肖瑤 任吉祥 馮麗娜 蘭天野 黎明全
(長春中醫(yī)藥大學 1中西醫(yī)結(jié)合學院,吉林 長春 130117;2附屬醫(yī)院;3中醫(yī)學院)
腦卒中是急性腦循環(huán)障礙致局灶性或彌漫性腦功能缺損。根據(jù)不同病理性質(zhì)可分缺血性及出血性兩大類,出血性腦卒中主要包括腦出血(ICH)和蛛網(wǎng)膜下腔出血。腦卒中是僅次于惡性腫瘤之后第二城鄉(xiāng)居民死亡的病因,ICH是第二大腦卒中類型,約占所有腦卒中的15%,世界范圍內(nèi)ICH發(fā)病率約為25%,亞洲為50%。出血性腦卒中因其起病急、病情重、致死率高、致殘明顯、嚴重威脅著人類健康,給患者帶來沉重的家庭經(jīng)濟負擔及心理負擔,尤其對老年人更為兇險〔1〕。目前,大部分患者會接受外科手術(shù)治療,老年患者多接受內(nèi)科治療,如控制血壓、降低顱內(nèi)壓、減輕水腫等。因老年患者依從性較差,病程長,藥物安全性較差,往往臨床效果不盡如人意〔2〕。傳統(tǒng)醫(yī)學認為“腦卒中”是指一切中于風邪突然而來的疾病,在金元以后,對于腦卒中多認為是因“內(nèi)風”而引起〔3〕?,F(xiàn)代中醫(yī)學者多認為出血性腦卒中的病機是肝腎陰虛、肝陽失斂、陽熱化風攜痰火上犯腦脈,導致出血性腦卒中〔4〕。已故國醫(yī)大師任繼學教授為我國當代極富盛名的中醫(yī)學者,在中醫(yī)腦病尤其急癥方面具有卓越貢獻。任教授提出用“破血逐瘀法”治療出血性腦卒中,臨床療效顯著。而抵當湯為破血逐瘀法的代表方劑,出自《傷寒論》,原治療下焦蓄血,具有活血化瘀、瀉下通腑之功效〔5〕。本實驗選取破血逐瘀法代表方劑抵當湯治療急性ICH模型大鼠,為其治療提供理論依據(jù)。
1.1實驗藥物 抵當湯組成:水蛭、虻蟲、桃仁、大黃,購于長春中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院藥劑科。按傳統(tǒng)工藝制備水煎劑,水煎液在減壓條件下濃縮至1 g/ml,4℃條件下保存。全煎煮過程由長春中醫(yī)藥大學藥物中醫(yī)藥研究中心負責。
1.2造模及分組 90只清潔級Wistar大鼠(半雌半雄),6周齡,體重180~220 g,購于長春市億斯實驗動物技術(shù)有限責任公司。適應(yīng)性飼養(yǎng)1 w,自由飲食。模型構(gòu)建:根據(jù)文獻資料,復制大鼠ICH模型〔6,7〕,模型組、抵當湯低、中、高劑量組大鼠腹腔注射垂體后葉注射液2 U/kg,1次/d。2 w后,用改良Nath法復制ICH模型。10%水合氯醛腹腔麻醉后,仰臥固定于鼠板,右側(cè)腹股溝區(qū)備皮并消毒。分離并暴露出股動脈,在遠心端處結(jié)扎,用肝素沖洗過的微量進樣器抽取股動脈血50 μl后結(jié)扎并縫合。腦立體定位儀上大鼠俯臥位固定好后,頭部備皮并消毒,沿中線切開并暴露前囟。根據(jù)腦立體定位圖譜〔8〕進行右側(cè)尾狀核定位后緩慢注血50 μl并留針5 min,縫合頭皮,涂抹青霉素粉以防止術(shù)后感染。假手術(shù)組按上述方法操作,但不注入自體血。以Longa評分法〔9〕進行評價:0分:無神經(jīng)系統(tǒng)功能缺損;1分:左前側(cè)肢體不能充分伸展;2分:行走時,出現(xiàn)轉(zhuǎn)圈;3分:行走時,出現(xiàn)向患側(cè)傾斜;4分:無法獨立行走,失去意識。2~3分的大鼠為造模成功,納入實驗。造模成功后(除假手術(shù)組18只)將其余72只SD大鼠隨機分為:模型組、抵當湯低、中、高劑量組,每組18只。
