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电针对帕金森病模型大鼠腹侧被盖区TH和nNOS表达的影响

2013-01-17倪进忠丁艳霞熊克仁

关键词:中脑纹状体神经细胞

倪进忠 丁艳霞 熊克仁

(皖南医学院解剖学教研室,安徽芜湖241002)

帕金森病(Parkinson's Disease,PD)是发生在中老年期的一种常见的中枢神经系统退行性疾病,主要病理变化是中脑黑质至纹状体通路中多巴胺(dopamine,DA)能神经元退行性死亡,导致纹状体内DA水平不足[1]。传统的治疗以左旋多巴替代疗法为主,但经过长时间治疗后,左旋多巴类药物的疗效就会降低,并出现运动障碍及“开-关”现象等较为严重的不良反应。近年来,电针被广泛地应用于PD的治疗,并显示出了一定的潜力和优越性[2-3]。但电针治疗PD的治疗机制尚不明确。本研究采用右侧纹状体内注射6-羟基多巴胺(6-hydroxydopamine,6-OHDA)制备PD模型,分别给予PD模型大鼠低频(2Hz)和高频(100Hz)电针治疗。免疫组织化学方法观察电针对PD模型大鼠VTA的TH和nNOS表达的影响,为进一步深入研究电针治疗PD的机制奠定基础。

材料和方法

1.材料、试剂及仪器

成年雄性清洁级SD大鼠,体重量250-300g,由南京青龙山动物繁殖厂提供,合格证号:SCXK(浙)2008-0033;置于安静、温暖(18-25℃)、避强光的环境下喂养,自由饮水、摄食。6-OHDA、阿扑吗啡和酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase,TH)抗体(Sigma公司);神经元型一氧化氮合酶(neuronal nitric oxide synthase,nNOS)抗体和SABC试剂盒(武汉博士德生物工程有限公司);电针仪(G6805-2B型,上海华谊);Olympus显微镜及成像系统(日本),黑马病理图像分析仪(Hema GSM-2000P,深圳)。

2.方法

2.1造模及分组

大鼠腹腔内注射0.3%戊巴比妥纳(50mg/kg)进行麻醉。按照Paxinos and Watson(1986)图谱选择坐标。大鼠右侧纹状体内注射6-OHDA:6-OHDA溶液以无菌的生理盐水(含0.02%的抗坏血酸)配制,其终浓度为3mg/ml,共4μl。坐标为:P(前囟前)1.2mm;L(旁开)3.0mm;V(硬膜下)5.0 mm。用5μl的Hamiton微量注射器抽取液体,注射速度为0.5μl/min,注毕留针10min,并以1 mm/min的速度缓慢退出。术后第7d进行大鼠阿朴吗啡腹腔注射(0.5mg/kg),观察其向左侧旋转行为,旋转圈数>210r/30min视为成功PD模型。将造模成功的18只大鼠随机分为:模型组(6只)、低频电针组(6只)和高频电针组(6只)。另设正常对照组和假手术组各6只,右侧纹状体内注射等量生理盐水。

2.2行为学观察

姿势不对称:将大鼠鼠尾提起,悬空于地面上方约10cm处,观察大鼠头及身体转动方向,连续做20次,以向损伤侧(右侧)转动所占的频率作为姿势不对称的评价指标。

2.3电针方法

术后第8d,电针组大鼠取“合谷”和“太冲”穴,0.5寸毫针刺入后,分别给予低频(2Hz)和高频(100Hz)电针治疗,采用连续波,穴位隔天左右交替使用,电流强度(1-2mA)以身体相应部位出现轻微颤动为准,每次30min,1次/d,连续电针21d。

2.4取材、固定、包埋、切片与免疫组织化学染色

用戊巴比妥钠(30mg/kg)腹腔注射麻醉,经左心室-升主动脉穿刺,先快速灌注生理盐水100ml,再灌注4%多聚甲醛灌注固定液300ml。灌注固定后取脑,4%甲醛固定,6h后,梯度酒精脱水、二甲苯透明、浸蜡、包埋。连续石蜡切片,片厚5μm。切片常规脱蜡至水,3%H2O210min,0.02mol/L PBS(pH 7.2-7.4)洗3次,将切片浸入0.01mol/L枸橼酸盐缓冲液,95℃-98℃电炉热修复,冷却后PBS洗3次,滴加5%BSA封闭液,置37℃温箱1 h,甩去多余液体后分别滴加抗TH(1∶1000)和nNOS(1∶200)抗体,4℃冰箱过夜。37℃温箱复温1h,PBS洗3次,滴加相应二抗,37℃温箱2h,PBS洗3次,滴加SABC,置37℃温箱20min,PBS洗3次,DAB显色10-30min。对照实验用PBS代替一抗,其余步骤相同,显色后脱水、透明、封片。

