yǎng)成分及生物活性物質(zhì),具有抗衰老[7-8]、抗炎[9-11]、抗動脈粥樣硬化[12-13]、護肝[14]、抗氧化和自由基清除[15-16]等功效。本研究探討白首烏酒對癲癇大鼠神經(jīng)元保護作用及其機制,以期為白首烏保健酒的進一步開發(fā)提供理論指導(dǎo)。
1.1.1 材料
雄性Sprague-Dawley大鼠(SD大鼠),3周齡,體質(zhì)量(40±10)g:中國食品藥品監(jiān)督管理研究院(License no.:SCXK(Beijing)2014-0013);白首烏酒(52%vol):瀘州老窖養(yǎng)生酒業(yè)有限責(zé)任公司;白首烏酒提取物(Cynanchum bungeiliquor extract,CBLE):500 mL白首烏酒于55 ℃條件下水浴減壓旋蒸2 h至不再有液體蒸出,得240 mL液體白首烏酒提取物。
1.1.2 試劑
氯化鋰、匹羅卡品:美國Sigma公司;硫酸阿托品:漯河市方匯藥業(yè)有限公司;蛋白裂解液、二喹啉甲酸(bicinchonininc acid,BCA)總蛋白濃度測定試劑盒:北京盒子生工科技有限公司;鼠抗p38MAPK抗體、鼠抗二抗:美國Cell Signaling Technology公司;蛋白Marker:北京索萊寶科技有限公司;十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰氨凝膠電泳(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)凝膠快速配制試劑盒、SDS-PAGE電泳液、轉(zhuǎn)膜液:江蘇碧云天生物技術(shù)研究所;水合氯醛:陜西盤龍翊海醫(yī)藥有限公司。所用試劑均為分析純。
YP2001B電子天平:上海力辰儀器科技有限公司;DYCZ-24N垂直電泳儀:北京六一生物科技有限公司;Trans-Blot SD轉(zhuǎn)膜系統(tǒng):上海賽百奧科技有限公司;Odyssey紅外激光成像系統(tǒng):美國LI-COR生物技術(shù)有限公司。
1.3.1 動物的分組
健康雄性SD大鼠50只,置于通風(fēng)條件良好的室內(nèi)。相對濕度控制在(55±5)%,溫度(23±2)℃。常規(guī)飲食,自由攝食攝水,喂食1周以適應(yīng)環(huán)境。采用常規(guī)12 h晝/12 h夜循環(huán)。50只SD大鼠隨機分為4組,分別為空白組、模型組、白首烏酒提取物低劑量組(CBLEL,4 mL/kg)、白首烏酒提取物高劑量組(CBLEH,10 mL/kg)。
1.3.2 癲癇動物模型的建立及后續(xù)干預(yù)
SD大鼠經(jīng)腹腔注射氯化鋰(127mg/kg),18~20h后腹腔注射硫酸阿托品注射液(1mg/kg),30min后腹腔注射40mg/kg匹羅卡品,直到出現(xiàn)癲癇持續(xù)狀態(tài),每只大鼠匹羅卡品注射劑量≤60 mg/kg。空白組用生理鹽水代替氯化鋰及匹羅卡品,其他組處理方式同上。觀察大鼠腹腔注射匹羅卡品后行為學(xué)變化。
癲癇性發(fā)作等級評價標準采用Racine評分分級標準:0級:無任何不良反應(yīng);Ⅰ級:面部陣攣以及有咀嚼運動;Ⅱ級:以點頭或甩尾為主的肌肉抽搐;Ⅲ級:單側(cè)肢體的陣攣及抽搐;Ⅳ級:雙側(cè)前肢陣攣,伴有站立現(xiàn)象;Ⅴ級:抽搐,持續(xù)站立、身體背曲強直、跌倒。根據(jù)以上評價標準,出現(xiàn)Ⅳ級以上發(fā)作后進入驚厥持續(xù)狀態(tài)認為建模成功,為降低大鼠死亡率,在癲癇狀態(tài)后60 min給予地西泮(10 mg/kg)腹腔注射以終止癲癇持續(xù)狀態(tài),若癲癇仍不停止,可重復(fù)注射地西泮(10 mg/kg)2~3次,直到癲癇持續(xù)狀態(tài)停止[17-18]。
空白組:腹腔注射等體積的生理鹽水,注射完成后觀察大鼠的行為學(xué)變化;CBLEL組:在建模過程中,使用匹羅卡品前30 min腹腔注射4 mL/kg的白首烏酒提取物,注射完成后觀察大鼠的行為學(xué)變化;CBLEH組:在建模過程中,使用匹羅卡品前30 min腹腔注射10 mL/kg的白首烏酒提取物,注射完成后觀察大鼠的行為學(xué)變化。所有大鼠于模型組大鼠癲癇狀態(tài)持續(xù)24 h后處死,取相應(yīng)的器官進行后續(xù)實驗。記錄所有組大鼠癲癇發(fā)作的潛伏期,以及24 h內(nèi)癲癇發(fā)作次數(shù)。
1.3.3 大鼠腦組織的處理
蘇木精-伊紅(hematoxylin-eosin,HE)染色法處理所需腦組織:大鼠腹腔注射10%水合氯醛,待大鼠進入麻醉狀態(tài)后,用斬頭器取大鼠頭顱,剪開顱骨,取出腦組織浸泡于4%的組織固定液中,送至武漢塞維爾生物科技有限公司進行HE染色以及切片掃描。
蛋白印跡(Western bolt)處理所需腦組織方法:大鼠腹腔注射10%水合氯醛,待大鼠進入麻醉狀態(tài)后,用斬頭器取大鼠頭顱,剪開顱骨,取出腦組織,于冰上快速分離雙側(cè)海馬和鄰近顳葉皮質(zhì),置于凍存管中,放于-80℃冰箱中備用[18]。
1.3.4 蛋白免疫印跡分析
具體方法參照陳倩等[17]的蛋白印跡試驗方法。
