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黄蒲通窍胶囊对血管性痴呆大鼠行为学表现及海马CA1区病理变化的影响

2014-11-08谢道俊鲍远程储丹晨孙愘叡丁伟军鲍婷婷王秋烨赵志勇

安徽中医药大学学报 2014年4期
关键词:通窍奈哌神经细胞

王 艳,谢道俊,鲍远程,张 娟,储丹晨,韦 彪,孙愘叡,丁伟军,鲍婷婷,王秋烨,赵志勇

(1.安徽省亳州市华佗中医院脑病科,安徽 亳州 236800;2.安徽中医药大学第一附属医院脑病科,安徽 合肥 230031;3.安徽省六安市中医院脑病科,安徽 六安 237006)

血管性痴呆(vascular dementia,VaD)是指由缺血性卒中、出血性卒中等脑血管疾病导致的严重认知功能障碍综合征[1]。随着脑血管疾病发病率的提高,VaD的发病率也在迅速增加,近来有研究人员采用整体抽样方法调查了上海市、黑龙江省、山西省和广东省的城乡社区60岁以上老年人,老年痴呆症的患病率为5.2%[2]。VaD的主要表现有两大方面:认知功能障碍和相关脑血管病区的神经功能障碍。VaD的临床分类包括多梗死性痴呆、关键部位梗死性痴呆、皮质下血管性痴呆和小血管性痴呆[3]。VaD不同于阿尔滋海默病,它是目前唯一可以防治的痴呆。本研究采用双侧颈总动脉永久性结扎法复制VaD大鼠模型,并采用黄蒲通窍胶囊进行治疗,以观察其对VaD大鼠行为学表现和海马CA1区病理变化的影响。

1 材料

1.1 实验动物 雄性健康Wistar大鼠90只,8周龄,清洁级,体质量200~230g,由上海斯莱克实验动物有限责任公司提供,生产许可证号为SCXK(沪)2012-0002,适应性喂养2周。

1.2 药物 多奈哌齐:卫材(中国)药业有限公司生产,批号为国药准字H20050978;黄蒲通窍胶囊(由人参、大黄、石菖蒲、益智仁、川芎、郁金等组成):安徽中医药大学第一附属医院药剂科制备,批准文号为皖药制字Z20080006,生产批号为20120618。

1.3 仪器 Morris水迷宫及相关动物行为学实验视频分析系统:安徽省淮北正华生物仪器设备有限公司。

2 方法

2.1 模型复制 采用永久性结扎双侧颈总动脉法[4]复制VaD大鼠模型。大鼠术前12h禁食,自由饮水。用3.5%水合氯醛腹腔注射麻醉大鼠,将大鼠仰卧,固定于自制的大鼠手术操作木板上,颈部皮肤剪毛备皮,碘伏常规无菌操作,酒精棉球脱碘。切口位于颈正中线处,长约1cm,钝性分离皮下组织后,于切口正下方的斜方肌与气管夹角处可见左侧颈总动脉搏动,分离出左侧颈总动脉后,以4号丝线远近端双重结扎,从中剪断。右侧操作方法与左侧相同。术中动作轻柔,避免钳夹和过分牵拉迷走神经,注意无菌原则,行逐层间断缝合术,术后放入保温的鼠笼(电热毯保温),待大鼠清醒后,放回动物笼架上单笼饲养,予自由进食进水,术后连续5d每天以碘酒擦洗伤口及周围皮肤。假手术对照组大鼠的双侧颈总动脉不结扎,其余与模型组操作方法一致。

2.2 实验分组与处理 将大鼠适应性喂养2周后,随机分为5组,即模型组、多奈哌齐组及黄蒲通窍组,各22只,假手术组及正常对照组各12只。术后24h各组予相应药物灌胃:正常组、假手术组及模型组:给予生理盐水灌胃(每日5.0ml/kg);多奈哌齐组:每日给予多奈哌齐溶液0.63mg/kg;黄蒲通窍组:每日给予黄蒲通窍溶液1.51g/kg,连续灌胃45d后,进行Morris水迷宫试验,观察脑组织病理变化。

