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摘 要:目的:以慢性焦虑应激大鼠为载体,探讨其焦虑状态及行为学的变化,旨在探索能较好模拟广泛性焦虑障碍的动物模型。方法:采用慢性情绪应激的方法建立焦虑大鼠模型,以国际公认的高架十字迷宫试验对其行为学进行评价。结果:应激后大鼠处于易激惹的状态,表现出频繁的修饰和攻击行为,经高架十字迷宫测试发现大鼠较少进入并停留于开放臂中,倾向于探究封闭臂,且在封闭臂的停留时间延长。结论:不确定性空瓶刺激作为一种慢性心理应激模型,从病因学上较好模拟了广泛性焦虑障碍的发病状态和行为学表现。
关键词:焦虑模型;行为学;慢性情绪应激;高架十字迷宫
中图分类号:R332 文献标识码:A 文章编号:1673-7717(2010)04-0711-03
The Changes in Behaviour of Rats with Chronic Stress-induced Anxiety and
Behavioural Evaluation of The Elevated Plus-maze Test System
LI Ning 1,TANG Qisheng2,ZHAO Ruizhen2 , GOU Shengle1
(1. Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100029,China;
2. The Third Hospital Affiliated to Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100029,China)
Abstract:Objective:To study the changes in behaviour of rats model with chronic stress-induced anxiety and to explore a appropriate animal model for GAD. Methods:Rats model was established by using chronic emotional stress-induced anxiety method, then researchers observed behavioural changes of model rats and evaluation of elevated plus-maze test system. Results:Rats resceiving emotional stress was in a state of great agitation,who manifested obvious grooming and attacking behaviour.Fewer rats entered and remained in the open arm,and tended to explore and stay in the closed arm.Conclusion:Unpredictable bottle stimulation as a methd of chronic emotional stress better simulated the incidence and manifestation of generalized anxiety disorder from etiology.
Key words:anxiety model; behaviour;chronic emotional stress; elevated plusmaze
收稿日期:2009-11-21
基金项目:国家自然科学基金资助项目(30772804)
作者简介:李宁(1980-),女,河南许昌人,博士研究生,研究方向:中医药防治脑血管疾病。
通讯作者:唐启盛(1956-),男,黑龙江人,教授,博士研究生导师,研究方向:中医药防治脑血管。
广泛性焦虑障碍(generalized anxiety disorder,GAD)是以过度和持续性焦虑或反复发作的惊恐不安为主要特征的神经症,常伴有植物神经系统症状和运动性紧张。随着临床和基础实验研究的不断深入与完善,人们对于本病也有了较为系统而全面的认识。现代医学研究表明,其发病涉及生物、心理、社会等诸多方面的因素,但确切的病因和发病机制至今尚未彻底阐明。焦虑动物模型作为基础实验研究的平台与载体,在探索焦虑障碍的病因、发病机制以及新药研发等方面发挥着重要作用。因此,选择公认、稳定、重复性好、能反映复杂发病状态的动物模型是深入开展该疾病研究的关键环节。本研究采用慢性情绪应激的方法建立焦虑大鼠模型,观察应激前后自身行为学的变化,且通过国际公认的高架十字迷宫试验对其焦虑状态进行测试与评价,旨在为广泛性焦虑障碍的研究提供较好的动物模型。
1 材 料
1.1 实验动物
健康Wistar雄性大鼠20只,SPF级,2~3月龄,体重(200±10)g。由中国医学科学院实验动物研究所购买,合格证号:SCXK(京)2005-0013。动物购进后预养1周内自由摄食饮水。光照节律12L/12D(6∶00~18∶00),室温(20±2)℃,相对湿度为50%~60%,保持安静。
1.2 行为学测试仪器
高架十字迷宫采用国际通用的方法制作[1],由安徽省淮北正华生物仪器设备有限公司生产。
2 方 法
2.1 动物分组和焦虑模型的建立
大鼠经1周适应期后随机分为正常组、模型组,每组10只。除正常组外,模型组单笼饲养且接受不确定性空瓶饮水刺激建立焦虑应激模型[2] 。具体方法如下:定时喂水训练7天,即每天早9∶00~9∶10和晚21∶00~21∶10给动物饮水10min,其余时间撤去水瓶不给水。定时喂水期结束后开始应激实验,在上述两个时间段内给予不确定空瓶刺激,维持1天1次或1天2次,持续2周。正常组不接受任何处理,自由饮水和摄食。所有动物在应激结束后进行高架十字迷宫行为学测定,两组交叉进行。动物均提前2h进入测试实验室适应环境。
2.2 行为学观察
行为学观察包括攻击(咬或攻击空瓶和笼子)、探究(前后左右运动和光顾水瓶所在位置)及修饰行为(梳理皮毛和洗脸)。具体方法是将空瓶应激的10min等分10个时间段,在每个时间段内记录每只大鼠上述3种行为,行为出现即为1,否则为0.10min内观察的总分为0~10之间。得分基于2 名观察者的观察结果平均而得,其中一人为双盲控制。14个观察日的前3天和最后3天的平均分用于统计分析。
2.3 行为学测试
实验室内光线昏暗(以1.5m 距离处能区分大鼠细微活动的最低亮度为准)并保持恒亮,室温21℃,安静。测试箱放置于实验室一角,周围布以2m 高黑色单调背景。实验过程中只有一名参与日常处理的人员搬运动物。
迷宫测试前将每只大鼠放入一个60cm×60cm×35cm塑料盒中,任其自由探究5min后迅速置于EPM 的中央平台处使其头部正对其中一个开放臂,释放后即开始记录下述指标: ①进入开放臂次数(open arm entry,OE):进入到任一开放臂的次数,以大鼠4个爪子均进入到臂内为准,中途一个爪子从该臂中完全退出则为该次进入活动完成; ②进入开放臂时间(open arm time,OT):进入开放臂的时间,单位:秒; ③进入封闭臂次数(close arm entry,CE):进入任一封闭臂的次数,以大鼠4个爪子均进入到臂内为准;④进入封闭臂时间(close arm time,CT):进入封闭臂的时间,单位:秒;⑤向下探究次数(head-dipping,HD):大鼠置身于中央平台或开放臂时,一边用前爪握住迷宫边缘一边把头部和肩部伸出开放臂的边缘向迷宫下面探究的行为次数; ⑥封闭臂后腿直立次数(rearing,RR):大鼠在封闭臂前腿抬起以后腿支持使身体竖立的次数。
由①~④分别计算出:①进入开放臂和封闭臂的总次数(OE+CE):表示大鼠的运动活力;②进入开放臂次数比例(OE%):即开放臂进入次数/(OE+CE)×100%;③开放臂停留时间比例(OT%),即开放臂停留时间/(OT+CT)×100%,每只大鼠测试5min。
2.4 数据的统计分析
各组数据用均数±标准差(±s)表示。数据处理采用SPSS 15.0统计软件分析处理,两组间均数比较采用独立样本t检验。以P
3 结 果
3.1 模型组大鼠行为学的变化
如表1所示,空瓶应激期间,模型组大鼠14个观察日的前3天和最后3天相比,探究行为无明显差异(P>005),修饰行为增多(P
表1 模型组14个观察日前3天和最后
3天空瓶应激时行为变化的比较(n=10,±s)
组别探究行为修饰行为攻击行为
起始3天5.22±0.973.22±1.121.29±0.96
最后3天4.64±1.065.58±1.076.08±1.35注:n为动物只数;与起始3天比较,P
3.2 大鼠EPM测试结果
如表2所示,因正常组不施加任何干预因素,故与模型组相比OE+CE、OE%、OT%、head-dipping明显减少,差异明显(P
表2 各组大鼠EPM测试行为学的比较( n=10,±s)
组别OE+CE/次 OE/%OT/%HD/次RR/次
正常组 11.70±1.4934.78±5.89 35.19±4.1514.70±1.9412.50±1.81
模型组8.40±1.7814.42±4.2817.17±6.799.10±1.7913.40±2.17注:n为动物只数;与正常组比较,P
4 讨 论
现代研究发现,应激和焦虑是密切相关的现象,大多数焦虑症患者都曾经历过严重的心理应激事件,因此应激事件可以成为焦虑症发病的原因和诱因[3]。本研究采用不确定性空瓶刺激建立慢性应激焦虑大鼠模型,发现经过几次固定时间的饮水学习之后,在饮水期间给予动物空瓶,能够诱发动物出现攻击,撕咬瓶子和笼子,频繁修饰等焦虑行为。此外,模型组大鼠表现出易激惹的状态,与临床中焦虑症患者的易激惹表现相似。
高架十字迷宫试验(EPM)既可以建立焦虑应激的模型也是国际上公认的经典测量焦虑反应的方法[1-4]。其原理是利用动物对新异环境的探究特性和对高悬敞开臂的恐惧心理,形成动物的矛盾冲突来考察大鼠的焦虑状态。EPM测试的项目中,焦虑动物的OE%和OT%会明显降低,经典抗焦虑药物则使两者升高,OE+CE反映了动物的运动活性。本研究发现模型组大鼠的OE%和OT%显著下降,运动活性也降低。HD反映了动物在非保护区内的探索行为,代表动物对陌生环境的好奇探究或因恐惧而寻求逃避,与焦虑程度有一定相关性,本研究中空瓶应激后的大鼠HD行为减少;RR可用来观察药物有无镇静作用及镇静强度。上述结果证实,慢性应激后的大鼠明显处于焦虑状态,说明慢性焦虑应激大鼠模型的制备成功,且通过量化的标准客观反映出大鼠的焦虑程度。
GAD作为焦虑症的临床亚型,多呈慢性病程且易复发,症状反复迁延,并与许多躯体疾病相关联,相当比例的患者还共病抑郁和其他精神障碍类疾病,患者不仅存在难以忍受而又无法摆脱的精神痛苦,严重者可导致社会功能受损,甚至出现自杀,给个人家庭和社会造成严重的经济和精神负担。焦虑动物模型作为焦虑症基础研究的载体,在探索其发病机制、新药研发及临床前评估的研究中发挥着重要作用,但目前尚缺乏针对GAD的动物模型。基于此,本研究从病因学的角度出发,建立慢性焦虑情绪应激的动物模型,通过其自身行为学的变化和EPM测试即横向和纵向的比较来评价该模型的可行性和有效性。虽然动物的情绪变化远不如人类丰富,动物身上也较难准确模拟人类发病的心境。但是,他们也存在并非单一的情绪变化,有些情绪变化如焦虑、愤怒、恐惧等与人类存在相似性,在情绪变化时同样也存在行为学和复杂的神经内分泌变化[5-6]。本研究结果提示:不确定性空瓶刺激作为一种慢性心理应激模型,能诱导动物出现明显的焦虑行为,从病因学上较好模拟了GAD的发病状态,与现有的焦虑应激模型相比,该模型在很大程度上避免了掺杂物理(躯体)性应激成分,是一种相对“纯粹”的心理应激模型。本课题组将在此行为学研究的基础上,进一步开展焦虑症神经生物学方面的探索性研究。
参考文献
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[关键词] 感染性脑损伤;橙皮苷;强迫游泳
[中图分类号] R-33 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721(2013)11(c)-0031-02
Influce of hesperidin on forced swimming test of mice with cerebral injury induced by LPS
WU Jian1 LIU Hong-zhi1 WEN Xiang-ru2 FU Yan-yan1 ZHANG Lei3 SUN Ying3 ZHANG Fang1 LIU Yong-min2 DONG Hong-yan1 LIU Yong-hai3 SONG Yuan-jian1
1.Neurobiology Research Center, Basic Courses School of Xuzhou Medical College in Jiangsu Province, Xuzhou 221004, China;2.Teaching and Research Section of Chemistry, Public Education School of Xuzhou Medical College in Jiangsu Province, Xuzhou 221004, China;3.Department of Neurology, Affiliated Hospital of Xuzhou Medical College in Jiangsu Province, Xuzhou 221004, China
[Abstract] Objective To investigate the influence of hesperidin on forced swimming test of mice with cerebral injury induced by lipopolysaccharide (LPS). Methods 45 ICR mice at 3 weeks were evenly divided into saline group, LPS group and LPS + hesperidin group (Hesp) in random. Mice from 3 groups in accumulative distance and cumulative time within 5 minutes′ swimming were tested by ZH-QPT forced swimming test video analysis system. Results Compared with saline group, the accumulative distance of swimming in LPS group was obviously shorter, but there was no significant change in cumulative time in the two groups. In comparison with the LPS group, the accumulative distance of swimming in LPS+Hesp group became longer, but without obvious changes in cumulative time. Conclusion Hesperidin can remarkably prolong the distance in forced swimming test in mice with infectious cerebral injury.
