片仔癀對局灶性腦梗死大鼠BDNF 和IL6蛋白表達的影響

孟 佳,黃希艷,李 倩,朱陵群

片仔癀對局灶性腦梗死大鼠BDNF 和IL6蛋白表達的影響

孟 佳1,2,黃希艷2,李 倩2,朱陵群2

目的觀察片仔癀對局灶性腦梗死大鼠模型腦源性神經營養因子(BDNF)和白細胞介素-6(IL-6)蛋白表達的影響。方法采用改良的Longa法制備大腦中動脈栓塞(MCAO)模型,SD大鼠隨機分為7組:假手術組、模型組、腦得生組、尼莫地平組及片仔癀大、中、小劑量組。通過免疫組化方法檢測腦組織BDNF和IL-6的蛋白表達,HE染色觀察腦組織的病理損傷情況。結果在梗死中心區,模型組的BDNF和IL-6蛋白表達顯著低于假手術組(P<0.01),片仔癀各劑量組的BDNF和IL-6蛋白表達均高于模型組(P<0.05或P<0.01);在梗死周圍區,模型組BDNF和IL-6蛋白表達均較假手術組顯著升高,片仔癀各劑量組BDNF的蛋白表達均高于模型組(P<0.01),而IL-6蛋白表達均低于模型組(P<0.05)。片仔癀大、中劑量組的腦組織病理形態較模型組有明顯改善。結論片仔癀可以上調局灶性腦梗死后大鼠BDNF的蛋白表達水平和下調IL-6蛋白表達,減輕腦缺血導致的神經功能損傷。

腦梗死;片仔癀;大腦中動脈栓塞;腦源性神經營養因子

腦血管病是目前發病率、致殘率和病死率均較高的嚴重疾病之一,缺血性腦血管病在腦血管病的發病中占60%～80%[1-3]。因此很有必要探討其發病機制及藥物保護問題。片仔癀由三七、天然麝香、天然牛黃、蛇膽等天然藥材組成,具有清熱解毒、涼血化瘀、消腫止痛的顯著功效[3,4]。我們前期的研究表明,片仔癀對腦梗死的缺血性神經損傷具有保護作用[1,2],但在腦梗死后對腦源性神經營養因子(BDNF)和白細胞介素-6(IL-6)作用的相關研究較少。本研究為了進一步研究片仔癀對腦梗死后的腦保護作用,探討其恢復機制,建立大腦中動脈栓塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)大鼠模型,并給予片仔癀進行干預,觀察BDNF和IL-6變化,為臨床治療提供理論及實踐基礎。

1 材料與方法

1.1 實驗動物與藥物 SPF級SD雄性大鼠,體重260 g±20 g,由北京維通利華實驗動物技術有限公司提供,許可證編號:SCXK(京)2006-0009。片仔癀膠囊(漳州片仔癀藥業股份有限公司提供,批號: 0711050);腦得生購自廣東國醫堂制藥股份有限公司(批號:110101);尼莫地平片購自拜耳醫藥保健有限公司(批號:113275);兔抗大鼠BDNF和IL-6抗體購自武漢博士德生物有限公司和北京博奧森生物技術有限公司(批號:BA0565、bs-0782R);尼龍栓線購自北京沙東生物技術有限公司(型號2636),線身直徑0.26 mm,栓頭直徑0.36 mm±0.02 mm,線身長40 mm。

1.2 MCAO模型制備 按照已報道的改良Longa方法[3,4]制備模型:SD大鼠隨機分為手術組和非手術組(假手術組),術前禁食12 h,腹腔注射3.5%水合氯醛麻醉(1 mL/100 g),頸正中切開皮膚,鈍性分離肌群后暴露右側頸總動脈、頸內動脈及頸外動脈,結扎頸外動脈及頸總動脈的近心端,在頸總動脈遠心端剪一小口,將尼龍線栓從此小口插入頸內動脈,感覺阻力時立即停止進線,插入18 mm～22 mm,固定栓線和縫合皮膚。假手術組只行頸部正中切開和縫合。大鼠清醒后參照Longa方法對其神經功能進行評分[3,4]。

1.3 動物分組及給藥方法 給藥劑量按大鼠與人的體表面積等效劑量折算,手術組根據術后Longa評分將納入大鼠隨機分為模型組,片仔癀大、中、小劑量組(486 mg/kg、162 mg/kg、54 mg/kg),腦得生組(486 mg/kg),尼莫地平組(10.8 mg/kg)。造模前3 d開始給藥,造模后第7天取材。假手術組和模型組分別灌胃給予等體積的生理鹽水,各組均每日給藥1次,藥物現用現配。

