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癲癇清顆粒對海人藻酸致癲癇大鼠海馬組織中IL-6含量及GFAP、Iba-1表達的影響Δ

2017-10-13 05:27:04齊越李紀彤姜鴻王光函劉小虎向紹杰秦文艷韋丹朱竟赫賈冬遼寧省中醫藥研究院藥理室沈陽004遼寧中醫藥大學附屬第三醫院綜合病房沈陽00遼寧中醫藥大學省部共建中醫臟象理論及應用教育部重點實驗室沈陽0847
中國藥房 2017年28期
關鍵詞:海馬癲癇劑量

齊越,李紀彤,姜鴻,王光函,劉小虎,向紹杰,秦文艷,韋丹,朱竟赫,賈冬#(.遼寧省中醫藥研究院藥理室,沈陽 004;.遼寧中醫藥大學附屬第三醫院綜合病房,沈陽 00;.遼寧中醫藥大學省部共建中醫臟象理論及應用教育部重點實驗室,沈陽 0847)

癲癇清顆粒對海人藻酸致癲癇大鼠海馬組織中IL-6含量及GFAP、Iba-1表達的影響Δ

齊越1*,李紀彤2,姜鴻1,王光函1,劉小虎1,向紹杰1,秦文艷1,韋丹3,朱竟赫1,賈冬3#(1.遼寧省中醫藥研究院藥理室,沈陽 110034;2.遼寧中醫藥大學附屬第三醫院綜合病房,沈陽 110032;3.遼寧中醫藥大學省部共建中醫臟象理論及應用教育部重點實驗室,沈陽 110847)

目的:研究癲癇清顆粒對海人藻酸致癲癇大鼠海馬組織中白細胞介素6(IL-6)含量及膠質纖維酸性蛋白(GFAP)、離子鈣接頭分子1(Iba-1)表達的影響,探討該藥防治癲癇的作用機制。方法:將大鼠隨機分為假手術組(蒸餾水)、模型組(蒸餾水)、苯妥英鈉組(0.03 g/kg,陽性對照)和癲癇清顆粒低、中、高劑量組(4.74、9.47、18.94 g/kg,以生藥計),每組20只,每天ig給藥1次,連續7 d。末次給藥1 h后,除假手術組外的其余各組大鼠均于左側海馬CA1區單次注射海人藻酸復制癲癇模型,觀察大鼠行為學變化及死亡情況。造模24 h后,采用酶聯免疫吸附法檢測大鼠海馬組織中IL-6含量,采用尼氏染色法對海馬組織神經元進行計數,采用免疫組化法檢測大鼠海馬組織中GFAP、Iba-1表達。結果:與假手術組比較,模型組大鼠造模后發生明顯癲癇癥狀,部分大鼠死亡;海馬組織中IL-6含量及神經元數目明顯減少(P<0.01),GFAP、Iba-1表達明顯增強(P<0.01)。與模型組比較,各給藥組大鼠癲癇癥狀及死亡情況得到改善,而海馬組織中IL-6含量雖均不同程度升高,但差異無統計學意義(P>0.05);苯妥英鈉組和癲癇清顆粒中、高劑量組大鼠海馬組織神經元個數明顯增加(P<0.01),GFAP表達明顯降低(P<0.01);苯妥英鈉組和癲癇清顆粒高劑量組大鼠海馬組織中Iba-1表達明顯降低(P<0.01)。結論:癲癇清顆??赏ㄟ^抑制海馬組織中GFAP和Iba-1的表達、增加海馬組織中神經元數量,從而發揮防治癲癇的作用。

癲癇清顆粒;白細胞介素6;膠質纖維酸性蛋白;離子鈣接頭分子1;大鼠

癲癇是一種以腦內神經元異常反復過度放電引起的短暫性腦功能障礙綜合征,其臨床主要表現為肌痙攣、神志喪失、認知功能障礙、情感運動障礙及感覺異常[1]。動物實驗及癲癇患者切除的結節性硬化海馬中可發現神經膠質細胞被激活、炎性因子及其調節介質的存在[2-4]。因此,可通過抑制膠質細胞的活化發揮抗癲癇的作用。癲癇清顆粒為遼寧中醫藥大學附屬第二醫院的院內制劑,前期研究發現其可延長戊四唑及海人藻酸(Kainic acid,KA)致大鼠癲癇發作的潛伏期、降低發作分級、縮短發作持續時間、增加腦組織內白細胞介素4(Interleukin 4,IL-4)含量[5-9]。本研究以KA致癲癇大鼠模型為研究對象,通過對模型大鼠腦組織中IL-6含量、膠質纖維酸性蛋白(GFAP)和小膠質細胞(MG)標記物離子鈣接頭分子1(Iba-1)表達的測定,進一步探討癲癇清顆??拱d癇的藥理作用機制,為其臨床使用提供必要的藥理學基礎。