[Key words] Infectious cerebral injury; Hesperidin; Forced swimming
脑部细菌或病毒感染是导致新生儿、幼儿脑损伤的重要原因之一。脑损伤后常遗留运动功能障碍、认知行为障碍等神经系统后遗症[1]。因此,探究感染性脑损伤后行为学指标的改变有重要意义。脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)是革兰氏阴性细菌细胞壁的主要成分,为脂质和多糖的复合物,属内毒素,具有神经毒性。幼年小鼠的血-脑脊液屏障(blood brain barrier,BBB)尚不健全,LPS会造成小鼠感染性脑损伤。可应用LPS建立小鼠的感染性脑损伤模型,并借助这一模型研究感染性脑损伤后行为学指标的改变。橙皮苷(hesperidin,Hesp)在柑桔类植物的果实中广泛存在,具有多种功能,如抗炎、镇痛、抗氧化、抗癌等[2-3],另有很好的神经保护作用[4]。它是否会影响感染性脑损伤动物的行为,目前未见报道。
强迫游泳行为学实验可用于初步研究神经或精神类药物的作用,也可初步筛选相关药物[5]。通过强迫游泳实验,考察LPS诱导的感染性脑损伤小鼠的行为学变化,以及橙皮苷对该行为学变化的影响,有助于认识和理解脑损伤导致的行为变化规律,为感染性脑损伤的诊断、治疗和康复提供新的思路和方法。
1 材料与方法
1.1 仪器和试剂
LPS购自Sigma公司,Hesp购自郑州荔诺生物科技有限公司;强迫游泳实验设备采用淮北正华公司的ZH-QPT型强迫游泳实验视频分析系统,硬件系统尺寸为直径10 cm,高30 cm;记录分析软件采用Stoelting公司的Any-maze system,版本为4.72版。
1.2动物及分组
3周龄、雄性健康ICR小鼠45只,体重为8~11 g,由徐州医学院实验动物中心提供。将小鼠随机分为3组,每组15只:生理盐水(saline)组,腹腔注射生理盐水;LPS组,腹腔注射LPS;Hesp组,即先用LPS处理,后给予Hesp。
1.3方法
1.3.1 动物模型制备 saline组小鼠腹腔注射生理盐水;LPS组腹腔注射LPS生理盐水溶液,剂量为5 mg/kg;LPS+Hesp组先腹腔注射LPS(5 mg/kg),0.5 h后Hesp(剂量为200 mg/kg,混悬于0.5%羟甲基纤维素钠水溶液中)灌胃。将以上各组小鼠6 h后置于ZH-QPT型强迫游泳实验视频分析系统中观察并记录其行为学指标。
1.3.2 强迫游泳实验行为研究 实验环境的水温20~25℃,首先将小鼠置于水中适应2 min,再记录随后5 min的行为,用Any-maze system软件记录分析活动指标,包括活动路程、累积活动时间及累积静止时间。
1.3.3统计学方法 采用SPSS 13.0统计软件,计量资料以x±s表示,组间比较采用方差分析,以P
2结果
saline组小鼠在5 min内游动了(14.49±4.08)m,LPS处理后,小鼠游动路程大幅缩短,仅(6.96±1.74)m,差异有统计学意义(P
表1 各组小鼠在强迫游泳实验视频分析系统中的活动路程、累积游动时间和累积静止时间的比较(x±s)
与saline组比较,aP
图1 小鼠强迫游泳实验视频分析系统中的状态图
A.静止状态;B.活动状态
3 讨论
脑损伤中,除创伤性损伤外,感染性脑损伤、渐进性脑损伤的发生、进展的机制多样而复杂。感染性脑损伤常见于新生儿和幼儿,脑损伤可能导致幼儿精神神经异常和行为障碍,治疗困难[6],康复往往采用高压氧等方法[7],常会导致患儿认知障碍、精神神经行为异常。幼年小鼠的血-脑脊液屏障不健全,本研究用LPS处理雄性ICR小鼠,建立了感染性脑损伤模型。
除强迫游泳实验外,研究动物的行为变化还可采用旷场实验、水迷宫实验、悬尾实验等,强迫游泳实验是最早用于研究抑郁类行为的方法[8],结果可靠性强。不同性别小鼠的强迫游泳行为不同[9],本研究讨论雄性ICR小鼠的强迫游泳行为。温度等理化因素对实验动物的强迫游泳行为也有影响,本研究控制实验水温为20~25℃。结果表明感染性脑损伤小鼠在强迫游泳实验中行为异常,虽然累积静止时间没有变化,但是活动路程显著降低。
Hesp是治疗心血管病的药物,是多效药物,有研究表明其有神经保护作用,但作用机制不明,对动物的行为学有何影响,目前未见报道。本研究通过强迫游泳实验发现Hesp可以逆转LPS对小鼠游泳行为的影响,在维持累积静止时间不变的同时,显著增加活动路程。
因此,从强迫游泳实验结果看,Hesp可以有效减轻LPS诱导的小鼠游泳行为障碍,其中所涉及的分子机制,本实验室正在进一步研究。
[参考文献]
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【关键词】 脑缺血;脑损伤;动物模型;大鼠
[ABSTRACT] Objective: To investigate the application of three kinds of cerebral ischemiareperfusion animal model according to the degree of injury. Methods:The bilateral common carotid artery occlusion(BCCO), cerebral middle cerebral artery occlusion (MCAO) by stringfastening method, global ischemia(GI) by fourartery occlusion were used to establish cerebral ischemiareperfusion animal model. The degree of brain injury was evaluated through the expression of MAP2 in hippocampal CA1 region and the Morris water maze. Results: The result of the expression of MAP2 indicated the injury of GI group was the most severe, and the damage of BCCO group was the most mild.Compared with the normal group,the behavior change of reperfusion was the significant in the MCAO and GI groups. Conclusion:The three animal models should be applied in different researches. The BCCO model could be used in prevention of mild ischemia. The MCAO model could be used in the change of cerebral function and the drug evaluation. The GI model could be used in recovery after cerebral ischemia.
[KEY WORDS] Cerebral ischemia; Cerebral injury; Animal ; Rat
脑血管疾病是世界上严重危害人类健康的三大疾病之一, 发病率已达到104. 53/10万。缺血性脑血管疾病( ICVD ) 发病率有逐年增高趋势, 死亡率可达56. 6%~80% , 即使存活, 也留有严重的后遗症影响生活质量。因此, 建立合适的动物脑缺血及缺血再灌注模型来模拟人类脑血管疾病并对之进行研究, 是深入研究其病变发生、发展和预后的基础,也是当前神经科学的热门课题之一。
大鼠具有脑血管解剖结构和功能与人类相近似、品种品系相对标准、良好的种内纯合性等特点,目前大多利用大鼠建立脑缺血再灌模型,但是对各种模型的制作效果未见文献报道。本文采用双侧颈总动脉阻断再灌模型(BCCO)、线栓法大脑中动脉脑缺血再灌模型(MCAO)、四血管法全脑缺血再灌模型(GI)等3种常用的局灶性脑缺血再灌动物模型,观察不同脑损伤情况下的形态学改变,并评价其行为学,旨在探讨不同模型的适应性。
1 材料与方法
1.1 实验动物及分组
健康雄性Wistar大鼠,6月龄,体重(200±50) g,经Morris水迷宫筛选后,分为正常对照组(Normal),双侧颈总动脉结扎20 min再灌注组(BCCO),线栓法大脑中动脉脑缺血再灌模型组(MCAO),四血管法全脑缺血再灌模型组(GI),每组6只。
1.2 Morris水迷宫测试
Morris水迷宫测试程序采用定位航行试验:每天4次,共3 d,均在10:00am~5:00pm之间完成。将大鼠头朝池壁轻轻放入水中,计时动物自入水至找到平台时间为潜伏期,同时观察搜索站台的轨迹。记录大鼠后8次测试的潜伏期,以平均潜伏期的90%区间作为筛选学习记忆功能正常大鼠的标准。
1.3 动物模型制备
BCCO模型:大鼠用2%的戊巴比妥(0.2 mL/100 g)麻醉,颈正中切口逐层切开皮肤及皮下组织,分离胸锁乳突肌,切断二腹肌前腹,暴露颈总动脉(common carotidartery, CCA),颈内动脉(internal carotid artery, ICA)和颈外动脉(external carotid artery,ECA),分离双侧颈总动脉约1 cm,用动脉夹夹闭20 min后,解除动脉夹,恢复脑血流,再灌7 d,在处死前做Morris水迷宫测试。
MCAO模型:参照Longa等[1]和罗勇等[2]报道的方法,采用经颈内动脉线栓法制备大鼠右侧MCAO致局灶性永久性脑缺血模型。大鼠用2%的戊巴比妥(0.2 mL/100 g)麻醉,仰卧位固定,颈正中切口,暴露右侧CCA、ICA和ECA,探查ECA在颈部发出第1分支(甲状颈干)处,在其远心端约0.2 cm处结扎并切断ECA,确保ECA残端长度不少于0.5 cm;结扎并切断ECA与ICA之间的交通支。用动脉夹暂时阻断CCA及ICA血流,用眼科剪于ECA 残端作一纵行小切口,用直径约0.2 mm的尼龙线,烧灼头端使其成为直径约为0.25 mm的线栓,将线栓从右侧ECA残端插入ICA;轻轻牵拉ECA残端,使其与ICA成一条直线,调整线栓角度,使线栓弧度水平向外,与颈前正中线呈45度水平向外的夹角,移去夹闭ICA的动脉夹,轻轻将线栓送入颅内。从CCA分叉处送入ICA约1.9~2.1 cm时通常可遇阻力,大鼠呼吸、心跳突然加快,部分大鼠尿失禁,据此作为大脑中动脉起始处栓塞成功的标志。栓塞成功后,用丝线结扎ECA残端,移去夹闭CCA的蛙心夹,观察无活动性出血后关闭切口。缺血20 min后,将栓线抽至颈内动脉起始部恢复脑血流,再灌7 d,在处死前做Morris水迷宫测试。
GI模型:参考Pulsinelli方法,采用改良的四血管夹闭方法制备四血管阻塞全脑缺血模型[3,4]。大鼠用2%的戊巴比妥(0.2 mL/100 g)麻醉,仰卧位固定,颈正中切口,暴露CCA和与之伴行的神经,钝性分离出CCA,用棉线环CCA成1cm的线环。两侧线环相互交叉埋于皮下,缝合切口。大鼠转移到立体定位仪上, 俯卧。头向下倾斜30 度固定。剪去头颈部的毛, 消毒。在枕骨下沿背正中切口,分离肌肉, 找到第1颈椎后弓上的横突孔, 用电凝针插入2~3 mm,灼断孔中的椎动脉, 使之永久性阻塞。电凝完毕, 缝合切口,大鼠放回饲养笼中, 让其自然苏醒, 禁食过夜, 自由饮水。以上手术24 h 后, 大鼠在清醒状态下仰卧固定, 重新打开颈部切口, 用动脉夹夹闭双侧颈总动脉, 使大鼠脑部供血完全阻断, 大鼠挣扎数秒后于30~60 s 内昏迷, 解除固定, 可见大鼠四肢上举, 翻正反射消失, 痛觉反应消失, 双侧瞳孔散大, 眼球呈灰白色, 身体可呈角弓反张。缺血20 min后,解除动脉夹,恢复脑血流,再灌7 d,在处死前做Morris水迷宫测试。