1.4 取材及樣品制備 神經功能評分后,各組大鼠3.5%水合氯醛腹腔注射麻醉,迅速斷頭取腦,冰上視交叉后2 mm處取大鼠腦組織置于10%的甲醛溶液中固定24 h,常規梯度酒精脫水、浸蠟包埋,冠狀連續切片。部分切片常規HE染色,部分切片用于免疫組化染色。

1.5 免疫組織化學染色 石蠟切片常規脫蠟至水, PBS(0.01 mol/L,pH 7.4)沖洗5 min;0.01 mol/L枸櫞酸緩沖液(pH 6.0)中微波熱修復20 min;冷卻至室溫后PBS沖洗3 min×3次;3%過氧化氫避光室溫放置15 min;磷酸緩沖液(PBS)沖洗3 min×6次;滴加一抗BDNF或IL-6(1∶100),4℃冰箱過夜;恢復室溫后PBS沖洗3 min×3次;滴加HRP標記的羊抗兔二抗后37℃孵育30 min;PBS沖洗3 min×3次;加DAB避光顯色,沖水終止;常規梯度乙醇和二甲苯脫水、透明,中性樹膠封片。用PBS替代一抗為陰性對照。

1.6 圖像分析 將已免疫染色的切片置于OLYMPUS BX60型顯微鏡下觀察,免疫陽性反應為棕黃色顆粒。分別于腦梗死的中心區、周邊區、對側正常區隨機選取5個視野,SPOT-Ⅱ系統采集圖像,Meta Morph圖像分析軟件分析BDNF和IL-6陽性信號的光密度值。

1.7 統計學處理 采用SPSS 16.0統計軟件包分析。所得數據經正態分布及方差齊性檢驗后用均數±標準差(±s)表示,組間兩兩比較采用t檢驗,P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 病理學改變 模型組可見較大范圍伴大小不等空泡的壞死區,軟化灶明顯,部分殘存神經元出現核固縮深染,核溶解或核仁消失,細胞界限模糊,水腫明顯,壞死灶的周圍區可見較多的嗜中性粒細胞;假手術組的腦組織形態結構和神經元結構均正常。與模型組相比,片仔癀大、中劑量組的壞死區明顯減小,周圍的神經元的胞核和核仁清楚可見,水腫明顯減輕,部分大鼠的神經元結構接近正常;腦得生組和尼莫地平組的壞死區范圍、水腫較模型組明顯減小或減輕,壞死區周圍的部分神經元結構接近正常。

2.2 片仔癀對BDNF蛋白表達的影響 梗死中心區:模型組的BDNF蛋白表達顯著低于假手術組(P< 0.01),片仔癀大劑量組、腦得生組和尼莫地平組與模型組比較,差異有統計學意義(P<0.05或P<0.01)。梗死周圍區:模型組的BDNF蛋白表達明顯高于較假手術組(P<0.05),片仔癀大劑量組、片仔癀中劑量組、尼莫地平組與模型組比較,差異有統計學意義(P<0.01);片仔癀大劑量組的BDNF蛋白表達明顯高于小劑量組(P<0.05)。梗死對側正常區:模型組的BDNF蛋白表達高于假手術組,各藥物組的BDNF蛋白表達高于模型組,但差異無統計學意義。詳見表1。

表1 片仔癀對BDNF蛋白表達的影響(±s)OD值

表1 片仔癀對BDNF蛋白表達的影響(±s)OD值

組別_____________________________n 梗死中心區梗死周圍區梗死對側正常區______假手術組80.113±0.0060.113±0.0060.113±0.006模型組80.053±0.0072)0.138±0.0051)0.131±0.007片仔癀小劑量組80.059±0.0080.162±0.0120.134±0.010片仔癀中劑量組80.065±0.0090.173±0.0104)0.128±0.011片仔癀大劑量組80.091±0.0104)0.188±0.0174)5)0.147±0.011尼莫地平組80.101±0.0084)0.201±0.0174)0.154±0.014 _腦得生組_____________________________8______________________________________________________________________________________________ _____________0.074±0.0113)0.162±0.0130.139±0.008 _____與假手術組比較,1)P<0.05,2)P<0.01;與模型組比較,3)P<0.05,4)P<0.01;與片仔癀小劑量組比較,5)P<____________________ 0.05。