1.3干預及標本采集 按照抵當湯低劑量組:0.13 g/100 g體重;抵當湯中劑量組:0.26 g/100 g體重;抵當湯高劑量組:0.52 g/100 g體重,湯藥灌胃,1次/d。假手術(shù)組及模型組按1 mg/100 g體重,生理鹽水灌胃,1次/d。抵當湯各劑量組、假手術(shù)組及模型組分別灌胃1 d、3 d、7 d后,處死各組所有大鼠,分離海馬,取患側(cè)大腦皮層。
1.4研究內(nèi)容 ①大鼠神經(jīng)功能評分:采用Garcia評分法〔10〕進行評價;②大鼠腦組織切片蘇木素-伊紅(HE)染色:取治療3 d后的各組大鼠斷頭,沿針孔/冠狀位切取厚為3 mm腦組織后在固定液中保存,在生理鹽水中充分漂洗,在10%甲醛中固定24 h,梯度酒精脫水,并制作病理組織切片,HE染色。光學顯微鏡下觀察腦組織病變及神經(jīng)元修復。③蛋白樣品的制備及重復性檢驗:取PMSF+RIPA裂解液與腦組織碎片混勻,低溫勻漿、冰上裂解后,離心,提取上清液同時棄沉淀,收集細胞,并將上清分裝于0.5 ml離心管,-80℃保存。重復性檢驗:相對標準差統(tǒng)計學方法評估蛋白定量重復性是否符合生物重復統(tǒng)計學一致性。④差異蛋白界定及注釋與差異表達蛋白功能富集分析:以1.2倍為差異表達變化閾值,以統(tǒng)計學t檢驗確定在各比較組中蛋白上調(diào)和下調(diào)個數(shù);并從基因本論(簡稱GO)、KEGG通路進行了詳細的蛋白注釋,并對差異蛋白的功能進行GO二級注釋分類,根據(jù)差異表達蛋白,進一步進行GO分類,以發(fā)現(xiàn)差異表達蛋白在某些功能類型具有顯著性富集趨勢。⑤RT-PCR 定量技術(shù)檢測腦組織B淋巴細胞瘤(Bcl)-2、Bcl-2相關(guān)X蛋白(Bax)、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Caspase)3 mRNA的表達水平:取灌胃3 d后各組大鼠腦組織,提取總RNA,并測定RNA的純度和含量以備后續(xù)實驗。用cDNA第一鏈合成試劑盒合成cDNA。以GAPDH為內(nèi)參,用2-ΔΔCt方法分析相關(guān)基因的表達水平。引物:Bcl-2正向序列:GGTCCCGAAGTAGGAAAGGA,反向序列:GGTCCCGAAGTAGGAAAGGA;Bax正向序列:GGTCCCGAAGTAGGAAAGGA,反向序列:GGTCCCGAAGTAGGAAAGGA;Caspase3正向序列:CGGAGCTTGGAACGCGA,反向序列:ACACAAGCCCATTTCAGGGTA;GADPH正向序列:ACCACAGTCCATGCCATCAC,反向序列:TCCACCACCCTGTTGCTGTA。
1.5統(tǒng)計學方法 采用SPSS23.0軟件進行主差分析、t檢驗。
2.1各組神經(jīng)功能缺損評分比較 假手術(shù)組無神經(jīng)功能缺損表現(xiàn),而模型組有偏癱、追尾征等行為學改變。灌胃1 d、3 d、7 d抵當湯高劑量組神經(jīng)功能缺損評分明顯高于模型組,且7 d>3 d>1 d神經(jīng)功能缺損評分,1 d、3 d抵當湯高劑量組神經(jīng)功能缺損評分明顯高于抵當湯低劑量組(P<0.05),3 d、7 d抵當湯中劑量組神經(jīng)功能缺損評分明顯高于模型組,且7 d>3 d神經(jīng)功能缺損評分(均P<0.05);7 d抵當湯低劑量組神經(jīng)功能缺損評分明顯高于模型組(P<0.05)。見表1。
表1 各組灌胃不同時間神經(jīng)功能缺損評分比較分,n=18)