1.4 组织制备
用2%戊巴比妥钠(0.12 mL/50 g体重)腹腔注射麻醉后,迅速开胸暴露心脏,灌注固定后取脑,后固定2~4 h后,分别置于15%和30%蔗糖梯度溶液中直至标本沉底。冰冻切片机作连续冠状切片,取海马和齿状回互包平面,片厚30μm,用小鼠抗MAP2单克隆抗体作ABC免疫组织化学染色,用正常羊血清代替一抗作阴性对照。
1.5 统计学处理
用HPIAS高清晰度彩色病理图像测量系统测定海马CA1区神经元胞浆MAP2反应产物的OD值,并减去同一张切片的背底OD值,即矫正的OD值(COD值),每例标本检测3张切片,每张切片检测3个视野。实验数据用SPSS 13.0统计软件分析,采用单因素方差分析比较样本均数。
2 结果
2.1 水迷宫检测
正常大鼠定位航行试验潜伏期稳定,在5 s左右可找到平台。BCCO组大鼠搜索策略以直线式搜索策略为主,其潜伏期与正常组比较略有增加,且波动较大,但是无统计学意义(P >0.05)。MCAO组和GI组均有潜伏期增加,与正常对照组有统计学意义(P
2.2 海马MAP2免疫组织化学染色
正常组海马CA1区MAP2主要在神经元树突表达,突起平滑而且完整(图1A);而核周质弱表达。BCCO组可观察到海马CA1区神经元树突MAP2的表达增加,突起断裂不完整,粗细不一致(图1B);GI组突起表达更加紊乱,可观察到螺旋样变(图1C);MCAO组突起表达有断裂,不完整(图1D)。统计分析表明,MAP2表达COD值在各组之间差异有显著性(F=354.906,P
3 讨论
缺血性脑血管病的实验动物模型是研究缺血性脑损伤和脑保护必不可少的工具,有关大鼠局灶性脑缺血再灌注模型已建立多种方法。De Reuck等[5]的研究提示,脑血管储备功能的下降导致全脑代谢储备消耗是血管性痴呆发生的可能机制;动物空间记忆能力下降,是由于血管结扎导致局部脑血流下降而影响与学习记忆有关的结构。孙莉等[6]采用双侧颈总动脉结扎模型发现,结扎导致实验动物水迷宫测试成绩下降,并且这种下降随结扎天数的延长而加大。赵宪林等[7]用这种方法结扎时间长达4月,结果发现30只结扎鼠中有25只痴呆鼠,呈轻、中度痴呆分别是9只、13只。本实验也表明,在双侧颈总动脉结扎再灌后,形态学和行为学方面有所改变。
大鼠全脑缺血再灌注模型,它的解剖学基础在于大鼠腹侧的脊髓动脉有一定向脑干的返支,四血管闭塞期间可以维持脑干的血液供应,使得大鼠在一定时间内能够存活下来。由于全脑缺血对大鼠的脑组织损伤严重,而再灌注,不仅没有使损伤的脑组织得以恢复,反而由于细胞内Ca2+超载、一氧化氮以及氧自由基等作用使损伤程度进一步加深[8]。本实验也证实全脑缺血后引起脑形态学和学习记忆能力的严重损伤,是研究血管性痴呆的良好模型。
大鼠中动脉(MCA)阻塞为临床上缺血性脑血管病的多发部位,故MCA阻断模型被广泛应用于脑梗塞的研究。其中,血管内直接插线闭塞法建立大鼠局灶性脑缺血/再灌注模型具有不开颅、损伤小、操作简便、不需特殊设备、缺血区部位较恒定、可准确控制缺血和再灌注时间、易控制局部条件、全身影响小等优点,被广泛用于脑缺血/再灌注的研究中。目前对该模型有较多的研究,刘亢丁等[9]认为该模型大鼠体重应控制在250~300 g ;马常升等[10]发现,当大鼠体重为190~239 g 时,宜选择插线的直径为0.185 mm ,体重为239~300 g 时,插线直径宜为0.200 mm;徐佳等[11]研究模型栓线插入的深度认为,要得到成动的模型栓线插入深度最少要达到1. 65 cm。与全脑缺血模型相比, MCAO模型可形成特定部位的脑梗死并进行再灌注, 对全身影响较小, 与人脑梗死的发病情况更相似, 所以目前应用更为广泛。其中, 栓线法因其缺血部位恒定、能准确控制缺血后再灌注时间等优点, 适用于脑缺血及再灌注多方面的研究。
通过对各组再灌后的行为学检测,分析发现3组之间行为学有明显区别,对于在行为学的基础上结合MAP2染色来评价脑缺血再灌注模型的脑损伤程度。观察发现,不同模型缺血坏死程度不同,结合行为学评分我们认为,不同的缺血再灌模型的应用范围应有所侧重,不同的脑缺血模型的应用不同,双侧缺血模型可用于轻微缺血的预防,线栓法应用于局部损伤后脑功能改变及治疗药物评价,全脑缺血再灌注动物模型是研究缺血损伤后恢复相对理想的模型,对于慢性脑缺血、脑缺血的药物及一些特殊领域的研究具有较高的价值。
各种脑缺血动物模型的制备方法各有优缺点,研究者应根据实验目的及研究方向做出相应的选择。目前, 脑缺血动物模型的研究在制备方法、实验条件的控制等方面都取得了很大进展, 而且转基因小鼠的出现, 超声、MR、MRA、介入等新技术的发展及其在模型制备中的应用, 在很大程度上促进了脑缺血模型的研究。但还有很多问题尚待解决, 如怎样更好地控制脑梗死灶的部位和范围, 更准确地控制缺血和再灌注时间等。脑缺血动物模型的日趋完善, 将为人们更深刻认识ICVD 发病机制, 研究新的治疗对策等提供更准确的信息。
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关键词:银杏平颤方;MPTP;形态学;行为学;帕金森病;中药
中图分类号:R285.5
文献标识码:A文章编号:
1673-7717(2008)11-2348-04
Experimental Study on Treatment of Ginkgo Biloba Pingchan Recipe
and Its Diffrent Combination on the Behavioral Test and Morphology in the Model
Mouse with Parkinson Disease
ZHANG Jun1,LI Qianjun1,SHUN Hongmei1,BAI Limin1,QIU Tingjian3
(1.Guangzhou University of Chinese Medicie,Guangzhou 510120,Guangdong,China;2.Beijing University of Chinese Medicine,Beijing 100029,China;3.Hulin Hospital of TCM,Hulin 158400,Heilongjiang,China)
Abstract:Objective:To investigate the effect and its mechanism of Chinese herb recipe in the treatment of PD,to measure the effect of Ginkgo Biloba Pingchan Recipe and its three similar prescriptions on the behavioral test and neurons in substantia nigra compacta(SNc)and striatum of model mouse for PD.Methods:The Parkinson’s disease model was established by consecutive administration of MPTP to C57/BL mice. The doses of Ginkgo Biloba Pingchan Recipe were respectively given for 2 weeks and 4 weeks in the treatment groups. Animals were examined behaviorally with the pole test consecutively. then killed,Taking out the forebrain and striate body were observed in morphology by HE.Results:(1)Ginkgo Biloba Pingchan Recipe(GBPR) and its three similar prescriptions improved the dyskinesia of PD mice and showed different disability in pole the test and decrease of spontaneous motor activity, the model group mice demonstrated dyskinesia, scores obtained from the behavioral test were increased significantly compared with Normal control group. While the scores in treatment groups showed a marked decrease to some degree (allP0.05).(2)GBPR and its three similar prescriptions protected neurons in SNc. The HE showed that, there were seldom neurons in SNc in model group;while there were much more neurons presented in the treatment groups than that in model group.Conclusion:Ginkgo Biloba Pingchan Recipe plays role in improving disability in pole test and increased spontaneous motor activity and in protection the neurons.
Keywords:Ginkgo Biloba Pingchan Recipe;MPTP;behavioral test;morphology;Parkinson’s disease;Chinese medicine
帕金森病又称震颤麻痹,是一种好发于中老年人[1]的多巴胺能神经元功能降低引起的锥体外系慢性病,现在多数学者认为与氧化应激-自由基有关[2-3]。原发性帕金森病的主要临床症状和体征为静止性震颤、肌强直、少动和障碍。有时可出现面目呆滞、发音低、书写字体过小、唾液增多、皮脂外溢、体温增高、出汗增多、便秘、疲乏、手脚痉挛引起的疼痛、抑郁及情感方面改变等。延缓PD功能障碍的抗氧化治疗有诱发精神障碍的副作用[4-5]。为了研究探讨PD的发病因病机,建立了不同的动物模型。以往的研究已证实MPTP小鼠模型的生物化学和组织化学特征均与临床PD相似。因此,本实验采用以MPTP腹腔注射诱发PD小鼠模型,观察PD小鼠行为学、病理学的变化,研究中药银杏平颤方及其拆方对PD小鼠行为及DA能神经元形态结构的影响,以探讨其防治PD的机制。
1材料与方法
1.1材料
1.1.1动物C57/BL6J小鼠,雄性,6~7周龄,体重(18±2)g,购于北京维通利华公司实验动物中心。动物自由进食饮水,动物房12h光、暗交替,平均温度22℃,相对湿度30%。
1.1.2主要仪器1510石蜡切片机:德国LETIZ公司。H-160万能研究显微镜:美国POLYVAR公司。Olympus BX5显微镜:日本Olympus株式会社。Image-pro Plus 5.0图象分析系统:日本Olympus株式会社。自制小鼠测试杆。
1.1.3化学试剂MPTP(1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine)购于美国Sigma公司。
1.2方法
1.2.1中药制备乙醇提取法获得浸膏,溶于蒸馏水中,根据药理学方法计算小鼠给药量[6],动物用药量根据成人6倍量计算,按照每次灌胃量0.5mL配制。0.1mPa灭菌15min,4℃保存备用。每次腹腔注射MPTP前40min给小鼠灌胃。