1 材料

1.1 儀器

DW-5腦立體定位儀(成都泰盟科技有限公司);Neofuge 13R高速冷凍離心機(上海力申科學儀器有限公司);ELx800酶標儀(美國伯騰儀器有限公司);BX51顯微鏡(日本奧林巴斯株式會社)。

1.2 藥品與試劑

癲癇清顆粒(由遼寧中醫藥大學附屬第二醫院提供,批號:20140110,規格:生藥含量為5.31 g/g);苯妥英鈉片(天津力生制藥股份有限公司,批號:1312027,規格:每片0.1 g);KA(美國Sigma公司,批號:MKBQ0979V,純度:>98%);水合氯醛(國藥集團化學試劑有限公司,批號:20100709);IL-6酶聯免疫吸附(ELISA)試劑盒(深圳市達科為生物技術有限公司,批號:E3060-1406-1);兔抗Iba-1抗體(日本Wako公司,批號:CTP1721);兔抗GFAP抗體(北京博奧森生物試劑有限公司,批號:140404);超敏過氧化酶試劑盒(福州邁新生物技術有限公司,批號:1404289706);二氨基聯苯胺顯色液(福州邁新生物技術有限公司,批號:1403030031)。

1.3 動物

SPF級Wistar大鼠120只,♂,體質量(200±20)g,由遼寧長生生物技術有限公司提供[實驗動物生產許可證號:SCXK(遼)2010-0001]。大鼠實驗期間分籠飼養、自由飲食。

2 方法

2.1 分組與給藥

將120只大鼠隨機分為假手術組、模型組、苯妥英鈉組(陽性對照)和癲癇清顆粒低、中、高劑量組,每組20只。根據預實驗結果并參考文獻[10]設置各組給藥劑量:苯妥英鈉組大鼠ig 0.03 g/kg苯妥英鈉蒸餾水溶液,癲癇清顆粒低、中、高劑量組大鼠分別按生藥計ig 4.74、9.47、18.94 g/kg癲癇清顆粒蒸餾水溶液,假手術組和模型組大鼠ig等體積的蒸餾水。給藥體積均為20 mL/kg,每日給藥1次,連續給藥7 d。

2.2 造模

[8]方法復制KA致大鼠癲癇模型。末次給藥1 h后,水合氯醛(350 mg/kg)麻醉大鼠,頭部備皮后,固定于腦立體定位儀上,常規碘酒消毒,沿顱頂中線行3~4 cm手術切口,鈍性分離骨膜,將囟門設置為零點,移動微量進樣器,向后3.00 mm,中線旁開2.20 mm,牙科鉆輕鉆至穿破骨膜,自鉆孔表面垂直進針約3.70 mm。除假手術組外,其余各組大鼠在3 min內緩慢勻速注入1 μg/μL KA 1.0 μL,留針5 min;假手術組大鼠注射等體積生理鹽水。最后縫合皮膚,碘伏消毒,注意大鼠保暖。觀察并記錄大鼠的行為學變化及死亡情況。

2.3 ELISA法測定KA致癲癇大鼠海馬組織中IL-6含量

造模24 h后,各組隨機取大鼠10只,斷頭取腦,冰盤上迅速剝離海馬組織,稱質量,按1∶9的比例用磷酸鹽緩沖液(PBS)稀釋,勻漿,在4℃條件下以離心半徑為10 cm、3 000 r/min離心20 min,取上清液,按照試劑盒說明操作測定上清液中IL-6含量。

2.4 尼氏染色測定KA致癲癇大鼠海馬組織神經元的表達及計數

造模24 h后,各組大鼠有不同程度死亡,將每組剩余大鼠(約5~7只)ip 3.5%水合氯醛(10 mL/kg)麻醉,待其臥倒后剪開胸腔,暴露心臟,將輸液針經心尖刺入左心室,右心耳處剪一小口,先用預冷生理鹽水快速灌注,待右心房流出液體變透明時,將輸液針連接至預冷的4%多聚甲醛,先快后慢灌注,直至大鼠肝臟發白、四肢及尾巴抽搐、僵硬時,斷頭取腦。4%多聚甲醛4℃固定腦組織,常規制成5 μm厚的石蠟切片。將切片脫蠟至水后浸入10 g/L甲苯胺藍溶液中染色6 min;蒸餾水浸泡5 min去除浮色,梯度乙醇脫水;再次用二甲苯透明2次,每次5 min,中性樹膠封片。將切片置于200倍顯微鏡下,觀察各組大鼠海馬CA1區神經細胞的染色情況;于400倍顯微鏡下進行圖像采集,對各組大鼠腦切片海馬組織CA1區相同部位進行神經元計數[9]。

