血管性癡呆(VD)是由各種原因引起的慢性腦灌注不足所致的認(rèn)知功能障礙, 海馬CA1區(qū)是缺血缺氧最敏感的部位,N甲基D天(門)冬氨酸受體(NMDAR)1(NR1)是NMDAR的功能亞基,代表NMDA分布。鹽酸
多奈哌齊片是近年來(lái)用于治療VD的膽堿酯酶抑制劑。本研究通過(guò)建立擬VD模型,采用對(duì)照研究的方法觀察實(shí)驗(yàn)動(dòng)物海馬CA1區(qū)神經(jīng)細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化、NR1表達(dá)和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSHPX)、過(guò)氧化氫酶(CAT)的活力,探討鹽酸多奈哌齊片神經(jīng)保護(hù)機(jī)制。
1 材料與方法
1.1 材料
1.1.1 動(dòng)物及分組 雄性SD大鼠48只(購(gòu)自鄭州大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心),質(zhì)量(400±50)g,隨機(jī)分為假手術(shù)組、VD對(duì)照組和多奈哌齊組,每組16只。
1.1.2 主要儀器及試劑 MG2 Y型迷宮(張家港市生物醫(yī)學(xué)儀器廠);NR1免疫組化試劑盒(博士德生物工程有限公司);GSHPX、CAT試劑盒(南京建成生物工程研究所);鹽酸多奈哌齊片(法國(guó)PFIZER PGM公司制造,衛(wèi)材中國(guó)藥業(yè)有限公司分裝)。
1.2 方法
1.2.1 模型制備及藥物干預(yù) 將大鼠用10%的水合氯醛(300 mg/kg)腹腔注射麻醉后仰臥固定在手術(shù)臺(tái)上,常規(guī)消毒,頸正中切口,分離雙側(cè)頸總動(dòng)脈(CCA)。VD對(duì)照組和多奈哌齊組腹腔注射硝普鈉(2.5 mg/kg,用無(wú)菌蒸餾水溶解),隨即將CCA夾閉、再通、再夾閉各10 min后再通,縫合傷口,放回籠中保溫飼養(yǎng)。假手術(shù)組不阻斷CCA,不注射硝普鈉,余操作過(guò)程相同。造模過(guò)程中保持動(dòng)物肛溫在37℃左右,以防止低溫對(duì)腦缺血損傷的保護(hù)作用。多奈哌齊組于大鼠完全清醒4 h后,給予多奈哌齊1 mg/kg(溶解于生理鹽水中)灌胃,每日1次共30 d;假手術(shù)組和VD對(duì)照組給予生理鹽水1 ml共30 d。
1.2.2 Y型迷宮試驗(yàn) 術(shù)后第25 d行迷宮測(cè)試,先將大鼠放入迷宮中適應(yīng)3~5 min,然后以無(wú)規(guī)則次序變換安全區(qū),以訓(xùn)練大鼠辨別燈光刺激及安全方位的能力。大鼠受電擊逃到安全區(qū)后以大鼠所在支臂作為下一次測(cè)試的起始位置,每個(gè)實(shí)驗(yàn)日在固定時(shí)間(下午5~8點(diǎn))對(duì)每只大鼠進(jìn)行20次訓(xùn)練,連續(xù)5 d。以大鼠在足底通電后10 s內(nèi)一次性跑向安全區(qū)為正確反應(yīng),否則為錯(cuò)誤反應(yīng);全天完成所有反應(yīng)所需時(shí)間稱為全天總反應(yīng)時(shí)間 (TRT)。每日出現(xiàn)錯(cuò)誤反應(yīng)次數(shù)(EN)≤2次、TRT≤120 s作為判定大鼠學(xué)習(xí)記憶的標(biāo)準(zhǔn)。
1.2.3 NR1表達(dá)水平檢測(cè) 術(shù)后第30 d行為學(xué)測(cè)試完畢后每組隨機(jī)選取8只大鼠麻醉后經(jīng)心臟灌注內(nèi)固定取腦,在鼠腦最寬部位(海馬冠狀位)取厚度為3 mm的腦片,置4%多聚甲醛溶液中固定24 h,梯度乙醇脫水、二甲苯透明、浸蠟、包埋,連續(xù)冠狀切片,片厚約5 μm,每只大鼠取5張切片,分別進(jìn)行HE染色及SP免疫組化染色檢測(cè)NR1表達(dá)水平,實(shí)驗(yàn)步驟嚴(yán)格按說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。采用Qwin 550 CW圖像處理與分析系統(tǒng),每張切片同一區(qū)域中,隨機(jī)選取8個(gè)視野,檢測(cè)面積大致相同,采集8組數(shù)據(jù),取均值作為該切片NR1的平均灰度值。
1.2.4 GSHPX、CAT活力測(cè)定 各組另外8只大鼠麻醉后斷頭,冰盤上取腦,小心剝離海馬,按標(biāo)本質(zhì)量用生理鹽水配成10%的腦勻漿,低溫、3500 r/min、離心10 min,取上清液,按GSHPX、CAT試劑盒說(shuō)明操作測(cè)出光密度(OD)值,用考馬斯亮藍(lán)檢測(cè)標(biāo)本蛋白質(zhì)含量,并計(jì)算出酶活力。OD值越高,酶的活力越低。
1.2.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 數(shù)據(jù)以均值±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,使用SPSS10.0統(tǒng)計(jì)軟件,兩樣本均數(shù)間采用t檢驗(yàn),組間均數(shù)的顯著性檢驗(yàn)用單因素方差分析,滿足正態(tài)分布及方差齊性要求時(shí)采用LSD法,不滿足方差齊性要求時(shí), 則采用DunnettC法。