1.2.2小鼠PD模型的建立参照Nobutaka Arai,Kazuaki Misugi的实验方法[7],略加修改,小鼠造模前采用爬杆法[8]进行筛选:动物给药前,先引导动物在15s内由杆顶爬至杆底,每只训练4次,训练完毕对其进行测定,选用0分C57-BL/6J小鼠(评分标准见表1),用生理盐水配制的0.3%MPTP(按30mg•kg-1•d-1)腹腔注射,连续5天。
1.2.3动物分组及处理选取0分小鼠随机分成6组,每组12只: ①正常对照组(简称正常组,Normal control,NC):不作任何处理。②模型对照组(简称模型组,Model control,MC):生理盐水每天灌胃0.5mL/只。③银杏平颤方全方治疗组(简称全方组,Ginkgo Biloba Pingchan Recipe,G):灌胃全方中药每天约0.5mL/只(含生药量1.18g/mL)。④清热解毒方治疗组(简称解毒组,Jiedu Recipe,J):解毒中药灌胃每天约0.5mL/只(含生药量0.6g/mL)。⑤平肝熄风方治疗组(简称平肝组,Pinggan Recipe,P):平肝熄风中药灌胃每天约0.5mL/只(含生药量0.6g/mL)。⑥化瘀通络方治疗组(简称化瘀组,Huayu Recipe,H):化瘀通络中药灌胃每天约0.5mL/只(含生药量0.6g/mL)。第②~⑥各组从造模第1天开始灌胃,每次腹腔注射MPTP前40min给小鼠灌胃,各治疗组给予相应中药灌胃,模型组给予生理盐水灌胃。MPTP用生理盐水配制,每日30mg/kg腹腔注射,1日1次,各组连续用药5天。以上各组每日进行2次爬杆试验并进行评分,结果进行统计学处理。动物的存活期分别是造模开始14天和28天。
1.2.4小鼠行为学测试爬杆实验:所用工具为一直径13mm、高760mm的光滑不锈钢杆,垂直竖立,将小鼠头向下放置在金属杆的顶部,使其沿杆自然爬下,观察动物在下行过程中的行为,并按标准计分,评分标准见表1。实验前每只小鼠爬杆2次,选用爬杆行为计分为0分的动物用于实验,称重并随机分组。所有动物于注射MPTP前及末次注射后第1至第3周每日口服药物前后,均进行爬杆试验,每只鼠爬杆2次,积分并计算平均分,评分结果进行统计学分析。
1.2.5组织形态学观察①取材及材料处理:动物用10%的水合氯醛腹腔麻醉后,打开胸腔,先经左心室升主动脉快速推注生理盐水20mL,后缓缓推注10%福尔马林灌流固定,取脑、置于10%福尔马林固定1周。脑组织经常规步骤处理:脱水、透明、浸蜡、石蜡包埋,切片、片厚6μm,常温保存备用。
②HE染色法:石蜡切片烤干,脱蜡,脱苯,Ehrlich氏苏木精染,盐酸酒精分化,蓝化,伊红染色,脱水,透明、中性树脂封片。
③光镜下观察并摄片:根据小鼠脑立体定位图谱,每组每只动物选一张脚间核平面切片,取材部位见图1。
2结果
2.1小鼠行为学改变
2.1.1注射MPTP后 各组小鼠行为表现各组给药(MPTP)后10min小鼠都出现不同程度的肢体震颤,开始前肢抬举伴震颤,后肢僵硬,竖尾、竖毛及跳、蹿等动作,持续约30min后,又出现运动障碍,动作迟缓,短暂性活动减少,对外界刺激易产生尖叫,逃避反应慢;注射MPTP后1h,小鼠表现明显的运动减少,对外界刺激反应低下,之后逐渐恢复。但各组动物症状都于24h后完全消失。随着用药时间延长,动物运动障碍程度增加,症状持续时间和恢复时间延长。中药全方组和拆方各组均可不同程度改善PD小鼠出现的爬杆能力下降、时间延长和自发活动次数减少等上述小鼠行为学异常与模型组比较有显著性差异(P均
2.1.2中药银杏平颤方及其拆方对PD小鼠爬杆行为的影响正常组小鼠在给予生理盐水前后,爬杆测试无明显差异。MPTP 30mg•kg-1•d-1腹腔注射后当日及以后几天,协调能力明显降低,表现为快速下滑,甚至不能抱杆、坠落,持续4日后,于第5日末次注射MPTP后小鼠协调能力逐渐恢复,模型对照组1~4周评分结果与正常对照组相比升高且均有显著性差异(P
2.2病理学改变
2.2.1肉眼观察全部小鼠脑标本外观均未见明显异常,切面检查亦未见出血、坏死和软化灶。
2.2.2HE染色光镜观察正常组14天、28天脑黑质神经细胞形态正常,体积正常,结构清晰,密集成群。模型组14天、28天小鼠脑黑质神经细胞数量明显减少,部分神经元丧失,残留神经元呈大多角形或锥体形状,有的胞体变小,胞核固缩,胞核结构不清,有的胞核变大,核染色质疏松,有颗粒出现,核周围胞浆有溶解样改变;胞浆染色加深,胞浆内可见大小不等的嗜酸性颗粒并出现小空泡。大部分小鼠黑质区域内尚可见广泛的淋巴细胞浸润,部分淋巴细胞围绕在血管周围形成血管套。残存的神经元体积瘦小,结构不清晰,色素变浅,同时伴轻度胶质细胞增生;与模型组14天和28天比较,银杏平颤方全方及拆方各组14天和28天小鼠脑黑质神经细胞数量明显增多,神经元体积较饱满,结构较清晰;各中药治疗组14天黑质区神经元形态与28天各组相比基本相似,黑质区神经元数量未见明显减少,但有少数神经元变性,细胞呈圆形或卵圆形,胞浆内未见嗜酸性颗粒出现。但总的看来中药各治疗组与正常对照组比较神经细胞未见明显减少,无特异性改变;有的可见星形细胞轻度增多,胞核变大,偶见核分裂现象。解毒组28天2例黑质区有散在软化灶形成,病灶较小,灶内大多数神经元消失,残留的神经元胞体变小,胞核固缩。部分小鼠黑质区可见弥漫性淋巴细胞浸润,偶见淋巴细胞围绕在小血管周围但并未形成血管套。
3讨论
3.1模型的建立和银杏平颤方对PD模型小鼠行为学改善的作用
帕金森病又称震颤麻痹,临床以肢体震颤、木僵为典型症状,是一种好发于老年人的多巴胺能神经元功能降低引起的锥体外系慢性病,同老年痴呆一样是与衰老相关的神经退行性病。目前认为其脑内黑质纹状体的多巴胺能和胆碱能神经功能平和失调是运动障碍的主要原因,凡引起前者功能降低或后者功能亢进的因素均可以导致震颤。帕金森病人的行为变化为运动协调能力降低,在本实验中,用爬杆实验作为测定动物协调运动能力的指标。模型组小鼠协调运动能力明显降低,并且这种行为异常可持续数日,与正常组有显著性差异,这一结果与文献报道一致。
现在世界公认的两种帕金森病模型药物是6-羟基多巴(6-Hydrooxydopamine, 6-OHDA)和MPTP,6-OHDA是一种神经毒素,大鼠单侧纹状体注射微量的6-OHDA,能够造成多巴胺能神经元坏死,经阿朴吗啡诱导,动物可出现向健侧旋转的现象[9-10],6-OHDA模型存在造模周期长、成功率低、症状不典型等问题,限制了它的应用。
MPTP是哌替啶的衍生物,可由脑中单胺氧化酶B催化生成MPP+,后者是一种选择性的神经毒素,可以损害人类和灵长类动物脑中黑质中的多巴胺能神经元,MPTP最初发现于吸毒患者的脑内,经分离获得该化合物,注射到猴体内可引起酷似临床震颤麻痹患者的几乎全部症状,并且严重程度与所用剂量和动物年龄成正比。最初认为啮齿类动物对MPTP的毒性不敏感,后来发现接受MPTP注射可能导致该动物出现震颤,但是种属差异很大,大鼠由于脑内MAO-B的活性或水平较低,MPTP不能被代谢成活性产物,因而大鼠对MPTP的毒性不敏感。MPTP注射给药可引起小鼠震颤,特别是C57/BL、BABC等,对注射MPTP产生的毒性极敏感, MPTP引起的小鼠行为学异常虽不像在灵长类动物上的症状典型,但造模周期短、重复性好,实验动物费用低,可引起脑内黑质纹状体的多巴胺含量降低,因此,MPTP小鼠模型被国外许多实验室广泛采用,这种模型为研究帕金森病的发病机理和药物治疗提供了条件[11-12]。
MPTP确可引起小鼠的行为异常,但其引起的小鼠行为变化,因采用的注射剂量、注射次数、注射途径的不同以及所采用的行为观察方法的不同而有所不同[13-16]。本实验采用的是最大剂量和最常用的注射途径,为缩短实验周期采用5次注射,得到比较明显的运动能力降低的效用。为了检查PD小鼠的协调运动能力,本实验选用爬杆试验,即让小鼠头向下倒竖于垂直的金属杆顶部,待其四肢握紧杆后,松手任其自由下行,此实验中,动物被动地下行,当协调能力降低时,行为发生明显改变。
实验结果显示, MPTP注射后,小鼠爬杆能力降低,并且这种行为异常可持续几日,以后逐渐恢复,这一结果与文献使用自主活动法观察的结果一致,采用此方法观察得到的银杏平颤方及其拆方对MPTP所致小鼠运动能力降低的改善作用这一结论是可靠的。
3.2银杏平颤方对PD小鼠DA神经元形态的影响
很多实验证实,MPTP对黑质DA能神经元具有选择性神经毒作用,其致病的过程是MPTP进入体内首先穿过血脑屏障,被星形胶质细胞、5-羟色胺能神经元摄取并在单胺氧化酶 B迅速催化下生成吡啶类代谢产物甲基-苯基吡啶离子(MPP+),MPP+与 DA的化学结构极为相似,故可以被DA转运体(DAT)识别并载入DA能神经元内,然后通过线粒体外膜上能量依赖性转运机制进入线粒体集中起来,之后阻断线粒体NADH氧化呼吸链,最终造成ATP衰竭和细胞死亡[17],故直接损害DA能神经元的是MPP+。因MPP+和铁离子一样与神经黑色素有很高的亲合性,而黑质DA能神经元含有较高浓度的神经黑色素,所以 MPP+选择性地损伤了SNpc的 DA能神经元,中枢神经系统内其它部位的DA能神经元,如腹侧被盖区DA能神经元损伤则很小[18]。笔者在HE染色和TH免疫组化染色实验中也得到同样结果。DA合成限速酶TH与PD的关系很早就受到了普遍关注。TH已经成为DA神经元的标志酶。大量研究证明,PD动物模型及PD病人体内TH从基因表达、酶蛋白含量及分布到酶活性都存在广泛的异常改变,笔者的另一实验观察了各组小鼠中脑TH阳性黑质神经元,结果显示:模型组小鼠中脑SNpc内TH免疫组化观察到大量DA能神经元脱失,因而经黑质-纹状体通路投射到纹状体的DA神经递质减少,从而引起小鼠多巴胺和乙酰胆碱系统平衡失调而产生行为学障碍;HE染色结果与银杏平颤方全方及拆方各组小鼠行为改变成正比,而且黑质区神经元的变性、退化及坏死程度较模型组均明显改善,仅个别小鼠有轻微的软化灶形成。HE染色和TH免疫组化染色结果相吻合,这表明中药可减少多巴胺神经元的丢失、增加多巴胺神经元内TH的表达,各组中药在不同的时间疗效各不相同,就减少多巴胺神经元丢失的数量而言,在14天以解毒组最明显,28天以全方组最明显;就增加TH的表达而言,14天全方组和解毒组较明显,28天化瘀组较明显。这些变化说明中药银杏平颤方全方及拆方能使黑质神经元的损伤程度减轻,结构和功能接近正常,进一步从形态学方面证实了银杏平颤方全方及拆方可保护神经组织免受MPTP引起的自由基增多及氧化损伤所造成的损害,从而为PD的防治提供形态学依据。
以上结果从行为学和神经病理角度分别证明了模型成功。停药后小鼠行为恢复较快与脑内的表现不太相符,这与其他学者的报道一致[19],具体机制尚不清楚。中药各给药组(14天,28天)小鼠行为障碍有明显恢复、TH免疫组化显示SNpc内DA能神经元数目较模型组明显增多,且全方组和化瘀组更为明显一些。这些结果提示银杏平颤方及其拆方能改善PD小鼠的行为障碍、对DA能神经元的正常形态及功能有保护作用。银杏平颤方及其拆方28天组治疗效果稍好一些,但与14天各组相比两者之间的差别并不很大,一方面提示银杏平颤方及其拆方对PD的治疗可能存在一定的量效和时效关系,同时也说明在短时间内银杏平颤方及其拆方即可达到满意的治疗效果。
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【关键词】 CCI模型; 大鼠; 疼痛行为学; 痛阈
疼痛是人们一生中经常遇到的不愉觉,它提供躯体受到威胁的警报信号,是生命不可缺少的一种特殊保护功能。另一方面,它又是各种疾病最常见的症状,也是当今困扰人类健康最严重的问题之一。根据神经生理功能,疼痛可分为生理性疼痛和病理性疼痛,神经病理性疼痛是由神经系统损伤或异常引起的一种难以治疗的疼痛状态。CCI模型是最常用的神经病理性疼痛动物模型。本研究主要观察CCI模型大鼠疼痛行为学表现。
1 资料与方法