2.5细胞计数及灰度值测定

每组选取相同冠状切面的切片20张,参照王平宇的《大鼠脑读片提要及图谱》,定位后采用读数显微镜对每张切片(选定1mm2的区域)进行细胞计数,并用黑马病理图像分析系统测量细胞平均灰度值。

3.统计学处理

使用SPSS 13.0统计软件分析数据,数据结果采用均数±标准差(¯x±s)表示,组间比较采用单因素方差分析,两两比较采用q检验,以P<0.05为差异具有统计学意义的标准。

结 果

1.电针对PD模型大鼠姿势不对称性的影响

姿势不对称性实验观察,与正常对照组相比,假手术组向右侧转动频率没有改变,模型组、低频电针组和高频电针组向右侧转动频率增加(P<0.01);与模型组相比,低频电针组向右侧转动频率没有改变,高频电针组向右侧转动频率降低(P<0.01);与低频电针组相比,高频电针组向右侧转动频率降低(P<0.01)(表1)。

表1 电针对PD模型大鼠姿势不对称性的影响(n=6,¯x±s)Table 1 Effects of EA on postural asymmetry in PD model rats(n=6,¯x±s)

2.电针对PD模型大鼠VTA的TH表达的影响

VTA的TH阳性神经元胞浆染色多呈棕色,少数深染呈棕褐色,胞核不着色,胞体轮廓和突起清晰。与正常对照组相比,假手术组VTA的TH阳性神经细胞的数量没有改变,模型组、低频电针组和高频电针组其TH阳性神经细胞的数量减少(P<0.01),灰度值升高(P<0.01)。与模型组相比,低频电针组VTA的TH阳性神经细胞的数量没有改变,高频电针组其TH阳性神经细胞的数量增加(P<0.01),灰度值降低(P<0.01)。与低频电针组相比,高频电针组VTA的TH阳性神经细胞的数量增加(P<0.01),灰度值降低(P<0.01)(表2,图1a-e)。

表2 电针对PD模型大鼠VTA TH表达的影响(n=20,¯x±s)Table 2 Effects of EA on the expression of VTA TH in PD model rats(n=20,¯x±s)

3.电针对PD模型大鼠VTA的nNOS表达的影响

VTA的nNOS 阳性神经元胞浆染色多呈棕色,少数深染呈棕褐色,胞核不着色,胞体轮廓和突起清晰。与正常对照组相比,假手术组VTA的nNOS阳性神经细胞的数量没有改变,模型组和低频电针组其nNOS阳性神经细胞的数量增加(P<0.01),灰度值降低 (P<0.01),高频电针组其nNOS阳性神经细胞的数量增加(P<0.01),灰度值降低(P<0.05)。与模型组相比,低频电针组VTA的nNOS阳性神经细胞的数量没有改变,高频电针组其nNOS阳性神经细胞的数量减少(P<0.01),灰度值升高(P<0.01)。与低频电针组相比,高频电针组其nNOS阳性神经细胞的数量减少(P<0.01),灰度值升高(P<0.01)(表3,图2a-e)。

表3 电针对PD模型大鼠VTA nNOS表达的影响(n=20,¯x±s)Table 3 Effects of EA on the expression of VTA nNOS in PD model rats(n=20,¯x±s)

讨 论

神经解剖学研究表明,脑内DA神经元主要分布于中脑黑质致密部(substantia nigra pars compacta,SNc)和腹侧被盖区(ventral tegmental area,VTA),前者通过黑质-纹状体通路主要调节机体的运动功能,后者通过中脑-边缘系统,中脑-皮层通路广泛投射到颞叶、前额叶、海马、扣带回、杏仁体等脑区,与认知、记忆等神经活动有关,但SNc及VTA两处的DA能投射纤维在纹状体内具有部分重叠[4]。