2.3 行为学检测 Morris水迷宫主要用于测试动物对空间位置觉和方向觉(空间定位)的学习记忆能力,是检测动物记忆能力的重要工具[5]。Morris水迷宫可同步记录大鼠逃避潜伏期、跨越平台次数、目标象限次数、目标象限距离等相关数据。本研究从术后第40天开始Morris水迷宫试验,设置最大潜伏时间为180s,实验分为两部分[6]。①定位航行实验:用于训练和测量大鼠对水迷宫学习和记忆的能力。实验历时5d。第1天,水中不放平台,上午将大鼠放入水中适应游泳环境3min,最后将大鼠引至平台上;下午记录动物游泳3min的轨迹,作为对照数据(图1第1天下午数据)。从第2天开始,选一个象限放置平台,每天分上午、下午分别从4个象限各选一个入水点,将大鼠面向池壁分别从4个入水点放入水中,计算机自动记录大鼠从入水开始至寻找到平台所需的时间,即为逃避潜伏期。从一个入水点放入水中至大鼠找到平台为一个训练程序;如果大鼠3min内未找到平台,将其引至平台,并停留40s,逃避潜伏期记为3min,每次训练间隔为1min,上午、下午各训练4个程序。②空间搜索实验:第6天,拆除平台,然后选择平台所在的对角象限将大鼠面向池壁放入水中,系统自动记录:3min内大鼠从对角象限跨跃原平台的次数(简称“跨越平台次数”)及跨越平台所在象限的次数(简称“目标象限次数”),3min内游泳距离及其占游泳总距离的百分比(简称“目标象限距离”)。

2.4 病理学检测 水迷宫实验后,将大鼠断头处死,在冰块上取大鼠海马,用4%多聚甲醛灌注固定后,取海马CA1区包埋,连续冠状切片,片厚5μm,用苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色,观察海马CA1的病理变化。

2.5 统计学方法 采用SPSS 17.0软件进行统计学处理。连续型变量采用“均数±标准差(±s)”进行统计学描述。同组大鼠逃避潜伏期比较,采用重复测量资料的方差分析;各组跨越平台次数、目标象限次数、目标象限距离比较,采用单因素方差分析。P<0.05表示差异具有统计学意义。

3 结果

3.1 一般情况 双侧颈总动脉同时结扎术后,大鼠总体表现出活动减少,稍有烦躁,摄食及饮水不积极,其中单睑下垂50只,双睑下垂20只,单睑出血21只,双睑出血15只,这些情况多在48h内恢复正常,其中2只大鼠出现永久性偏瘫,4只手术后出现癫痫发作(极度烦躁、抽搐等)并于24h内死亡,3只出现声音嘶哑,1只出现饮水呛咳。在随后实验过程中,2只大鼠出现伤口脓包,予以切开排脓处理,灌胃过程中死亡2只,不明原因死亡3只。结果共死亡37只(手术过程中死亡4只、术后24h死亡16只,术后24h至1周死亡10只,1周至行为学检测期间死亡7只),矿场实验排除焦虑、抑郁症大鼠2只,排除永久性偏瘫大鼠2只,结果共剩余49只大鼠完成本实验(正常对照组、假手术组、模型组各9只,黄蒲通窍组12只,多奈哌齐组10只)。

3.2 Morris水迷宫结果比较

3.2.1 定位航行试验结果比较:从第2天开始,与正常对照组比较,模型组大鼠逃避潜伏期显著延长(P<0.01);各组逃避潜伏期随着训练程序的增加而降低,至第4天和第5天趋于平稳,此时黄蒲通窍组和多奈哌齐组大鼠逃避潜伏期均较模型组显著缩短(P<0.01),但仍显著高于对照组及假手术组(P<0.05);多奈哌齐组和黄蒲通窍组大鼠逃避潜伏期比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结果见图1。

3.2.2 各组空间探索试验结果比较:假手术组与正常对照组大鼠跨越平台次数、目标象限次数及目标象限距离比较,差异无统计学意义(P<0.01);模型组上述3个指标均较假手术组显著降低(P<0.01);黄蒲通窍组和多奈哌齐组上述3个指标均较模型组显著升高(P<0.01);黄蒲通窍组与多奈哌齐组上述3个指标比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。结果见表1。