1.1 实验动物 SPF级SD大鼠,6~8周龄,雄性,体重180~200 g,购自川北医学院实验动物中心。动物饲养环境安静,有良好的通风和空气过滤系统,室温22 ℃左右,湿度50%左右,明暗光照12 h:12 h,自由摄食,隔日更换笼具和垫料。动物适应环境3 d。雄性SD大鼠(n=48只)随机分为三组,即正常对照组(Nave组:n=16,分7、14 d亚组,每亚组8只)、假手术组(Sham组:n=16,分7、14 d亚组,每亚组8只)以及CCI组(n=16,分7、14 d亚组,每亚组8只)。
1.2 CCI模型的建立 (1)按Bennet和Xie[1]方法制作CCI模型;(2)称重:采用腹腔给药10%水合氯醛麻醉,300~500 mg/kg。侧卧位,手术侧在上,消毒,铺巾,选择左后肢,在股骨下方约l cm平行于股骨切开皮肤,用小剥离子经股二头肌间隙钝性分离肌肉,暴露坐骨神经,用神经剥离子轻柔将坐骨神经与周围软组织分离;(3)在坐骨神经分成三支前的主干部位游离神经7 mm左右,在距神经起始处(三支分叉处)上方2 mm处,用4.0含铬羊肠线结扎坐骨神经4道,每道间隔约1 mm,使被结扎的神经长约4~5 mm。注意结扎的松紧度,以打结时可见肌肉轻微抽动为准;(4)局部生理盐水冲洗,间断缝合肌肉筋膜、皮下组织以及皮肤;术毕将大鼠放入鼠笼,于温暖、安静环境自由喂养;(5)假手术组除不结扎坐骨神经外,其余同模型组;手术由同一人操作。
1.3 行为学观察 在手术后2周内,每隔1~2 d观察1次,包括大鼠的步态和左后肢的姿势、局部皮肤以及肌肉张力的改变程度、是否存在舔咬肢体现象等。
1.4 机械刺激伤害感受阈值(MWT)的测量 在安静的环境中,将大鼠单独放置于透明的有机玻璃体中,待大鼠适应环境15~30 min后,以Electronic von Frey刺激针刺激大鼠左、右足底,每只大鼠刺激3次,间隔大于10 s。大鼠会出现抬足、缩足、快速甩足以及甩足后舔足等反应。将3次读数取平均值作为机械缩足反射阈值(MWT)。各组于术前、术后第1、3、6、8、10、13天进行测量。测量时间固定为9:00~13:00。术前测定值为基础机械痛阈。
1.5 统计学处理 采用PASW Statistics 18软件进行统计学处理,计量资料以(x±s)表示,两组样本均数间的比较用t检验,组间比较采用重复资料方差分析和post hoc检验,P
2 结果
2.1 大鼠行为学变化 CCI大鼠术后健康状况良好,体重无明显减轻,毛发富有光泽,觅食饮水基本正常。术后1~2周,手术足趾并拢轻度外翻,下肢行走无力,步态呈现跛行,经常左后足悬空或不敢着地;站立时以右后肢持重,左后肢抬起并紧贴于腹部;术后14 d左右,左后肢出现比较明显的肌肉萎缩,给予轻微von Frey刺激时,大鼠经常迅速将左后肢抬起,有时放入口中舔吮;CCI大鼠左后肢悬空时间常超过25 s,CCI大鼠无自噬肢体现象。
2.2 大鼠体重变化 CCI组大鼠术后健康状况良好,体重无明显减轻,但体重增长较Sham组和Nave组略慢。各组大鼠术前基础值、术后第1、3天体重比较差异无统计学意义(P>0.05)。在术后第6、8、10、13天,CCI组大鼠体重与Nave组、Sham组比较差异有统计学意义(P0.05),见表1。
2.3 机械刺激伤害感受阈(MWT)变化 各组大鼠术前机械性痛阈比较差异无统计学意义(P>0.05)。手术前、后Nave组大鼠痛阈与Sham组比较差异无统计学意义(P>0.05)。各组大鼠非术侧机械性痛阈比较差异无统计学意义(P>0.05)。CCI组大鼠术侧痛阈在手术后第3、6、8、10、13天明显低于非手术侧,亦明显低于Sham组和Nave组(P
【摘要】 目的:建立新生大鼠脑白质损伤模型,探讨脑白质损伤后少突胶质细胞(OL)凋亡和远期神经行为的变化。方法:5日龄新生大鼠随机分为实验组和对照组,制作缺血性脑白质损伤动物模型;术后不同时间点观察生长发育,HE染色、免疫荧光标记观察脑组织病理形态改变、细胞变化,悬吊试验、旷场试验、拒俘反应测试神经行为学改变。结果:实验组生长发育明显慢于对照组,HE染色脑室周围白质疏松,侧脑室增大,髓鞘磷脂蛋白(MBP)免疫荧光标记实验组阳性细胞数较对照组明显减少(P
【关键词】 缺血性脑损伤; 脑室周围白质软化; 少突胶质细胞; 新生大鼠
产科和新生儿重症监护诊疗技术的发展,大大提高了早产儿的存活率,但随之而来的早产儿脑损伤也较为突出。有研究认为,早产儿脑损伤主要在白质,脑室周围白质软化(periventricular leucumalacia,PVL)是早产儿脑损伤的主要形式[1],高发于胎龄24~32周的早产儿,发生率达26%~60%[2]。PVL可造成脑白质部位少突胶质细胞(oligodendrocyte,OL)前体的受损和丢失,致使脑白质内髓鞘不能形成,导致成活早产儿呈现痉挛性肢体瘫痪、认知障碍以及视听障碍等后遗症[3]。PVL发病机制复杂,还不完全清楚,尚须进一步研究。本研究采用双侧颈总动脉结扎法(bilateral carotidartery occlusion,BCAO)制作5日龄未成熟大鼠缺血性脑损伤模型,观察其脑室周围白质病理变化和远期神经行为改变情况。
1 材料与方法
1.1 材料
5日龄新生SD大鼠10窝,共90只,雌雄不拘,体重8.5~11.0 g,由东南大学医学院实验动物中心提供,髓鞘磷脂蛋白(MBP)单克隆抗体由上海元象医疗器械有限公司提供,山羊抗兔IgG由北京中杉生物公司提供。
1.2 方法
1.2.1 动物分组
90只大鼠随机分为实验组(n=48)和对照组(n=42)两组。观察5、7、14、21、28日龄大鼠生长发育情况,对29、30日龄大鼠进行神经行为学检测。
1.2.2 模型制作
实验组:大鼠乙醚麻醉后取仰卧位于操作台上,消毒颈部皮肤,作颈腹侧正中切口约0.5 cm长,分离皮下组织,找到血管神经束,分离出双侧颈总动脉,用50丝线完全结扎双侧颈总动脉后缝合皮肤,在37 ℃恒温水浴箱内恢复至活动正常后返回母鼠身边饲养。对照组:手术同实验组,分离双侧颈总动脉,但不结扎,缝合皮肤后回笼。手术中及术后1周内对照组大鼠死亡1只,死亡率为2.4%,实验组死亡13只,死亡率27.1%,最终进入结果分析76只。
1.2.3 HE染色及免疫荧光检测
1.2.3.1 HE染色 实验动物于7、14、21、30日龄(行为学测试后)行心脏灌注后断头取脑,4%多聚甲醛固定24 h,取视交叉水平作石蜡切片(片厚4 μm),行常规HE染色。
1.2.3.2 荧光抗体标记 分别于7、8、14、21日龄灌注取脑,4%多聚甲醛固定,300 g·L-1蔗糖沉底后取不同冠状面作冰冻切片(10 μm),加入MBP(1∶200) 4 ℃过夜,暗室中加入山羊抗兔IgG (1∶50) 37 ℃孵育30 min,晾干后于倒置荧光显微镜(Olympus,200倍)下观察脑室周围白质部位细胞形态变化。每个标本连续作3张切片进行标记,每张切片选取5个视野(阳性细胞数最多者)计数,并取其平均值统计。
1.2.4 神经行为学测定
动物于29日龄行悬吊试验测试肢体肌力,旷场试验、拒俘反应检测随意运动和情感行为能力,“Y”臂迷宫试验测定学习能力,30日龄时复测“Y”臂迷宫试验,检测记忆能力,如果学习训练失败,则成绩不列入统计。
1.3 统计学处理
应用SPSS 15.0进行统计学处理,两样本均数比较采用t检验,结果均以x-±s表示,P
2 结
果
2.1 生长变化
实验组大鼠术后有皮肤苍白、皮温降低、活动减少、喂养困难、睁眼时间延迟、体重增长缓慢等异常表现。术前两组大鼠体重相差不大,术后实验组体重平均增长幅度低于对照组,第7天至1个月同日龄大鼠处死前体重明显低于对照组(P
2.2 HE染色
7日龄各组大鼠大脑外观未见明显改变,实验组大鼠镜下可见脑白质部位细胞水肿,细胞周围间隙增宽,脑室周围白质内大量OL呈凋亡样变化:胞浆浓缩,核质凝集,形成蓝黑色凋亡小体,个别区域有小片的坏死区,部分神经细胞胞核碎裂溶解消失,表现为坏死。但皮质、海马等部位细胞结构基本完整,未见明显的病理改变。14、21、30日龄实验组大鼠脑室周围白质较对照组明显染色浅且疏松,脑室周围白质及内囊组织相对疏松,内囊有空腔形成,脑室进行性扩大。对照组大鼠同时间点未见以上病理变化。见图1。表1 两组大鼠不同日龄体重比较
2.3 免疫荧光标记
荧光显微镜下可见MBP标记的细胞呈黄绿色荧光(图2)。7日龄实验组术后可见阳性细胞数目较对照组减少,8日龄减少最为明显,与对照组相比,差异有统计学意义(P0.05,表2)。
2.4 神经行为学测定
29日龄实验组大鼠在悬吊试验中悬吊在玻璃棒上时间较对照组短,在旷场试验中活动及后肢站立次数较对照组少,拒俘反应试验中表现为较易捕获,试验评分均较对照组低(P
3 讨
论
PVL是指侧脑室周围白质的坏死,常在大脑半球的白质区形成囊腔。未成熟脑白质主要由OL前体细胞构成,导致脑白质损伤的关键是OL损伤,OL是中枢神经系统的成髓鞘胶质细胞,其损伤主要影响髓磷脂的产生,最终导致脑白质的缺损,脑白质容积减少,脑室扩张等[4]。缺血在PVL发病机制的学说中占了主导地位,未成熟脑血流调控机制不成熟、脑白质在发育期血供不足和OL的前体细胞对损伤有高度的敏感性是PVL主要发病因素,血流降低会导致脑室周围白质中的OL损伤、凋亡、坏死,数量减少,从而致使髓鞘合成障碍,引起远期的神经行为缺陷。
研究表明,7日龄大鼠神经系统发育相当于人类足月或近足月的新生儿,脑组织中OL已逐渐发育成熟并发生髓鞘化,该阶段的OL对损伤易感性不强。大鼠生后5 d是神经元迁移的终末阶段,Uehara等[5]采用5日龄Wistar大鼠双极电凝器切断双侧颈动脉,2 d后检查,90.9%的大鼠内囊及周围白质出现病变,包括凝固性坏死和囊性变,54.5%皮质下白质受累而仅有22%皮质受损。张龙等[6]利用5日龄新生SD大鼠脑内注射神经毒素3硝基丙酸成功建立了PVL模型。Cai等[7]利用BCAO后联合低氧建立4日龄SD大鼠脑损伤模型。研究证实,鼠类生后5 d相当于人类妊娠24~30周[8],1~5 日龄大鼠脑白质以OL的前体细胞为主,容易受损,从而影响髓鞘的形成,最终导致脑白质的缺损[9]。故本实验选择5日龄的SD大鼠通过BCAO模拟PVL病变。
本实验显示,缺血增加大鼠的死亡率,相同日龄实验组幼鼠体重明显低于对照组,并且睁眼时间延迟,大鼠的生长发育延缓。PVL的病理特征是白质出现明显损伤,而皮质损伤轻微,本实验模型主要表现为早期脑白质部位细胞水肿,细胞周围间隙增宽,脑室周围白质内OL凋亡坏死增多,皮质下及脑室周围白质出现疏松及液化灶,后期形成囊腔和脑室扩大,而脑皮质无明显变化。本实验MBP免疫荧光标记显示,缺血性脑损伤后MBP标记的细胞减少。MBP是反映OL及髓鞘结构、功能的重要指标之一,实验组早期免疫荧光MBP抗体标记阳性细胞数减少较对照组明显,生后2周对照组MBP阳性细胞数开始减少,系大鼠OL已发育成熟,MBP表达量减少。研究证实,在早产儿PVL的好发期,晚期OL前体更易受到缺氧缺血等因素的影响,导致白质内髓鞘不能形成,临床上呈现脑瘫和智能落后等后遗症[10]。PVL患儿神经行为学障碍在幼儿期才明显固定化,通常认为大鼠1月龄约等同于人类的2~5岁,其神经行为学特征性表现已经能够充分展示[11],因此对29、30日龄大鼠进行神经行为学检测结果较为可靠。本实验表明,BCAO实验组动物与对照组比较有明显的远期神经行为学异常,表现为随意运动受限,肌力减弱,情感行为及学习能力差,且有明显的感知障碍,实验组神经行为表现与病理改变一致。
本研究显示,5日龄新生大鼠因双侧颈总动脉结扎缺血引起脑室周围白质严重损伤,出现液化、脑室扩大,OL凋亡较对照组增多,术后出现生长迟缓和远期神经行为功能缺陷,因此,有助于理解早产儿脑白质损伤发病机制和神经病理学变化,为PVL病理学机制及干预提供理论基础。
参考文献
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[5]UEHARA H,YOSHIOKA H,KAWASE S,et al.A new model of white matter injury in neonatal rats with bilateral carotid artery occlusion[J].Brain Researsh,1999,837:213220.