2.3 片仔癀對IL-6蛋白表達的影響 梗死中心區:模型組IL-6蛋白表達顯著低于假手術組(P<0.01),尼莫地平組、腦得生組及片仔癀大劑量組與模型組比較差異有統計學意義(P<0.05或P<0.01)。梗死周邊區:模型組較假手術組顯著升高(P<0.01),片仔癀大劑量組、腦得生組、尼莫地平組與模型組比較差異有統計學意義(P<0.05)。梗死對側正常區:模型組IL-6蛋白表達較正常組升高,各用藥組均低于模型組,尼莫地平組表達最低,其次為腦得生組及片仔癀大、中、小劑量組,但差異無統計學意義(P<0.05)。詳見表2。

表2 片仔癀對IL-6蛋白表達的影響(±s)OD值

表2 片仔癀對IL-6蛋白表達的影響(±s)OD值

組別____________________________n 梗死中心區梗死周圍區梗死對側正常區______假手術組80.126±0.0110.126±0.0110.126±0.011模型組80.043±0.0152)0.233±0.0162)0.144±0.017片仔癀小劑量組80.059±0.0080.201±0.0190.142±0.010片仔癀中劑量組80.062±0.0130.208±0.0110.140±0.011片仔癀大劑量組80.083±0.0164)0.181±0.0133)0.138±0.008尼莫地平組80.114±0.0104)0.178±0.0153)0.125±0.011 _腦得生組80.081±0.0114)0.183±0.0153)_______________________________________________________ 0.131±0.012 _____與假手術組比較,1)P<0.05,2)P<0.01;與模型組比較,3)P<0.05,4)P<______________________________________________________ 0.01。

3 討 論

BDNF屬于神經營養素家族,主要分布在中樞神經系統的各個部位[5]。國內外的大量研究表明,腦缺血性損傷后,其神經元的損傷程度與BDNF的表達水平密切相關,BDNF的高表達能夠明顯增強神經元抗缺血性損傷的能力,BDNF在維持神經元功能、缺血性損傷后的再生修復和防止神經元退行性改變等方面發揮著至關重要的作用[5,6]。IL-6主要表達于神經元和小膠質細胞,IL-6在腦組織損傷過程中發揮著雙重作用[7,8],BDNF和炎癥因子間存在相互作用[9],一些研究發現,BDNF對IL-6的表達具有調節作用,BDNF等神經營養因子可減輕受損脊髓的炎癥反應,并減少神經組織IL-6的分泌,保護損傷的神經細胞[10,11]。

本實驗研究發現,片仔癀大、中劑量能夠明顯減少壞死區的范圍,使腦組織水腫明顯減輕,神經功能障礙有不同程度的改善,神經功能評分顯著好于模型組,提示片仔癀大、中劑量對腦梗死所致的神經元等腦組織缺血性損傷有很好的保護作用。研究還發現,在腦梗死中心區模型組的BDNF和IL-6的蛋白表達均較假手術組顯著降低,片仔癀各劑量組BDNF和IL-6的蛋白表達均高于模型組,但均低于假手術組,這可能是腦梗死中心區的腦組織缺血水腫、變性壞死嚴重,神經元大量缺血壞死、神經纖維溶解等病理損傷,導致各種蛋白質和神經遞質合成減少所致,而片仔癀能夠不同程度地上調腦梗死中心區BDNF和IL-6的蛋白表達水平,促進神經元等腦組織缺血性損傷的修復或再生。在梗死周邊區,模型組BDNF和IL-6蛋白表達均較假手術組顯著升高,片仔癀可顯著上調BDNF蛋白的表達和下調IL-6蛋白的表達,提示BDNF蛋白的高表達和IL-6蛋白的低表達可能有利于缺血性損傷的神經元對缺血性損傷的耐受,片仔癀對缺血性神經元的功能保護及恢復有重要作用,片仔癀可以促進神經元的功能恢復及再生。而在梗死對側正常區,模型組BDNF和IL-6蛋白表達均較假手術組高,各藥物組的BDNF蛋白表達高于模型組,而IL-6蛋白表達低于模型組,但差異無統計學意義,提示該區域的神經元等腦組織可能參與了腦梗死后缺血性損傷的神經元功能的恢復與再生,其可能的機制有待進一步觀察和研究。

[1]Liu L,Zhu L,Zou Y,et al.Panax notoginseng saponins promotes stroke recovery by influencing expression of Nogo-A, NgR and p75NGF,in vitro and in vivo[J].Biol Pharm Bull,2014, 37(4):560-568.