3.3 各组大鼠海马CA1区病理变化比较 正常组和假手术组大鼠海马CA1区锥体细胞多而排列紧密、均匀、整齐,层次清晰,胞体完整,胞浆丰富,胞核大而圆,核膜完整,核仁清晰,染色均匀。模型组大鼠海马CA1区神经细胞数量减少,大部分神经细胞皱缩,排列紊乱,胞体形态各异,胞核着色较深,呈嗜酸性变,核固缩,核仁消失,胞浆周围出现空晕,少数神经细胞明显肿胀,神经细胞、神经胶质细胞与周围的间隙明显增宽。黄蒲通窍组大鼠海马CA1区正常神经细胞数量较多,排列较密,层次较清晰,神经细胞结构较完整,胞核呈圆形或椭圆形,核仁清晰,染色质丰富,少数神经细胞变性、萎缩、染色较深,神经细胞周围的间隙较模型组稍有增宽。多奈哌齐组大鼠海马CA1区组织形态学变化与黄蒲通窍组类似。见图2。

图1 各组大鼠不同时间逃避潜伏期比较

表1 各组大鼠空间探索实验结果比较(±s)

表1 各组大鼠空间探索实验结果比较(±s)

注:与假手术组比较,**P<0.01;与模型组比较,##P<0.01。

正常对照9 9.01±1.23 12.90±2.57 83.42±9.85假手术 9 8.59±1.67 11.64±2.70 83.41±8.20模 型 9 3.82±2.22** 5.57±1.13**24.31±4.09**多奈哌齐 10 6.98±1.13##12.42±3.69##77.23±8.23##黄蒲通窍 12 6.30±0.78##11.20±2.86##76.75±7.36##

图2 各组大鼠海马CA1区组织形态学变化比较(HE染色,10×40倍)

4 讨论

目前,VaD模型的复制方法很多,双侧颈总动脉结扎法操作简单,应用广泛,很好地模拟了VaD慢性低灌注这一病理过程。双侧颈总动脉结扎法可导致海马CA1区缺血。实验结果表明,VaD模型海马CA1区神经细胞凋亡、坏死严重,而黄蒲通窍组和多奈哌剂组大鼠海马CA1区神经细胞凋亡、坏死明显减轻。结果提示,VaD大鼠模型可很好地模拟慢性脑缺血致认知障碍的病理改变,是观察慢性低灌注导致脑白质损害的有效工具;黄蒲通窍胶囊和多奈哌齐可以拮抗VaD大鼠认知功能相关脑区的病理变化。本研究中,动物模型的复制成功率较低(约为54.44%),大鼠死亡原因主要有4个方面。①双侧颈总动脉结扎后,出现急性脑缺血水肿,诱发癫痫。②手术切口虽然小,但术中因要剥离颈总动脉,牵拉损伤迷走神经导致生命节律变化。③因给药时间达45d,每天灌胃,可能损伤大鼠食管胃黏膜。④因术前24h禁食,加之手术应激,有的大鼠可能术中出现低血糖、肺部感染、昏迷等。

Morris水迷宫广泛应用于研究空间学习记忆机制,是最常用的动物神经行为学检测项目。经Morris水迷宫训练后形成的记忆是一种空间参考记忆,其储存与提取涉及边缘系统、基底前脑、纹状体、小脑和其他相关区域,其记忆过程属于陈述性记忆,而临床上痴呆患者大多是陈述性记忆首先受损。所以,从检测的记忆属性来看,Morris水迷宫试验可以用于筛选VaD的有效防治药物[7-9]。VaD临床病机特点以正虚为主,兼有虚实夹杂,单纯实证较少见,证型有肾虚髓亏、肝肾阴虚、痰蒙清窍、瘀阻清窍、心肝火旺、心脾两虚、气虚血瘀等。黄蒲通窍胶囊是本课题组基于多年临床实践总结出来的治疗VaD的院内制剂,具有益气补肾、豁痰开窍、活血通络的功效。前期研究[10-11]表明,黄蒲通窍胶囊能够上调脑缺血后脑组织c-fos表达水平,下调脑组织核因子-κB表达水平,保护脑组织,抑制神经细胞凋亡,通过Fas信号通路抑制神经细胞凋亡而起到改善记忆和认知功能的作用。临床研究[13-14]发现,黄蒲通窍胶囊可明显改善VaD患者智能积分,提高VaD患者的血清生长抑素、精氨酸加压素水平,降低血清一氧化氮、一氧化氮合酶的含量。本研究发现,术后45d,黄蒲通窍胶囊可以显著拮抗VaD模型大鼠空间学习记忆能力的下降。

综上所述,双侧颈总动脉永久性结扎可引起模型大鼠学习记忆能力下降和海马CA1区神经细胞损伤,黄蒲通窍胶囊能够改善模型大鼠学习记忆能力,并且能明显改善大鼠海马CA1区的病理变化。

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