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[9]孙金峤,周文浩,崔曙东,等.三日龄新生大鼠缺血性脑白质损伤模型的实验研究[J].中国新生儿科杂志,2007,22(4):214217.
【摘要】 目的 观察三勒浆抗疲劳液对慢性疲劳大鼠模型的多因素影响作用,为深入探讨其药理学作用的机制奠定基础。方法 采用长时间反复强迫大鼠游泳及束缚四肢(限制大鼠的活动)法,造成慢性疲劳的大鼠模型,悬尾法及力竭游泳法考查模型动物行为学指标,并采用ELISA法测定其细胞因子IL-1b、IL-6及神经递质5-HT。结果 空白对照组动物一般情况、行为学观察及IL-1b、IL-6、5-HT等多项指标与模型组比较差异有显著性(P<0.05或P<0.01),证明模型成立。而三勒浆抗疲劳液具有改善造模大鼠一般情况及行为学指标的作用。同时上调血清中IL-1b及脑组织中5-HT,与模型对照组比较,差异有显著性(P<0.05或P<0.01)。结论 用强迫大鼠游泳(30min/d)及束缚四肢法(3h/d)造模,所形成的慢性疲劳大鼠模型更趋向于因心理应激所形成的机体症状性疲劳模型,三勒浆抗疲劳液对此种慢性疲劳大鼠模型的一般情况、行为学指标均有明显的改善作用,对IL-1b、5-HT的上调,可能为其药理学作用机理。
【关键词】 三勒浆抗疲劳液;慢性疲劳;大鼠模型;实验研究
Using chronic fatigue rat model to investigate the pharmacologic mechanism of Sanajon oral liquid
【Abstract】 Objective To observe the effect of chronic fatigue rat model which influenced by Sanajon oral liquid, to study the pharmacology mechanism. Methods Adopt force rat swim and bondage on four limbs repeatedly , to cause rat chronic fatigue ; By hanging rat tail and swimming exhaust physical strength approach, to observe rat ethology changes; Utilizing ELISA method, examination cytokine IL-1b, IL-6 and 5-HT.Results Comparing control group with chronic fatigue model group, there have significance difference about rat general condition, ethology changes, IL-1b, IL-6 in serum and 5-HT in brain(P<0.05 or P<0.01). At the same time, all of above examination item can be improve by Sanajon oral liquid(P<0.05 or P<0.01).Conclusion This kind of chronic fatigue rat model have more psychological stress which induce to psychological fatigue, Sanajon oral liquid can improve model rat’s general condition, ethology changes, IL-1b, IL-6 in serum and 5-HT in brain.
【Key words】 anti-fatigue Sanajon oral liquid;chronic fatigue;rat model;experiment study
三勒浆抗疲劳液为国内抗疲劳产品中的知名品牌,在长期的临床运用中,显示出较好的疗效,为进一步探讨该产品抗慢性疲劳的作用机理,我们进行了动物实验的初步研究。
1 实验材料
1.1 动物 SD大鼠,体重160~180g,雌雄各半,共50只,合格证号:SCXK(川)2004-11,供应单位:成都中医药大学实验动物供应中心。
1.2 供试品 三勒浆抗疲劳液,0.5g生药/ml,30ml/支,红棕色液体,批号:Y20040702,人临床用量及给药途径:30ml/次,1天1次,口服。供应单位:成都三勒浆药业集团四川华美制药有限公司。
1.3 主要实验仪器及试剂
1.3.1 大鼠游泳池 长80cm,宽80cm,高80cm。
1.3.2 板式酶标仪 型号:ZS-2,北京市新风机电技术公司。
1.3.3 台式高速冷冻离心机 型号:TGL―16G,上海安亭科学仪器厂。
1.3.4 大鼠IL-1b ELISA检测试剂盒 批号:TCV5102-BS62031,规格:96T,BPB Biomedicals,Inc.大连泛邦公司提供。
1.3.5 大鼠IL-6 ELISA检测试剂盒 批号:TCV5102-BS62031,规格:96T,BPB Biomedicals,Inc.大连泛邦公司提供。
1.3.6 大鼠5-HT ELISA检测试剂盒 批号:TCV5102-BS62031,规格:96T,BPB Biomedicals,Inc.大连泛邦公司提供。
2 实验方法
2.1 动物分组 经检疫合格后,将50只大鼠计算机完全随机分成5组,每组10只,分别为低、中、高三勒浆抗疲劳液组、模型对照组及空白对照组。分笼饲养,每笼动物5只。正式试验前,各组动物适应性饲养7天。
2.2 剂量设置及给药 按体表面积折算,大鼠用量为1.5g生药/kg;以此为低剂量,各组设置如下:低剂量组:1.5g生药/kg;中剂量组:3g生药/kg;高剂量组:6g生药/kg,空白对照组及模型对照组灌服等体积纯水。
2.3 慢性疲劳动物模型的建立 大鼠从第8天起,除空白对照组外,其他各组动物开始接受23天不同的应激性刺激,即单日冷水[(21±1)℃,水深50cm]游泳,每次30min;双日束缚应激[1],用胶布束缚鼠四肢,每次3h,每天1次。造模同时,给药组动物灌胃对应剂量的供试品连续23天,每天1次,空白对照组灌胃相同体积的生理盐水。
2.4 观察指标
2.4.1 一般情况观察 造模期间,每天观察并记录鼠的饮水量、进食量、体重及鼠毛色泽等一般情况。
2.4.2 动物行为学观察
2.4.2.1 鼠尾悬挂实验 测定情绪反应及体力情况。距大鼠尾端1cm的部分穿过中央钻有直径1cm孔的有机玻璃板,板离地面1 m左右,使大鼠呈倒挂状。悬挂两侧用板隔开动物视线,大鼠为克服不正常的而挣扎活动,但活动一定时间后,出现间断性“不动”,显示“失望”状态。观察6min内的挣扎次数(大鼠由倒挂向上翻转的总次数)及不动时间(大鼠处于完全静止不动状态的总时间)。
2.4.2.2 力竭游泳实验 测定情绪反应及体力情况。游泳时水深为50cm、水温(28±1)℃。游泳前16h大鼠禁食不禁饮。灌胃给药30min后,将标记好的大鼠同时置入游泳池,记录大鼠从入水到游泳至力竭(头部沉入水中10秒中不能浮出水面为力竭标准)的时间。
2.4.3 对细胞因子白细胞介素-1b(IL-1b)、白细胞介素-6(IL-6)及神经递质五羟色胺(5-HT)的影响
2.4.3.1 血清标本的采集 采用腹主动脉采血法,收集大鼠血液4ml,静置2h,3000rpm离心,分离血清,取上清液为待检测样品。按照试剂盒要求检测样品IL-1b、IL-6和5-HT含量,于酶标仪450nm处测OD值,绘制标准曲线,并查出各样品中相应的含量。
2.4.3.2 对血浆、脑组织中5-HT活性的影响 检测标本的采集:各组动物取血后,断头处死,迅速取出下丘脑和垂体组织,电子天平称重后,以1:30(W/V)的比例加入BPS,立即贮存于-20℃冰箱保存,待测。检测时,将脑组织在冰浴条件下匀浆,低温离心机3500rpm离心10min,取上清液进行检测。
按照5-HT试剂盒要求检测,于酶标仪450nm处测OD值,绘制标准曲线,并查出各样品中相应的含量。
2.5 统计学方法 以统计软件SPSS11.0单因素方差分析进行统计学处理。
3 实验结果
3.1 一般情况研究结果 结果见表1~3。笼旁观察,模型组大鼠较其他组动物的活动量明显下降,对外界刺激反应不敏感,迟钝。从大鼠一般情况的数据分析来看,慢性疲劳造模组大鼠在饮水量、饮食量及体重等多方面均有较明显的下降的趋势,其中饮食及体重方面与空白对照组比较差异有显著性;三勒浆抗疲劳液给药组大鼠与模型对照组比较,总体情况有改善的趋势,其中饮水量与模型对照组比较差异有显著性,其他两项指标均值亦明显高于模型对照组,但与模型对照组及空白对照组比较差异无显著性,说明三勒浆抗疲劳液在改善慢性疲劳动物模型的一般情况方面具有一定的作用。
3.2 一般行为学研究
3.2.1 大鼠尾部悬挂试验 结果见表4。从数据分析可以看出慢性疲劳模型组大鼠挣扎次数与空白对照组比较差异有非常显著性(P<0.01);与低剂量给药组比较差异有显著性(P<0.05);各组与空白对照组比较均差异有非常显著性;从大鼠不动时间的分析数据中可以看出模型大鼠不动时间均值长于其他各组动物,与三勒浆中剂量组比较差异有显著性(P<0.05),但与空白对照组比较差异无显著性。
3.2.2 大鼠力竭游泳试验 结果见表5。从试验结果分析,未经游泳造模训练的空白组大鼠力竭游泳时间明显短于其他各组(P<0.01)。给药组大鼠力竭游泳时间均明显长于模型对照组,说明三勒浆抗疲劳液具有对抗慢性疲劳的作用。表1 大鼠各组饮水量变化结果注:Δ造模结束前1天死亡3只大鼠。采用SPSS11.0 One-way ANOVA-LSD分析。与模型对照组比较,**P<0.01表2 大鼠各组饮食量变化结果注:Δ造模结束前1天死亡3只大鼠。采用SPSS11.0 One-way ANOVA-LSD分析。与模型对照组比较,*P<0.05表3 大鼠各组体重变化结果注:采用SPSS11.0 One-way ANOVA-LSD分析。与模型对照组比较,**P<0.01表4 大鼠尾部悬挂试验结果注:采用SPSS11.0 One-way ANOVA-LSD分析。与模型对照组比较,*P<0.05;与模型对照组比较,**P<0.01;与空白对照组比较,P<0.01表5 大鼠力竭游泳试验结果注:Δ试验测试前死亡2只大鼠。采用SPSS11.0 One-way ANOVA-LSD分析。中、高剂量组大鼠力竭游泳时间超过5400s(90min)后,未继续记录观察,故均值以大于表示。与模型对照组比较,*P<0.05;表示与模型对照组比较,**P<0.01;表示与空白对照组比较,P<0.01
3.3 大鼠血清IL-1b检测 试验结果见表6。空白对照组及中剂量给药组与模型对照组比较差异有非常显著性(P<0.01);高剂量组与模型对照组比较差异有显著性(P<0.05)。表6 大鼠血清IL-1b检测结果 注:Δ有1份样品出现溶血。采用SPSS11.0 One-way ANOVA-LSD分析。与模型对照组比较,*P<0.05;与模型对照组比较,**P<0.01
3.4 大鼠血清IL-6检测 结果见表7。经统计学分析,空白对照组与模型组比较差异有非常显著性(P<0.01)。各剂量给药组大鼠血清中IL-6含量有上调的趋势,但与模型对照组比较无统计学意义(P>0.05)。表7 大鼠血清IL-6检测结果注:采用SPSS11.0 One-way ANOVA-LSD分析。与模型对照组比较,**P<0.01
3.5 大鼠血清5-HT检测 结果见表8。经统计学分析,各组间比较无统计学意义(P>0.05)。表8 大鼠血清5-HT检测结果注:采用SPSS11.0 One-way ANOVA-LSD分析;各组间差异无显著性
3.6 大鼠下丘脑、垂体5-HT检测 结果见表9。空白对照组、低剂量组及中剂量组与模型组比较,差异有非常显著性(P<0.01);高剂量组与模型组比较差异有显著性(P<0.05)。模型对照组大鼠下丘脑及垂体中5-HT含量明显低于其他各组动物。表9 大鼠垂体、下丘脑中5-HT检测结果 注:采用SPSS11.0 One-way ANOVA-LSD分析。与模型对照组比较,*P<0.05;**P<0.01
4 讨论
中医学认为慢性疲劳是一种涉及多脏腑、多系统功能失调的疾病,与气机失调关系密切,其发病多与情志不遂、劳逸、外邪有关[2]。而西医学认为应激是导致或诱发慢性疲劳的重要因素。其中又以长期的慢性应激较急性应激更为多见。本试验造模原理符合中、西医学对慢性疲劳的认识。本次实验,采用大鼠慢性应激(反复应激性刺激维持3周)的方法[1],拟制造慢性疲劳大鼠模型。通过对大鼠一般情况的观察,造模组与空白对照组之间存在明显的差异:模型动物活动量、饮水量、饮食量及体重明显低于空白对照组,说明慢性应激已影响大鼠的生理机能,符合慢性疲劳大鼠机体整体的变化规律,为慢性疲劳大鼠模型的形成奠定了客观的基础。而大鼠因体重、饮食量的下降也是间接导致动物的体力及抗疲劳能力下降的重要因素之一。三勒浆抗疲劳液给药组大鼠对以上各指标与模型对照组大鼠比较均有一定的改善趋势,提示三勒浆抗疲劳液能改善造模大鼠的机体状况,对抗因慢性应激而造成的机体一般情况的下降。