TH是DA合成的限速酶,TH免疫组织化学显色可以显示中脑DA能神经元,在PD中起重要作用[5]。有研究报导,PD模型大鼠中脑VTA的TH免疫反应阳性神经元明显减少,部分神经元形态异常,表明PD模型大鼠不仅有黑质至纹状体通路中DA能神经元的改变,VTA中DA能神经元也有改变,并参与了PD模型大鼠行为学的改变[6]。单纯完全损毁SNc的DA能神经元并不能导致纹状体DA的完全耗竭,只有同时完全损毁VTA的DA能神经元,纹状体的DA才完全耗竭[7]。另有研究报导,同时损毁SNc及VTA两处的DA能神经元,结果显示PD模型大鼠出现明显的旋转行为,损毁侧中脑VTA神经组织有明显破坏,TH阳性神经元显著减少,提示中脑VTA的DA合成速率的改变参与了PD模型大鼠的病理学变化[8]。本研究结果表明PD模型大鼠VTA的TH表达减少,给予不同频率电针治疗,高频电针可增加PD模型大鼠VTA的TH表达,而低频电针对其没有影响,提示高频电针可以增加PD模型大鼠VTA的DA能神经元数量或DA的合成速率。

NO与PD的发生密切相关,NO引起的神经损伤是PD的致病环节之一[9-10]。PD患者谷氨酸在细胞内大量堆积,引起N-甲基-D-天冬氨酸型受体持久性激活,导致Ca2+向细胞内持续大量内流,激活Ca2+依赖性nNOS,产生大量NO发挥神经毒性作用[11]。NO可能通过介导毒性自由基(羟基和过亚硝酸盐)的损伤;抑制与线粒体电子传递系统有关的酶,从而介导线粒体功能障碍;改变脑中Fe代谢,导致铁离子释放增多;介导DNA损伤等导致PD患者DA能神经元广泛损伤和死亡[12]。

有研究报道PD模型大鼠纹状体NOS阳性神经元数与正常大鼠相比明显增加,经高频电刺激后其纹状体NOS阳性神经元数量明显减少[13],高频电针可降低PD模型大鼠纹状体NOS的含量[14]。王冰梅等[15]报道,针刺可以减少PD模型小鼠脑内?nNOS的含量。本研究结果表明PD模型大鼠VTA的nNOS表达增多,给予不同频率电针治疗,高频电针可降低PD模型大鼠VTA的nNOS表达,而低频电针对其没有影响。提示高频电针可能通过降低PD模型大鼠VTA的nNOS表达,从而减少因NO的产生引起的DA能神经元的死亡。

电针对PD的治疗是多靶点的,本研究结果表明PD模型大鼠VTA的TH表达减少、nNOS表达增加,高频电针可以使PD模型大鼠向右侧转动频率降低、VTA的TH表达增加、nNOS表达减少,提示高频电针可能通过抑制NO的合成来减少DA能神经元的死亡,从而降低PD模型大鼠向右侧转动频率,这可能是高频电针治疗PD的机制之一,其作用机制还有待进一步深入研究。

图 版 说 明

图1a 图 正常对照组VTA TH阳性神经元.×400

图1b 假手术组VTA TH阳性神经元.×400

图1c 模型组VTA TH阳性神经元.×400

图1d 低频电针组VTA TH阳性神经元.×400

图1e 高频电针组VTA TH阳性神经元.×400

图2a 正常对照组VTA nNOS阳性神经元.×400

图2b 假手术组VTA nNOS阳性神经元.×400

图2c 模型组VTA nNOS阳性神经元.×400

图2d 低频电针组VTA nNOS阳性神经元.×400

图2e 高频电针组VTA nNOS阳性神经元.×400

EXPLANATION OF FIGURES

Fig.1aTH IR positive neurons in the VTA of normal control group.×400

Fig.1bTH IR positive neurons in the VTA of sham-operated group.×400

Fig.1cTH IR positive neurons in the VTA of model group.×400

Fig.1dTH IR positive neurons in the VTA of low-frequency EA group.×400

Fig.1eTH IR positive neurons in the VTA of high-frequency EA group.×400

Fig.2anNOS IR positive neurons in the VTA of normal control group.×400

Fig.2bnNOS IR positive neurons in the VTA of sham-operated group.×400

Fig.2cnNOS IR positive neurons in the VTA of model group.×400

Fig.2dnNOS IR positive neurons in the VTA of low-frequency EA group.×400

Fig.2enNOS IR positive neurons in the VTA of high-frequency EA group.×400

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