朱敏俠,劉曉麗,戎浩,李楊,李捷,賀學(xué),盛業(yè)萌
【摘要】 目的 觀察七十味珍珠丸(RNSP)對(duì)大鼠腦缺血再灌注損傷的保護(hù)作用及抗凋亡機(jī)制。方法 采用大腦中動(dòng)脈阻塞模型,實(shí)驗(yàn)分組:假手術(shù)組、模型組、溶媒對(duì)照組和 RNSP 組。神經(jīng)功能缺失評(píng)分觀察大鼠神經(jīng)缺失體征,紅四氮唑染色測(cè)量腦組織梗死面積,及 Western blot 檢測(cè)海馬組織 Bcl-2/Bax 比值和 caspase-3 的蛋白表達(dá)。結(jié)果 與假手術(shù)組比較,模型組大鼠神經(jīng)缺失體征明顯,腦梗死面積明顯增加,Bcl-2/Bax 比值減小,caspase-3 蛋白表達(dá)明顯升高。而與模型組比較,RNSP 組大鼠神經(jīng)缺失體征明顯改善,腦梗死面積減少,Bcl-2/Bax 比值增大,cas?
pase-3 蛋白表達(dá)明顯降低。結(jié)論 七十味珍珠丸對(duì)大鼠腦缺血再灌注損傷具有保護(hù)作用,與其上調(diào) Bcl-2/Bax 比值,減少 caspase-3 蛋白表達(dá)的抗凋亡作用有關(guān)。
【關(guān)鍵詞】 腦缺血;再灌注損傷;細(xì)胞凋亡;大鼠,Sprague-Dawley;七十味珍珠丸
缺血性腦卒中是中老年人的常見(jiàn)病、多發(fā)病,和心臟病、惡性腫瘤構(gòu)成人類三大致死性疾病,具有高致死率和高致殘率的特點(diǎn)[1-2] 。長(zhǎng)期以來(lái),眾多醫(yī)務(wù)工作者對(duì)腦卒中的預(yù)防、發(fā)病和預(yù)后康復(fù)進(jìn)行著專注而持久的研究,一些藥物也被廣泛地應(yīng)用于研究當(dāng)中。藏藥七十味珍珠丸的藏文譯音為然納桑培(Rannasangpei,RNSP),是藏醫(yī)最有代表性的名貴珍寶藏成藥之一,是藏醫(yī)臨床治療各種急慢性腦血管及神經(jīng)系統(tǒng)疾病最常用的藥物[3] 。本研究擬觀察七十味珍珠丸對(duì)缺血性腦卒中發(fā)病機(jī)制中腦缺血再灌注損傷的保護(hù)作用及其抗凋亡機(jī)制。
1 材料與方法
1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 60 只健康成年雄性 Sprague Dawley 大鼠,40~45 日齡,SPF 級(jí),環(huán)境溫度 20~23 ℃,濕度 40%~80%,自由飲水飲食。體質(zhì)量(200±20)g,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生產(chǎn)許可證號(hào)為 SCXK(滬)2009-0019,購(gòu)自復(fù)旦大學(xué)醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)部。
1.2 藥物與試劑 七十味珍珠丸(西藏自治區(qū)藏藥廠,國(guó)藥準(zhǔn)字 Z54020062)。紅四氮唑(2,3,5-triphenyltetrazolium chloride, TTC,美國(guó) Ameresco 公司),兔抗大鼠 B cell lymphomaeukemia 2(Bcl-2)抗體和小鼠抗大鼠 Bc1-2 associated X protein(Bax)抗體(1∶1 000;美國(guó) Santa Cruz 公司),兔抗大鼠caspase-3 抗體(1∶1 000;美國(guó) Cell Signaling Technology 公司),小鼠抗大鼠β-actin 抗體(1∶5 000)、HRP 標(biāo)記抗兔抗體(1∶1 000)和 HRP 標(biāo)記抗小鼠抗體(1∶1 000;美國(guó) Millipore公司)。
1.3 儀器 大腦中動(dòng)脈阻塞模型栓線-AAAA 級(jí)(北京沙東生物技術(shù)有限公司),大鼠腦模具(深圳瑞沃德生命科技有限公司),蛋白質(zhì)免疫印跡法全套設(shè)備(美國(guó) Bio-Rad 公司),凝膠成像系統(tǒng)(美國(guó) GE 公司),凝膠分析系統(tǒng)(上海復(fù)日科技有限公司)。
1.4 方法1.4.1 動(dòng)物預(yù)處理給藥 按照隨機(jī)數(shù)字表法將大鼠分為 4組:假手術(shù)組、模型組、溶媒對(duì)照組和七十味珍珠丸藥物(RN?