动物行为学研究中,鼠尾悬挂试验,模型组大鼠表现出明显的疲劳及抑郁状态,其挣扎次数明显低于空白对照组,不动时间也有明显延长的趋势。说明造模组大鼠已处于体力及精神的疲劳状态,对存在的刺激反应程度下降,进而产生一种抑郁状态。而灌胃三勒浆抗疲劳液的造模大鼠,上述各指标均有所改善,有明显对抗慢性疲劳及抑郁状态的作用。力竭游泳试验是考察动物体力一个经典试验,但试验本身受影响的因素较多,特别是动物自身状态直接影响试验结果。本研究过程中,发现所有造模动物在最初的游泳训练中,其游泳能力均相对较弱(多数动物游泳时间不超过20~30min),但经3周时间的训练后,游泳能力显著增强,这也导致未经训练的空白组大鼠在最终的力竭游泳时间的测定过程中,明显低于其他各组,而影响了试验的判断。这种现象可能与伴随大鼠对游泳环境的逐渐熟悉,对水温、训练规律的了解,以及抑郁情绪的强化,入水后大鼠的紧张惊恐情绪及游泳动作幅度(单位时间的体力消耗量)均明显的低于空白对照组,造成与空白对照组的不可比性。但在所有造模大鼠相同的试验条件下,造模组的游泳能力仍不及三勒浆抗疲劳液组(P<0.05),提示大鼠各剂量组灌胃三勒浆抗疲劳液后,体力均能得到较好的恢复,进一步明确了其抗疲劳的作用。
在大鼠血清IL-1b、IL-6的测定结果中,本次实验条件下,研究结果与有关试验结论有一定的差异[3],模型对照组血清中IL-1b、IL-6含量均低于空白对照组。张有志[4]在观察柴地合方对慢性应激抑郁模型大鼠多种免疫功能影响时,取脾脏进行淋巴细胞体外培养,以放射免疫法测定淋巴细胞的IL-1b和IL-6分泌水平, 结果IL-1b和IL-6分泌水平降低。孙开宏[5]在观察中小负荷运动对心理应激大鼠血清IL-1b含量的影响时,发现慢性心理应激后,大鼠血清中IL-1b水平显著低于对照组,而经不同强度的运动训练后,IL-1b水平显著升高。说明运动训练可以降低心理应激反应程度。
本次试验采用30min/天游泳和3h/天捆绑的间隔应激性刺激方法,其中游泳主要目的是造成大鼠的体力和精神疲劳,而捆绑主要是给予心理上的应激性疲劳。从本次试验研究似乎可以看出,该种造模方法对大鼠的心理应激反应的表现更为明显,这可能与大鼠在3周的时间内逐渐适应隔天1次的游泳(体力疲劳为主)训练有关。而经灌胃三勒浆抗疲劳液后,大鼠血清IL-1b水平明显升高(中、高剂量组与模型对照组比较差异有显著性);IL-6血清水平亦有提升趋势。由此可见,促进IL-1b和IL-6在心理应激反应环境条件下的提升,可能成为三勒浆抗疲劳液对抗症状性脑疲劳的一个重要实验研究依据。
在对血清和脑组织5-HT含量测定分析中,发现血清5-HT含量各组间无明显的差异,说明该造模条件下,对血清5-HT的影响不敏感。而对下丘脑及垂体组织匀浆上清液中5-HT含量测定发现模型组5-HT明显低于其他各组。5-HT是调节机体精神活动的一种重要神经递质,该模型5-HT的下降似乎更符合经典的抑郁症发病的5-HT能与肾上腺素(NE)能神经低下学说[6],与心理应激所造成的机体症状性疲劳相关。而三勒浆抗疲劳液对5-HT的上调作用,似乎再次证明其对症状性脑疲劳的药理学作用。
【参考文献】
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4 张有志,聂惠民,胡愉,等. 柴地合方对慢性应激抑郁模型大鼠免疫功能的影响. 中国中医基础医学杂志,2004,10(9):43-46.
关键词:颐脑解郁复方;卒中后抑郁;行为学;海马CA1区;大鼠
DOI:10.3969/j.issn.1005-5304.2017.07.012
中图分类号:R285.5 文献标识码:A 文章编号:1005-5304(2017)07-0049-05
Abstract: Objective To investigate the intervention effects of Yinao Jieyu Prescription on the behaviors and damages in hippocampal CA1 area of the rats with post-stroke depression (PSD). Methods Totally 168 SPF male SD rats were randomly divided into normal group, sham-operation group, stroke group, PSD group, Western medicine group and TCM group. There were 24 rats in the normal group and sham-operation group, and 30 rats in the other groups. Rats in the normal group received no intervention. Rats in the sham-operation group received no suture. Rats in the stroke group were given middle cerebral artery occlusion operation and normally fed after operation. Rats in the PSD group, Western medicinal group and TCM group were made into PSD models by chronic immobilization stress for one week and individual battery to the end. At the inception of modeling, Western medicine group received fluoxetine hydrochloride for gavage; TCM group received Yinao Jieyu Prescription for gavage; other groups received distilled water for gavage, once a day. At the end of week 2, 4, and 8, the morphology of the hippocampal CA1 area in each rat was observed by microscope after HE stained. Results Except for the week 2, at the same time point, the behavior scores of the rats in the TCM group were higher than those in the PSD group. At the same time point, the CA1 region of the hippocampus in the TCM group was more complete than the PSD group, and the cells were arranged neatly and in normal morphology. Conclusion Yinao Jieyu Prescription can improve the symptoms of PSD rats, and has protective effects on hippocampal CA1 area.
Key words: Yinao Jieyu Prescription; post-stroke depression; behaviors; hippocampal CA1 area; rats
卒中后抑郁(post-stroke depression,PSD)是R床脑卒中后常见并发症,主要表现为情绪低落、思维迟滞、兴趣减退及社会角色的紊乱等。我国每年大约有160万~200万新发脑卒中患者,约1/3存活患者发生PSD[1-2]。颐脑解郁复方是本课题组自行研制治疗PSD的中药复方,具有益肾疏肝、活血化瘀的功效,前期临床研究显示疗效显著[3]。本实验建立一种高度模拟临床PSD的大鼠模型,以探讨颐脑解郁复方对PSD大鼠行为学及海马CA1区的干预作用。
1 实验材料
1.1 动物
SPF级健康雄性SD大鼠168只,2月龄,体质量(300±20)g,北京维通利华实验动物技术有限公司,动物许可证号SCXK(京)2012-0001。饲养于室温(20±2)℃、相对湿度50%~60%环境,光照明暗交替12 h/12 h,自由摄食饮水。
1.2 药物及制备
颐脑解郁复方,北京中医药大学第三附属医院提供,依据前期研究[4]确定灌胃剂量为9.92 g/(kg・d),按照灌胃剂量煎药浓缩,浓度为0.62 g原药材/mL,4 ℃冰箱保存备用,用前加热;盐酸氟西汀胶囊,礼来(苏州)制药公司,批号0943A,临用时溶于蒸馏水,浓度为0.233 g/L,按照成人用量7倍计算大鼠用量为2.33 mg/(kg・d)。
1.3 主要试剂与仪器
戊巴比妥钠(美国Sigma公司,货号P3761-5),磷酸盐缓冲液(粉剂,福州迈新生物技术开发有限公司,货号PBS-0060),尼龙栓线(北京沙东生物技术有限公司,货号2838-A4),苏木素染色液(北京益利精细化学品有限公司,编号201506251323),水溶性伊红染色液(北京益利精细化学品有限公司,编号YZB/京0102-2011),返蓝染色液(北京益利精细化学品有限公司,编号2015032514324659)。旷场试验用敞箱(自制),强迫游泳试验用水箱(自制),自动化智能型正置研究级显微镜(奥林巴斯有限公司,型号BX53)。
2 实验方法
2.1 分组
大鼠实验前适应性饲养1周,采用随机数字法分为正常组24只、假手术组24只、卒中组30只、PSD组30只、西药组30只、中药组30只。正常组不干预,假手术组不插入线栓,卒中组仅进行卒中手术,PSD组、西药组和中药组均在卒中手术后1周进行PSD模型制备。自造模开始至实验结束,西药组和中药组大鼠分别灌胃氟西汀、颐脑解郁复方药液,其余各组每日灌胃等量蒸馏水。根据大鼠体质量计算氟西汀、颐脑解郁复方药液每日灌胃量,自脑卒中造模开始至实验结束,每次约3~4 mL,每日1次。
2.2 造模
参考新式线栓法[5],制备大脑中动脉阻塞的脑卒中模型,缺血2 h后进行再灌注。入组标准:大鼠于缺血2 h后出现对侧前肢蜷曲、行走D圈或行走向对侧倒体征则纳入,无此体征或于2 h后仍不清醒者弃去。待脑卒中大鼠造模成功1周后,大鼠神经功能恢复后,将群养的PSD组、西药组、中药组大鼠分开单笼饲养至实验结束。孤养同时,每日10:00~16:00期间任取时间,将大鼠限制在特制的T型束缚台[6](自制)上予2 h的行为限制,连续7 d。
2.3 观测方法
2.3.1 旷场试验 第2、4、8周末对各组大鼠进行旷场试验。将大鼠置于敞箱中心方格内,观察大鼠3 min内水平穿越格数(记为水平运动得分)、后肢直立次数(记为垂直运动得分)。
2.3.2 强迫游泳试验 第2、4、8周末对各组大鼠进行强迫游泳试验。大鼠禁食21 h,水箱内水深25 cm、水温(25±1)℃,连续观察5 min,记录大鼠在水中强迫游泳时间。
2.3.3 糖水偏爱试验 第2、4、8周末对各组大鼠进行糖水偏爱试验。大鼠禁食禁水20 h后,同时给予每只大鼠事先定量好的1瓶1%糖水和1瓶纯水。30 min后调换糖水和纯水的位置,60 min后取走2瓶并称量,计算大鼠糖水消耗比例。糖水偏爱度=糖水消耗量÷总液体消耗量。
2.3.4 病理观察 第2、4、8周末大鼠行为学测试后,各时点大鼠腹腔注射1%戊巴比妥钠(0.5 mL/100 g)麻醉,开胸暴露心脏,0.9%氯化钠溶液快速灌注,再用4%多聚甲醛先快后慢灌注固定,断头取脑,4%多聚甲醛溶液内室温固定36 h,石蜡包埋后做冠状切片,HE染色,光镜下观察海马CA1区结构变化。
3 统计学方法
采用SPSS20.0统计软件进行分析。实验数据以―x±s表示,组间比较采用方差分析,方差不齐用Welch法分析,两两比较用LSD法。P
4 结果
4.1 旷场试验结果
在2、4、8周时,同一时点PSD组大鼠与卒中组比较水平运动得分均降低,4周时差异有统计学意义(P
4.2 强迫游泳试验结果
在2、4、8周时,同一时点PSD组大鼠与卒中组比较强迫游泳时间均减少,2、4周时差异有统计学意义(P
4.3 糖水偏爱试验结果
PSD组大鼠与卒中组比较,同一时点糖水偏爱度均降低,4、8周时差异有统计学意义(P
4.4 大鼠海马CA1区病理观察结果