2 結(jié)果
2.1 各組大鼠學(xué)習(xí)記憶成績(jī)的比較 見(jiàn)表1。與對(duì)照組相比,假手術(shù)組和多奈哌齊組,EN明顯減少,TRT明顯縮短(均P<0.01),假手術(shù)組和多奈哌齊組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.2 各組腦組織形態(tài)學(xué)改變的比較 見(jiàn)圖1~3。HE染色可見(jiàn)假手術(shù)組大鼠海馬CA1區(qū)神經(jīng)細(xì)胞數(shù)目多,排列緊密、均勻而整齊,胞核呈圓形或橢圓形,核仁明顯,染色質(zhì)均勻;對(duì)照組神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)松散、數(shù)目減少、排列紊亂,胞核深染、固縮,核仁消失,胞漿周圍發(fā)現(xiàn)空暈,胞間距較大,并可見(jiàn)大量不規(guī)則形膠質(zhì)細(xì)胞及散在膠質(zhì)細(xì)胞增生小結(jié),僅見(jiàn)少量正常神經(jīng)細(xì)胞;多奈哌齊組正常神經(jīng)細(xì)胞數(shù)目較多,排列較密,胞核圓或橢圓形,核仁清晰,染色質(zhì)豐富,少見(jiàn)固縮變性的神經(jīng)元。
2.3 各組NR1分布及免疫灰度值的比較 見(jiàn)圖4~6及表2。假手術(shù)組海馬CA1區(qū)層次清、排列緊密,可見(jiàn)NR1陽(yáng)性神經(jīng)元胞膜呈黃色,胞漿較淡,胞體大圓或橢圓形;對(duì)照組層次減少,排列稀疏,殘余的NR1陽(yáng)性神經(jīng)元胞膜呈深棕黃色,并可見(jiàn)胞核著色;多奈哌齊組神經(jīng)元數(shù)目明顯增多,層次清,排列較密,NR1陽(yáng)性神經(jīng)元明顯減少且染色淡黃。NR1陽(yáng)性神經(jīng)元免疫反應(yīng)灰度值假手術(shù)組與多奈哌齊組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,且顯著低于對(duì)照組(均P<0.01)。
2.4 各組GSHPX、CAT活力的比較 見(jiàn)表2。對(duì)照組GSHPX、CAT的活力低于多奈哌齊組及假手術(shù)組(P<0.05~0.01);多奈哌齊與假手術(shù)組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
3 討論
VD的確切發(fā)病機(jī)制目前尚不清楚。以谷氨酸受體為代表的興奮性氨基酸受體,特別是NMDAR在中樞神經(jīng)系統(tǒng)與短時(shí)學(xué)習(xí)記憶的形成密切相關(guān),并可以產(chǎn)生興奮毒性作用導(dǎo)致神經(jīng)元丟失。腦缺血后NMDAR活化是導(dǎo)致腦缺血后學(xué)習(xí)和記憶障礙的一種重要因素。有研究表明,缺血后NMDAR表達(dá)增加,并導(dǎo)致胞內(nèi)鈣超載觸發(fā)系列生化改變,誘導(dǎo)相關(guān)基因的表達(dá)可能是導(dǎo)致海馬細(xì)胞死亡的重要原因。
本實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),對(duì)照組神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)松散、數(shù)目及層次減少、排列稀疏,殘余的NR1陽(yáng)性神經(jīng)元表達(dá)顯著增高,表現(xiàn)為胞膜著色明顯加重,呈深棕黃色,并可見(jiàn)胞核著色,GSHPX、CAT的活力卻低于假手術(shù)組和多奈哌齊組;多奈哌齊組的神經(jīng)元數(shù)目明顯增多,層次清、排列較密,NR1陽(yáng)性神經(jīng)元明顯減少且染色淡黃,只見(jiàn)到部分神經(jīng)元著色, CAT、GSHPX活力較對(duì)照組有較明顯地提高。表明鹽酸多奈哌齊片對(duì)缺血缺氧的神經(jīng)元有較顯著的保護(hù)作用,其機(jī)制可能為:(1)拮抗NMDAR,主要是下調(diào)NR1的表達(dá),來(lái)阻斷由其引發(fā)的鈣超載,進(jìn)而阻斷一系列導(dǎo)致的神經(jīng)元損傷的級(jí)聯(lián)反應(yīng);(2)提高抗氧化酶GSHPX和CAT的活性,對(duì)抗過(guò)氧化氫導(dǎo)致的神經(jīng)元損傷。
Akasofu 等的研究發(fā)現(xiàn),鹽酸多奈哌齊片對(duì)處于缺血缺氧環(huán)境下的原代培養(yǎng)神經(jīng)元預(yù)處理12 h后,可減少乳酸脫氫酶(LDH)引發(fā)的NMDA釋放和海人酸的釋放,進(jìn)而降低鈣的濃度,減少細(xì)胞內(nèi)鈣超載,從而減輕了由NMDA誘發(fā)的神經(jīng)元損傷。有研究發(fā)現(xiàn)鹽酸多奈哌齊片可改善缺血腦組織的代謝、對(duì)抗細(xì)胞凋亡而起到保護(hù)神經(jīng)元的作用。
總之,NR1的表達(dá)增高和GSHPX、CAT活力的降低與VD發(fā)病有關(guān),鹽酸多奈哌齊片不僅可以通過(guò)促進(jìn)腦部乙酰膽堿的功能來(lái)改善認(rèn)知障礙,而且也可能通過(guò)降低NR1的表達(dá),提高GSHPX、CAT的活性等多途徑的分子生物學(xué)機(jī)制來(lái)減輕神經(jīng)元損傷。