SP)組。將七十味珍珠丸研磨成粉并用蒸餾水稀釋(終濃度100 g/L),RNSP 組以 RNSP 0.1 mL/kg 灌胃給藥,每天 1 次,連續(xù) 7 d,溶媒對(duì)照組以蒸餾水灌胃,最后一次灌胃后 1 h 制作模型。
1.4.2 局灶性腦缺血再灌注模型的制備 6%水合氯醛腹腔注射麻醉,仰臥位,頸部剪毛,常規(guī)消毒皮膚后,參照 Longa線栓法[4] 并加以改進(jìn)制備大鼠右側(cè) MCAO 模型:先分離頸總動(dòng)脈、頸外動(dòng)脈、頸內(nèi)動(dòng)脈和翼腭動(dòng)脈,結(jié)扎頸外動(dòng)脈遠(yuǎn)心端,近心端穿線打一松結(jié),血管夾暫時(shí)夾閉頸內(nèi)動(dòng)脈和翼腭動(dòng)脈,在頸外動(dòng)脈遠(yuǎn)心端結(jié)扎線和近心端松結(jié)之間剪一小口將栓線插入頸總動(dòng)脈,拉緊松結(jié)的線并將遠(yuǎn)心端剪斷,頸外動(dòng)脈向頸總動(dòng)脈方向拉直,經(jīng)頸內(nèi)動(dòng)脈插入栓線,插入長(zhǎng)度約 18 mm(自頸總動(dòng)脈分叉處算起),再灌注時(shí)拔出栓線并結(jié)扎頸外動(dòng)脈斷端。本課題選用缺血 40 min 再灌注 24 h 的時(shí)間點(diǎn)。假手術(shù)組插入栓線 0.5~1 mm,其余操作同模型組。
1.4.3 神經(jīng)功能缺失評(píng)分 采用雙盲法對(duì)各組動(dòng)物進(jìn)行評(píng)分記錄,參照 Longa 評(píng)分法[4] ,分五級(jí),0~4 分:0 分,無(wú)神經(jīng)系統(tǒng)損害癥狀;1 分,不能完全伸直對(duì)側(cè)前爪;2 分,向?qū)?cè)轉(zhuǎn)圈;3 分,行走時(shí)向?qū)?cè)傾倒;4 分,不能自發(fā)行走,意識(shí)喪失。評(píng)分錄入電腦并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
1.4.4 腦梗死面積測(cè)量 麻醉斷頭取腦,腦組織于-20 ℃冷凍約 10 min 后置于腦模具中,每 2 mm 冠狀位切下,連續(xù)取 6片腦組織,用 0.1 mol/L PBS 新鮮配制的 2%TTC 溶液避光染色 30 min,最后用 4%多聚甲醛固定 24 h,拍照,用 ImagePro-plus 6.0 (Media Cybernetics, Sliver Spring,MD,USA)圖像分析軟件測(cè)量腦梗死面積,并按如下公式計(jì)算:腦梗死面積=(切片中梗死面積/全腦面積)×100%。TTC 是檢測(cè)細(xì)胞活性的常用試劑,可被存活細(xì)胞線粒體中的琥珀酸脫氫酶還原生成紅色物質(zhì) Formazan,因此,未梗死組織被染為紅色,而梗死組織不著色,呈現(xiàn)白色。每只大鼠的第 4 張腦片的梗死面積納入統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。
1.4.5 蛋白免疫印跡(Western blot)實(shí)驗(yàn) 取大鼠右側(cè)海馬組織稱質(zhì)量,加入裂解液勻漿提取上清,測(cè)量蛋白濃度,加入等體積 2×loading buffer 后煮沸 5 min 做變性處理,然后上樣跑電泳。經(jīng) SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳分離后,以濕轉(zhuǎn)法電轉(zhuǎn)移至 PVDF 膜上。將 PVDF 膜置于封閉液中室溫孵育 2 h后,加入一抗工作液,4 ℃孵育過(guò)夜,TBST 洗膜 5 min×3 次后,加入 HRP 標(biāo)記的二抗工作液,室溫孵育 2 h,TBST 洗膜5 min×3 次,ECL 顯影液加于膜上反應(yīng) 2 min,在凝膠成像系統(tǒng)中選擇合適的曝光時(shí)間進(jìn)行顯影,圖像輸入凝膠分析系統(tǒng)進(jìn)行分析并保存數(shù)據(jù)。