1.3.5 數(shù)據(jù)分析
采用SPSS 19.0軟件進行相關(guān)性分析,數(shù)據(jù)表示為“平均值±標準差”(mean±SD),組間數(shù)據(jù)比較采用t檢驗,采用GraphPad Prism 5.0軟件進行組間方差分析,顯著性差異以P<0.05為標準。Western blot條帶用Image J軟件。
癲癇是一種危害人類神經(jīng)系統(tǒng)健康的疾病,癲癇發(fā)作的強度、次數(shù)以及持續(xù)時間等表觀現(xiàn)象可以反映癲癇疾病的輕重程度[19]。由表1可知,與空白組相比,模型組的Racine評分、癲癇發(fā)作次數(shù)和首次癲癇發(fā)作持續(xù)時間較高(P<0.05);與模型組相比,CBLE各劑量組分的Racine評分、癲癇發(fā)作次數(shù)和首次癲癇發(fā)作持續(xù)時間減低(P<0.05);CBLEH與CBLEL組相比,隨著CBLE劑量的增加,Racine評分、癲癇發(fā)作次數(shù)和首次癲癇發(fā)作持續(xù)時間降低,這說明高劑量的CBLE可以減輕癲癇癥狀。
表1 CBLE對癲癇大鼠Racine評分、癲癇發(fā)作次數(shù)及首次癲癇發(fā)作持續(xù)時間的影響Table 1 Effect of CBLE on Racine score,epilepsia seizure frequency and first epilepsia seizure duration of epileptic rats
腦神經(jīng)的損傷是癲癇發(fā)作給機體帶來損害的一個重要體現(xiàn),海馬神經(jīng)元的損傷和脫失在癲癇的發(fā)生過程起到關(guān)鍵性的作用,兩者存在因果關(guān)系[20]??瞻捉M的大鼠海馬神經(jīng)細胞組織緊密,數(shù)量較多,排列整齊,細胞核清晰可見(圖1A);模型組大鼠海馬神經(jīng)細胞與空白組大鼠海馬神經(jīng)細胞相比較排列松散,有明顯的細胞缺失,排列不規(guī)整,細胞核出現(xiàn)萎縮(圖1B);CBLE各劑量組的大鼠海馬神經(jīng)細胞與模型組大鼠海馬神經(jīng)細胞相比,組織緊密性有明顯提高,數(shù)量也較多,排列整齊度也有所提高;通過圖1C與圖1D比較可以發(fā)現(xiàn),高劑量的CBLE可以使癲癇發(fā)作大鼠的海馬神經(jīng)細胞形態(tài)更趨近于正常的大鼠海馬神經(jīng)細胞。
圖1 CBLE對癲癇大鼠海馬神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的影響Fig.1 Effect of CBLE on hippocampal neuron structure in epileptic rats
p38MAPK蛋白是一種應(yīng)激蛋白激酶,高熱、高滲透壓、脂多糖等刺激可以迅速激活p38MAPK的信號傳導(dǎo)通路[21]。癲癇作為一種對機體的強烈刺激可導(dǎo)致p38MAPK磷酸化激活,p38MAPK蛋白的表達量可以反映癲癇的輕重程度。由圖2可知,經(jīng)Western blot檢測發(fā)現(xiàn),空白組中p38MAPK蛋白有基礎(chǔ)表達;模型組中的p38MAPK蛋白表達量較大,p38MAPK/GADPH比值與空白組的值相比差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05);高低劑量的CBLE的p38MAPK/GADPH比值與模型組的值相比都有差異性,且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05);不同劑量的CBLE都可以減少p38MAPK蛋白的表達,CBLE高劑量組中p38MAPK蛋白量更加趨近于空白組,對這說明CBLE可以一定程度的減緩癲癇對機體造成的強烈刺激。
圖2 CBLE對癲癇大鼠海馬區(qū)p38MAPK蛋白表達的影響Fig.2 Effect of CBLE on the expression of p38MAPK protein in hippocampus of epileptic rats
本研究發(fā)現(xiàn),隨著CBLE劑量的增加,Racine評分、癲癇發(fā)作次數(shù)和首次癲癇發(fā)作持續(xù)時間降低,表明高劑量的CBLE可以減輕癲癇癥狀。高劑量的CBLE干預(yù)可以使癲癇發(fā)作的大鼠海馬神經(jīng)細胞形態(tài)更趨近于正常的大鼠海馬神經(jīng)細胞。這表明CBLE對癲癇大鼠神經(jīng)元具有保護作用。本研究還發(fā)現(xiàn),CBLEH和CBLEL可以減少p38MAPK蛋白的表達,CBLEH組中p38MAPK蛋白表達量更加趨近于空白組,表明CBLE干預(yù)后可以一定程度的抑制癲癇對機體的刺激,抑制p38MAPK蛋白的表達。
本研究證實了癲癇會對動物大腦海馬神經(jīng)元細胞造成損傷,CBLE干預(yù)后可以減輕這種損傷,其機制可能是通過抑制38MAPK蛋白的表達來實現(xiàn)的。這為白首烏酒的進一步開發(fā)提供了理論基礎(chǔ)。