2.2各組腦組織病理學觀察 假手術(shù)組神經(jīng)細胞排列較規(guī)整,細胞大小一致。模型組可見出血灶,伴炎細胞浸潤,周圍可見壞死的神經(jīng)細胞和彌漫性增生的膠質(zhì)細胞,且神經(jīng)細胞排列散亂、細胞間隙增大,神經(jīng)細胞胞體收縮。抵當湯低、中、高劑量組也可見出血灶,周圍伴神經(jīng)細胞壞死及炎癥反應(yīng),但周邊大部分神經(jīng)細胞結(jié)構(gòu)尚完整,與模型組比較,抵當湯低、中、高劑量組出血有所減少,神經(jīng)細胞排列間隙減小,整體細胞排列較為整齊。見圖1。
圖1 各組腦組織病理學觀察(HE,×400)
2.3重復性檢驗 采用相對標準差統(tǒng)計學方法,評估蛋白定量重復性符合生物重復統(tǒng)計學一致性。見圖2。
A~I:1 d假手術(shù)組、1 d抵當湯高劑量組、1 d模型組、3 d假手術(shù)組、3 d抵當湯高劑量組、3 d模型組、7 d模型組、7抵當湯高劑量組、7 d模型組圖2 重復樣本間蛋白定量相對標準偏差分布箱線圖
2.4不同比較組差異蛋白功能富集分析 1 d抵當湯高劑量組/1 d模型組中刺激應(yīng)答差異蛋白個數(shù)為22個(11%);在1 d模型組/1 d假手術(shù)組中刺激應(yīng)答差異蛋白個數(shù)為112個(10%);在3 d抵當湯高劑量組/3 d模型組中刺激應(yīng)答差異蛋白個數(shù)為27個(8%);在3 d模型組/3 d假手術(shù)組中刺激應(yīng)答差異蛋白個數(shù)為51個(10%),見圖3。其中1 d模型組/1 d假手術(shù)組刺激應(yīng)答蛋白p63 MAPK上調(diào)1.286倍(P<0.05),1 d治療高劑量組/1 d模型組中p63MAPK下調(diào)0.708倍(P<0.05);3 d模型組/3 d假手術(shù)組p63MAPK上調(diào)1.357倍(P<0.05);3 d抵當湯高劑量組/3 d模型組p63MAPK下調(diào)0.642倍(P<0.05)。見圖3。
A~D:3 d抵當湯高劑量組/3 d模型組、3 d模型組/3 d假手術(shù)組、1 d抵當湯高劑量組/1 d模型組、1 d模型組/1 d假手術(shù)組圖3 各比較組GO二級注釋BP(生物過程)差異蛋白分布
2.5各組腦組織Bcl-2、Bax、Caspase3 mRNA表達水平比較 與假手術(shù)組比較,模型組Bcl-2 mRNA表達量明顯降低(P<0.05);各治療組與模型組比較,Bcl-2 mRNA表達量均明顯升高(均P<0.05),其中以抵當湯高劑量組表達升高最為明顯。與假手術(shù)組比較,模型組Bax、Caspase3 mRNA表達量均明顯升高(P<0.05,P<0.01);各治療組與模型組比較Bax、Caspase3 mRNA表達量均明顯降低(P<0.05,P<0.01),以高劑量組表達降低最為明顯。見表2。
表2 各組腦組織Bcl-2、Bax和Caspase3 mRNA表達水平比較
急性ICH是主要的非創(chuàng)傷性腦損傷,并劃分為原發(fā)性腦損傷和繼發(fā)性腦損傷。ICH起病急、病程短,患者常突然出現(xiàn)眩暈、嘔吐、頭痛、意識障礙等〔11〕。西醫(yī)學對急性ICH常采用外科手術(shù)治療,對待老年人則采取內(nèi)科保守治療,但臨床效果不甚理想〔2〕。因此對于治療此種疾病,探尋安全性較高的藥物日趨急迫。