1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)所有數(shù)據(jù)均以 SPSS 17.0 軟件進(jìn)行分析,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以x±s表示,采用 One-Way ANOVA 分析,組間多重比較采用 LSD(方差齊)或 Dunnett T3(方差不齊),P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2 結(jié)果2.1 大鼠神經(jīng)功能缺失體征 4 組間大鼠神經(jīng)功能缺失評(píng)分差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=50.589,P<0.01,n=8)。假手術(shù)組沒(méi)有神經(jīng)功能缺失體征,模型組(2.38±0.18)大鼠神經(jīng)行為學(xué)評(píng)分增高,神經(jīng)功能缺失體征明顯。與模型組比較,RNSP 組(1.5±0.19)大鼠神經(jīng)行為學(xué)評(píng)分降低(P<0.05),而溶媒對(duì)照組(2.5±0.19)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。
2.2 大鼠腦梗死面積 4 組間大鼠腦梗死面積差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=65.091,P<0.01,n=7)。假手術(shù)組沒(méi)有梗死,與模型組(37.24±0.93)%比較,RNSP 組腦梗死面積占(22.71±2.79)%,顯著降低(P<0.01),而溶媒對(duì)照組腦梗死面積占(35.8±3.10)%,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。
2.3 Bcl-2/Bax 比值 4 組間 Bcl-2/Bax 比值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=10.877,P<0.01,n=5)。與假手術(shù)組(1.00 ± 0.00)比較,模型組 Bcl- 2/Bax 比值(0.72 ±0.06)減小,與模型組比,RNSP 組該比值(1.02±0.06)增大(均 P<0.01),而溶媒對(duì)照組(0.68±0.07)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),見(jiàn)圖 2。
2.4 caspase-3 表達(dá) 4 組間 caspase-3 表達(dá)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=17.191,P<0.01,n=5)。與假手術(shù)組(1.00±0.00)比較,模型組該蛋白表達(dá)(1.22±0.04)增多,與模型組比,RNSP 組該蛋白表達(dá)(0.74±0.10)減少(均 P<0.05),而溶媒對(duì)照組(1.30±0.06)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。
3 討論缺血性腦卒中的發(fā)病原因在于腦的主要供血?jiǎng)用}狹窄或閉塞,疾病發(fā)展過(guò)程中或后期治療時(shí)局部閉塞的血管再通,從而發(fā)生腦缺血再灌注損傷。實(shí)驗(yàn)研究中,MCAO 模型是模擬缺血性腦卒中的常用動(dòng)物模型,線栓法制作 MCAO 模型自 1989 年 Longa報(bào)道后廣為所用,該模型具有操作簡(jiǎn)單、損傷小、無(wú)需開(kāi)顱的特點(diǎn),經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),皮質(zhì)、紋狀體、海馬和丘腦等都是易損區(qū)[4-5] 。鑒于海馬對(duì)于學(xué)習(xí)、記憶及腦功能的重要性,本課題采用線栓法制作 MCAO 模型來(lái)觀察七十味珍珠丸對(duì)缺血性腦卒中的保護(hù)作用及發(fā)病過(guò)程中海馬組織凋亡相關(guān)蛋白的表達(dá)變化。