[2]Kim G,Kim E.The effects of antecedent exercise on motor function recovery and brain-derived neurotrophic factor expression after focal cerebral ischemia in rats[J].J Phys Ther Sci,2013,25 (5):553-556.

[3]黃希艷,李倩,朱陵群.片仔癀對腦梗死大鼠ZO-1、MMP-9蛋白及mRNA表達的影響[J].中西醫結合心腦血管病雜志,2013, 11(3):342-343.

[4]李倩,黃希艷,朱陵群.片仔癀對局灶性腦梗死大鼠水通道蛋白4 (AQP4)表達的影響[J].中西醫結合心腦血管病雜志,2013,11 (1):59-61.

[5]Berretta A,Tzeng YC,Clarkson AN.Post-stroke recovery:The role of activity-dependent release of brain-derived neurotrophic factor[J].Expert Rev Neurother,2014,14(11):1335-1344.

[6]Takeshima Y,Nakamura M,Miyake H,et al.Neuroprotection with intraventricular brain-derived neurotrophic factor in rat venous occlusion model[J].Neurosurgery,2011,68(5):1334-1341.

[7]穆艷云,沈梅紅,程潔,等.電針對腦缺血再灌注模型大鼠海IL-6表達影響的觀察[J].遼寧中醫雜志,2013,40(4):797-799.

[8]Suzuki S,Tanaka K,Suzuki N.Ambivalent aspects of interleukin-6 in cerebral ischemia:Inflammatory versus neurotrophic aspects [J].J Cereb Blood Flow Metab,2009,29(3):464-479.

[9]楊蕓,榮榮,但齊琴,等.BDNF抗體封閉對大鼠腦缺血損傷肺組織IL-6表達的影響[J].四川大學學報(醫學版),2012,43(6): 922-925.

[10]Lu P,Jones LL,Tuszynski MH.BDNF-expressing marrow stromal cells support extensive axonal growth at sites of spinal cord injury[J].Exp Neurol,2005,191(2):344-360.

[11]鄧鳳君,楊迎暴,徐江平,等.表沒食子兒茶素沒食子酸酯對脊髓損傷大鼠炎癥因子釋放及神經營養因子表達的影響[J].中國實驗方劑學雜志,2010,16(5):195-198.

Effects of Pien Tze Huang on the Expression of BDNF and IL-6 Protein in Rats with Focal Cerebral Infarction

Meng Jia,Huang Xiyan,Li Qian,Zhu Lingqun
The First Clinical Medical College,Key Laboratory of Chinese Internal Medicine of Ministry of Education and Beijing,Beijing University of Chinese Medicine,Beijing 100700,China Corresponding Author:Zhu Lingqun

ObjectiveTo observe the effect of Pien Tze Huang(PTH)on expression of brain-derived neurotrophic factor(BDNF) and interleukin 6(IL-6)protein in rats with focal cerebral infarction model.MethodsThe middle cerebral artery occlusion(MCAO) was established by the modified Longa method.Sprague-Dawley(SD)rats were randomly divided into sham operation group,model group,high,medium and low dose PTH group,Naodesheng(NDS)group and nimodipine group.Pathological damage were observed by HE staining.ResultsIn the central area of infarction,the expression of BDNF and IL-6 protein in model group were significantly lower than that in sham operation group.The expression of BDNF and IL-6 protein in Pien Tze Huang group were higher than those in the model group.In the area around the infarction,expression of BDNF and IL-6 protein in model group were significantly higher than those in the sham operation group,BDNF protein expression in PTH group were higher than those in the model group while the expression of IL-6 protein was lower than that in model group.Compared with model group,high and medium dose PTH groups had significant improvement on pathologial changes in brain tissue.ConclusionPTH can up-regulated expression of BDNF protein and down-regulation expression of IL-6 protein after focal cerebral infarction,alleviate nerve function injury caused by cerebral ischemia.

cerebral infarction;Pien Tze Huang;middle cerebral artery occlusion;brain-derived neurotrophic factor

R743 R285.5

A

10.3969/j.issn.1672-1349.2015.06.017

1672-1349(2015)06-0754-04

2015-02-10)

(本文編輯郭懷印)

國家“重大新藥創制”科技重大專項課題(No.2008ZX09202)

1.北京中醫藥大學第一臨床醫學院(北京100700);2.北京中醫藥大學東直門醫院中醫內科學教育部重點實驗室和北京市重點實驗室

朱陵群,E-mail:lingqunzh@vip.sina.com