2周时,正常组和假手术组大鼠海马CA1区结构完整,有3~4层细胞,排列紧密,呈圆形或椭圆形,胞核、核仁清晰;卒中组大鼠海马CA1区结构尚完整,细胞较假手术组排列疏松,有2~3层细胞,细胞染色加深、核固缩,核仁不明显;PSD组大鼠海马CA1区有2~3层细胞,较卒中组更加疏松,细胞染色深、核固缩,核仁不明显,形态不规则,部分细胞呈空泡状;西药组和中药组大鼠海马CA1区结构完整,有3~4层正常细胞,排列紧密,核仁清晰,有少量细胞出现深染现象(见图1)。4周时,正常组和假手术组大鼠海马CA1区与2周时比较改变不明显;卒中组大鼠海马CA1区结构尚完整,有1~2层细胞,较正常组排列疏松,细胞染色加深、核固缩,核仁不明显;PSD组大鼠海马CA1区结构不完整,有1~2层细胞,较卒中组受损加重,大量细胞呈空泡状;西药组和中药组大鼠海马CA1区结构完整,有2~3层正常细胞,排列较紧密,有少量细胞出现深染现象,正常细胞周围出现浅粉色结构(见图2)。
8周时,正常组和假手术组大鼠海马CA1区与4周时比较变化不明显;卒中组大鼠海马CA1区结构不完整,有1~2层细胞,染色深、核固缩,核仁不明显;PSD组大鼠海马CA1区结构不完整,细胞量少,多呈空泡状;西药组和中药组大鼠海马CA1区结构完整,有1~2层正常细胞,排列较紧密,细胞呈圆形或椭圆形,核仁清晰,深染细胞较少(见图3)。
5 讨论
本实验在脑缺血模型基础上应用慢性束缚应激复合单笼饲养方法制备PSD大鼠模型,观察颐脑解郁复方对PSD大鼠行为学及海马CA1区的干预作用。实验中采用线栓法制备脑卒中模型,在充分考虑大鼠脑卒中病理基础上,选用刺激温和、量小的慢性束缚应激结合孤养的方法制备PSD大鼠模型。该模型既有脑缺血卒中和抑郁发病的病理基础,又有卒中后肢体活动受限、离开亲友等情志刺激因素,模拟了PSD发生的生物学和心理学因素[7],操作较简单,造模成功率高,是理想的PSD大鼠模型。行为学测试结果显示,4周时可成功建立PSD大鼠模型。
海马与人类的学习及情感等认知功能密切相关,是介导应激反应的最重要的脑区之一。研究表明,PSD大鼠存在脑卒中损伤侧海马神经再生障碍,而海马神经细胞凋亡会引发一系列抑郁症状[8]。本实验观察了大鼠缺血侧海马CA1区病理变化,发现PSD组大鼠海马CA1区较卒中组受损严重,应用药物干预的西药组与中药组大鼠海马CA1区受损情况明显减轻,提示PSD加重卒中后海马CA1区受损情况,而中药颐脑解郁复方可改善海马CA1区受损情况,保护脑内神经细胞。
中医“脑髓”的现代生物学基础是脑内神经元和神经营养因子。肾主生髓,“补肾填髓”中药可减少神经元死亡,促进神经元存活与再生[9]。肝主疏泄,主藏血,具有调畅气机、调节血量的职能,脑的血供和营养依赖于肝所藏之血及肝的疏泄功能[10]。研究表明,舒肝活血中药复方能改善中风后抑郁状态[11],并可保护脑内神经元,缓解细胞凋亡[12]。本课题组认为脑卒中多因肾虚髓海失充,元神失养致病,而后情志不遂,肝气失调,痰瘀互结,发生PSD。病位在肝肾二脏,肾虚为基础,又兼气、痰、瘀阻滞。故课题组选用补肾填精、疏肝活血中药,立颐脑解郁复方以益肾舒肝、活血化瘀、颐脑醒神。行为学及病理结果显示,颐脑解郁复方可改善大鼠PSD症状,减轻大鼠海马CA1区受损情况,保护海马CA1区细胞。
有研究表明,益肾舒肝中药复方可显著增强PSD大鼠脑内胶质纤维酸性蛋白、脑源性神经营养因子、碱性成纤维生长因子等表达[13],参与调节PSD的多条信号通路[14-15],但其防治机制是一个复杂的过程,目前研究尚未完全阐明。本实验从行为学和病理改变探讨颐脑解郁复方对PSD的干预作用,研究尚不深入,未来将在神经干细胞增殖分化及信号分子的变化方面加以探索。
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【摘要】 探讨柴郁温胆汤及其拆方对抑郁大鼠血清ACTH、COR和海马cAMP的影响。[方法]健康雄性SD大鼠84只,随机分为正常组、模型组、柴郁温胆汤组、化痰组、调气血组、养心脾组、马普替林组。参照Katz刺激方法制备慢性轻度不可预见性应激(CUMS)抑郁模型。采用放射免疫法测血清ACTH、COR和大鼠海马cAMP含量。[结果]与正常组相比,模型组大鼠血清ACTH和COR水平明显升高、海马cAMP含量明显降低。同模型组相比,柴郁温胆汤组及调气血组能明显降低ACTH浓度(P
【关键词】 柴郁温胆汤;组分;抑郁症;HPA轴;ACTH;COR;cAMP
UniversityAbstract:[Objective] To explore the effects of the traditional Chinese drugs Chaiyuwendantang (CYWDT) and its component on the plasm levels of ACTH, COR and cAMP in hippocampus of depressed mode. [Methods] Eighty-four male rats were pided into seven groups: control group, depressed model group, group of CYWDT, group of HuaTan, group of TiaoQiXue, group of YangXinPi, group of maprotiline equally and made up models in chronic unpredictable mild stress (CUMS). The plasm levels of ACTH, COR and the level of cAMP in hippocampus were detected by radioimmunoassay. [Results] We found that the plasm levels of ACTH, COR were significantly increase and cAMP in hippocampus was significantly decreasd in depression model of rat. CYWDT and TiaoQiXue could significantly decreased the level of ACTH(P<0.05); CYWDT, HuaTan and TiaoQiXue could significantly decreased the level of COR(P<0.01). CYWDT, HuaTan and TiaoQiXue could significantly increase the level of cAMP in hippocampus. [Conclusion] Chronic unpredictable mild stress can increase the plasm levels of ACTH, COR and the level of cAMP in hippocampus of depression rats. CYWDT could reverse all the changes. The mechanism maybe relatd to regulate hypothalamicpituitaryadrenal axis and signal transmission in cell.
Key words: Chaiyuwendantang; component;depression; hypothalamicpituitaryadrenal axis; adrenocorticotropic hormone; cortisol; cyclic adenosine monophosphate
抑郁症(depression)是最常见的心境障碍,严重威胁人类的身心健康。我们在前期研究中证实柴郁温胆汤对脑单胺类神经递质代谢紊乱具有良好的调节作用,且可明显增加大鼠海马部位PKA表达[1]。本实验拟观察柴郁温胆汤及其拆方对抑郁大鼠血清ACTH、COR和海马cAMP的影响。并与四环类抗抑郁药马普替林相对照,现报告如下。
1 材料与方法
1.1 材料
(1) 实验动物:健康SpragueDawley(SD)雄性大鼠84只,体重(180±20)g,由南京医科大学实验动物中心提供(许可证号:SCXK(苏)20020031)。所有大鼠均用普通饲料喂养两周后开始造模。(2)实验药品:柴郁温胆汤组(柴胡、郁金、半夏、陈皮、竹茹、枳实、人参、茯苓、炙甘草)浓度为1.84g生药量/ml。化痰组(半夏、陈皮、竹茹)浓度为0.64g生药量/ml。调气血组(柴胡、郁金、枳实)浓度为0.6g生药量/ml。养心脾组(人参、茯苓、炙甘草、大枣)浓度为0.5g生药量/ml。以上药物的煎制和浓缩均手工操作,所用煎药器具为陶瓷制品以保证药物在煎制过程中的稳定性。浓缩后的药物中每种单味药的浓度在整方和拆方中均相同,以保证各组实验结果的可比性。盐酸马普替林(北京诺华制药有限公司生产,国药准字H19991047)用去离子双蒸水配制成1mg/ml药物混悬液。(3)主要实验试剂和仪器 促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropic hormone ACTH)放射免疫分析试剂盒(北京北方生物技术研究所)、皮质醇(cortisol COR)放射免疫分析试剂盒(北京华英室温技术研究所)、环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate cAMP)放射免疫分析试剂盒(上海中医药大学核医学试验室)。仪器:GC911γ放射免疫计数器(科大创新股份有限公司中佳分公司)。
1.2 方法
1.2.1 动物分组及给药
选取Openfield评分相近的大鼠84只,随机分为正常组、模型组、柴郁温胆汤组、化痰组、调气血组、养心脾组、马普替林组,每组12只。各治疗组在应激的第2天开始均按提取液(浓缩后)1ml/100g灌胃给药;模型组和正常组给予等量生理盐水。每天上午8时给药1次,持续至实验的第23天。
1.2.2 模型制备
正常组每笼饲养6只,正常摄水饮食,不给任何刺激。其余各组,每只均单笼饲养,并接受21天各种不同的应激刺激,参照Katz方法[2],每天随机给予一种刺激。使大鼠不能预料刺激的发生,以避免产生适应。
1.2.3 行为学测定
Openfield法测定行为 所用自制敞箱规格为高40cm、直径80cm的内空圆柱桶,周壁为黑色,地面用黑线划分为面积相等的25块。以动物四肢完全进入一个分区作为一个水平活动(crossing)得分、以双前肢完全抬离地面至放下作为一次垂直活动(rearing)得分、以及观察大鼠的理毛(修饰)次数和大便颗粒数。每只动物仅进行一次测定,每次观察3min。
1.2.4 糖水消耗实验
在实验第22天所有实验大鼠均单笼饲养并禁食和禁水,只给1%蔗糖溶液150ml,计算大鼠24h饮用1%蔗糖溶液量。
1.2.5 大鼠血清ACTH和COR测定
用10%水合氯醛(0.36ml/100g) 给大鼠腹腔注射,麻醉后开腹,腹主动脉抽取血液5ml,待测ACTH和COR。按试剂盒方法要求分离血清,采用125I标记放免法测定。
1.2.6 大鼠海马cAMP含量测定
按大鼠脑立体定向图谱(包新民等编著,人民卫生出版社,1991年)定位,冰上分离大鼠一侧海马,装于冻存管并立即投入液氮中,待固化后称重,放入-86℃冰箱保存待测。检测时海马置于pH4.75的醋酸缓冲液中匀浆,加入无水乙醇沉淀蛋白,离心取上清液。采用125I标记放免法测定cAMP含量。
1.3 统计学方法
所有数据均以均数±标准差(x±s)表示。用SPSS11.5统计软件对两组间均数进行两独立样本t检验和F检验。
2 结果
各组大鼠行为学变化,见表1。表1 柴郁温胆汤及其组分对大鼠行为学评分的影响(略).与正常组比较 P
3 讨论
对于抑郁大鼠的行为学观察多采用经典的Openfield法,目前比较肯定的观察指标是大鼠的水平运动得分和垂直运动得分。本试验观察了大鼠的修饰次数以及大便颗粒数。其中水平得分代表动物的活动度;垂直得分代表动物对新鲜事物的好奇程度和对外界环境的探究兴趣[2]。修饰次数代表了动物对周围环境的要求和自身的关注程度,大便颗粒数反应了CUMS抑郁模型大鼠是否有便秘的抑郁症常见并发症。结果显示复方柴郁温胆汤能够显著提升抑郁模型大鼠的水平得分、垂直得分、修饰次数和大便颗粒数。相对于马普替林,更是显示了少或无马普替林的抗胆碱能副作用—便秘。
本实验研究观察到模型组大鼠血清ACTH和COR浓度较正常组显著增高,与上述文献报道一致,这也进一步证实模型组大鼠存在HPA轴功能亢进。柴郁温胆汤组和调气血组能能够逆转ACTH的升高;柴郁温胆汤组、化痰组和调气血组能逆转大鼠COR水平的增高;马普替林组能够同时逆转ACTH和COR的升高。说明柴郁温胆汤具有调节HPA轴功能紊乱的作用,强度与马普替林相似,其中起主要作用的是化痰和调气血组分。
cAMP是细胞内第二信使,可介导多种细胞内激素、神经递质及其他信号分子的作用。本试验研究表明,模型组大鼠海马cAMP含量较正常组明显降低。柴郁温胆汤组、化痰组、马普替林组均能够逆转这种改变,提示柴郁温胆汤参与了细胞信号通路的调节,其中起主要作用的是化痰药,可能为其抗抑郁机理之一。
参考文献