近年來(lái)研究表明,腦缺血再灌注損傷后神經(jīng)元細(xì)胞凋亡是細(xì)胞死亡的重要方式[6] 。細(xì)胞凋亡過(guò)程受到一系列相關(guān)基因的調(diào)節(jié)和控制,主要有 Bcl-2家族、Fas、C-myc、p53 和 caspase 家族等。目前在缺血/再灌注中研究較多的是 Bcl-2 家族成員,包括抗凋亡蛋白,如 Bcl-2 和 Bcl-XL,和促凋亡蛋白,如Bad、Bid、Bik、Bax 和 Bak。它們的許多家族成員都位于線粒體外膜,它們調(diào)節(jié)細(xì)胞死亡的機(jī)制可能是與其調(diào)節(jié)線粒體膜上通透性轉(zhuǎn)換孔,改變線粒體膜的通透性有關(guān)。線粒體膜的通透性增加時(shí),細(xì)胞色素 C 可釋放入胞漿,并與凋亡激活因子(Apaf)結(jié)合引起后者構(gòu)象改變,最后激活 caspase-9,轉(zhuǎn)而激活caspase-3 等一系列級(jí)聯(lián)反應(yīng),導(dǎo)致凋亡的發(fā)生[7-8] 。
抗凋亡蛋白 Bc1-2 分子質(zhì)量為 25~26 ku,人類 Bax 蛋白分子質(zhì)量為 21 ku,與 Bc1-2 的同源性為 21%,故稱 Bax 為 Bc1-2 家族成員。Bax 是該家族中研究比較深入的,也是最具有代表性的促凋亡蛋白。Bax 可與 Bcl-2 形成異源二聚體或自身形成同源二聚體。當(dāng) Bax 超表達(dá)時(shí),自身形成同源二聚體,細(xì)胞對(duì)凋亡信號(hào)的反應(yīng)增強(qiáng),細(xì)胞凋亡增多,當(dāng)Bc1-2 超表達(dá)時(shí),它與 Bax 形成異源二聚體,凋亡被抑制,因此,Bc1-2 和 Bax 的比值決定了細(xì)胞凋亡的敏感性[9-10] 。本實(shí)驗(yàn)中,與假手術(shù)組比,模型組 Bcl-2/Bax 比值減小,而七十味珍珠丸可增加 Bcl-2/Bax比值。
Caspase 家族是一類天冬氨酸特異性的半胱氨酸蛋白酶,與細(xì)胞凋亡關(guān)系密切,凋亡的最后實(shí)施是通過(guò) caspase 的激活而實(shí)現(xiàn)的,而 caspase-3 為該級(jí)聯(lián)反應(yīng)的下游關(guān)鍵因子,在各種啟動(dòng)的凋亡程序中起最后樞紐作用[9-11] 。在缺血性腦卒中模型中發(fā)現(xiàn)caspase-3 明顯上調(diào),且在腦缺血及腦缺氧-缺血損傷保護(hù)作用的研究中也發(fā)現(xiàn),缺血預(yù)處理和藥物保護(hù)等措施可通過(guò)減少細(xì)胞色素 C 的釋放和 caspase-3 的激活來(lái)減少神經(jīng)細(xì)胞凋亡[12-14] 。本研究結(jié)果也表明,模型組海馬組織 caspase-3 表達(dá)較假手術(shù)組明顯增多,而七十味珍珠丸藥物組 caspase-3 蛋白表達(dá)減少。
RNSP 主要由佐太、天然珍珠、天然牛黃、羚羊角、麝香、藏紅花等七十余味名貴藏藥組成,該藥在臨床和實(shí)驗(yàn)研究中受到廣泛關(guān)注。在臨床應(yīng)用方面主要是治療卒中偏癱、阿爾茨海默病、高血壓,癲癇、腦震蕩、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、植物神經(jīng)功能紊亂和腦出血等[15- 19] 。在實(shí)驗(yàn)研究方面主要用于鎮(zhèn)靜[20] 、抗驚厥[21] 、改善學(xué)習(xí)記憶[22] 、改善微循環(huán)血流[23] 、抗血栓形成[24] 、急性腎性高血壓中的降壓[25] 和腦血管疾病防治[23-24] 等方面。腦缺血研究方面顯示:七十味珍珠丸對(duì)腦缺血疾病有類似阿司匹林的抗血栓作用,且效果強(qiáng)于阿司匹林,對(duì)大腦動(dòng)脈血栓引起的局部缺血所致的行為障礙有改善作用,減少了腦梗死面積以及腦組織的病理學(xué)改變,說(shuō)明該藥對(duì)腦缺血有保護(hù)作用[24] 。通過(guò)本研究進(jìn)一步表明七十味珍珠丸可減少神經(jīng)缺失體征和腦梗死面積,對(duì)腦缺血再灌注損傷具有保護(hù)作用,該作用與其抗凋亡機(jī)制相關(guān),為臨床上七十味珍珠丸預(yù)防和治療缺血性腦卒中提供了更堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)。
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