祖國醫(yī)學對急性ICH的認識歷史悠遠,《內(nèi)經(jīng)》中最早將腦卒中記載 “偏枯”“偏風”等,漢代張仲景首次提出“中風”病名〔12〕,金代劉完素首提 “中風先兆”,并提出“中風者,有先兆之征,凡人覺大拇指及次指麻木不仁,或手足不用,或肌肉蠕動者,3年內(nèi)必有大風至”。認為腦卒中的發(fā)病機制為氣血陰陽失調(diào),痰濕內(nèi)盛于內(nèi),肝陽上亢,陽動化熱,肝風攜痰上犯腦脈,破血妄行發(fā)病〔13〕。研究認為熱、痰、瘀三者既是病因亦為病理產(chǎn)物,伺機發(fā)病。故提出用“破血化瘀、瀉熱醒神、化痰開竅”的方法治療出血性腦卒中〔14,15〕。抵當湯為“破血化瘀”之代表方劑,首見于《傷寒論》,由大黃、桃仁、水蛭、虻蟲四味藥組成,其臨床治療效果顯著,但機制仍不明確。
p63MAPK蛋白為MAPK蛋白家族中p53一員,于1998年被發(fā)現(xiàn),大量研究表明p63介導的信號轉(zhuǎn)導途徑在細胞增殖、凋亡、分化和黏附遷移方面有調(diào)控作用〔16~18〕。p63可形成寡聚體,結(jié)合DNA,反激活p53響應(yīng)基因并介導細胞周期停滯,細胞衰老和細胞凋亡(響應(yīng)DNA損傷)〔19〕。同時p53能通過激活促凋亡因子,同時抑制抗凋亡因子以使線粒體通透并參與凋亡程序〔20,21〕。p63由于存在啟動子和選擇性剪切的不同,可產(chǎn)生兩大類蛋白異構(gòu)體:一類由P1啟動子啟動轉(zhuǎn)錄,生成具有反式激活、氨基酸全長的TAp63,其功能類似于p53,顯示出明確的促凋亡活性,能夠調(diào)節(jié)p53下游靶基因的表達,阻滯細胞周期并誘導凋亡。另一類由P2啟動子啟動轉(zhuǎn)錄,生成氨基酸截短的△Np63,可通過競爭DNA結(jié)合位點的方式拮抗p53或TAp63,具有促進細胞增殖和抑制細胞凋亡的作用〔22〕。作為轉(zhuǎn)錄因子,p63可影響MAPK級聯(lián)反應(yīng)途徑及PI3K-AKT通路介導細胞生長與增殖相關(guān)蛋白的合成、抗凋亡等細胞事件〔23,24〕。p63能結(jié)合靶基因的p53樣應(yīng)答元件,調(diào)節(jié)多種轉(zhuǎn)錄因子,生長因子受體,由于其下游基因具有多種細胞生物學功能,因此處于這個調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點顯得十分重要。凋亡是對于組織穩(wěn)態(tài)和免疫必不可少的程序性細胞死亡途徑。其中Bcl-2家族和Caspase家族是參與細胞凋亡調(diào)控的重要基因。Bax及Bcl-2同屬于Bcl-2家族,Bax基因參與促凋亡,而Bcl-2參與抑制凋亡〔25〕。Bcl-2蛋白家族能通過促進線粒體外膜通透性(MOMP)控制并調(diào)節(jié)線粒體的凋亡途徑。MOMP使凋亡因子從線粒體釋放到胞質(zhì)中,進一步激活Caspase級聯(lián)反應(yīng)〔26,27〕。Caspase3被稱為死亡蛋白執(zhí)行酶,參與細胞凋亡的執(zhí)行。Caspase3作為Caspase家族中多種凋亡途徑的共同下游,在細胞凋亡過程中起重要作用。Caspase3的激活主要依賴Cyt-c的釋放,而Bcl-2和Bax可通過線粒體途徑介導Cyt-c等物質(zhì)釋放,從而激活Caspase3〔28〕?;罨蟮腃aspase3酶解切割DNA依賴的蛋白激酶和聚腺苷二磷酸核糖多聚酶(PARP)等,進而影響DNA復制、轉(zhuǎn)錄和損傷修復〔29〕。Bcl-2家族和Caspase家族在細胞凋亡途徑,尤其是線粒體途徑的調(diào)控起重要作用。
綜上,急性ICH大鼠模型應(yīng)用抵當湯后,癥狀有所改善,且高劑量效果最好。且抵當湯能下調(diào)p63MAPK蛋白及介導MAPK信號通路,并通過調(diào)控Bax、Bcl-2及Caspase3凋亡相關(guān)基因表達,從而達到治療急性ICH的效果。