2.5 免疫組化法測定KA致癲癇大鼠海馬組織中GFAP、Iba-1的表達

取“2.4”項下5 μm厚的石蠟切片,常規脫蠟脫水,高壓修復,5%牛血清白蛋白封閉,滴加一抗,4℃過夜,PBS洗滌后,滴加超敏過氧化酶試劑盒內的二抗,二氨基聯苯胺顯色。采用400倍光學顯微鏡采集圖片,每只大鼠取5張連續冠狀切片。采用JEOA 801D形態學圖像分析軟件分析GFAP、Iba-1的表達(若胞漿呈棕褐色,則為陽性表達),并記錄各切片中GFAP、Iba-1的平均光密度(IOD)值。

2.6 統計學方法

用SPSS 17.0統計學軟件對結果進行統計分析。計量資料以±s表示。首先對數據進行正態性檢驗,符合正態分布的數據,多組間比較采用單因素方差分析,若方差齊則采用LSD檢驗進行兩兩比較,若方差不齊則采用Dunnett’s T3檢驗進行兩兩比較;若不符合正態分布,則采用非參數檢驗進行統計分析。P<0.05表示差異有統計學意義。

3 結果

3.1 大鼠行為學及死亡情況觀察結果

大鼠海馬組織內注射KA 5 min后,出現排便、咀嚼、呼吸急促、胡須顫動和面部肌肉抽搐等癥狀。約1 h后麻醉藥效果消退,除上述癥狀外大鼠逐漸出現翹尾、流涎、節律性點頭、“濕狗樣”抖動、單側(或雙側)前肢抖動癥狀。最后,隨著癲癇發作程度的加深,出現狂跑、跳躍、翻滾、頭部向硬物猛烈撞擊、全身強直等癲癇大發作癥狀,癥狀反復多次,并持續數小時以上。各組大鼠均有死亡情況。癲癇清顆粒組癲癇大鼠的行為學改變有減弱,死亡情況減少。假手術組、模型組、苯妥英鈉組和癲癇清顆粒低、中、高劑量組大鼠死亡只數分別為3、5、3、4、3、3只。

3.2 大鼠海馬組織中IL-6含量的測定結果

與假手術組比較,模型組大鼠海馬組織中IL-6含量明顯減少(P<0.01);與模型組比較,苯妥英鈉組和癲癇清顆粒各劑量組大鼠海馬組織中IL-6的含量均有一定增加,但差異無統計學意義(P>0.05)。假手術組、模型組、苯妥英鈉組和癲癇清顆粒低、中、高劑量組大鼠海馬組織中IL-6含量分別為(2 633.00±457.73)、(1 238.72±287.51)、(1 737.75± 185.87)、(1 356.00± 340.61)、(1 524.83±272.45)、(2 206.50±381.85)pg/mL。

3.3 大鼠神經元染色觀察及計數結果

假手術組大鼠海馬組織中神經元細胞結構清晰、排列整齊,染色質分布均勻,可見豐富藍色顆粒狀的尼氏小體;與假手術組比較,模型組大鼠海馬組織中神經元細胞結構明顯改變,神經元數目減少(P<0.01),核內染色質凝集,尼氏小體數減少;與模型組比較,苯妥英鈉組及癲癇清顆粒各劑量組大鼠海馬組織中神經元細胞結構較清晰,神經元損傷減輕,其中癲癇清顆粒中、高劑量組大鼠海馬組織神經元個數較模型組明顯增加(P<0.01)。染色結果見圖1,神經元計數結果見表1。

3.4 大鼠海馬組織中GFAP、Iba-1表達的測定結果

圖1 各組大鼠海馬組織中神經元細胞的顯微鏡圖(尼氏染色,×400)Fig 1 Microscopic images of neurons cells in hippocampus tissue of rats in each group(Nissl staining,×400)

表1 各組大鼠海馬組織中神經元計數結果(±s)Tab 1 Results of the number of neurons in hippocampus tissue of rats in each group(±s)

表1 各組大鼠海馬組織中神經元計數結果(±s)Tab 1 Results of the number of neurons in hippocampus tissue of rats in each group(±s)

注:與假手術組比較,**P<0.01;與模型組比較,##P<0.01Note:vs.sham operation group,**P<0.01;vs.model group,##P<0.01

神經元計數,個33.02±1.52 17.64±3.19**30.84±0.70##22.60±1.68 27.68±1.11##29.36±1.66##組別假手術組模型組苯妥英鈉組癲癇清顆粒低劑量組癲癇清顆粒中劑量組癲癇清顆粒高劑量組n757677

3.4.1 海馬組織中GFAP表達測定結果 假手術組大鼠海馬組織中GFAP陽性細胞數較少,胞體較小,突起及其分枝細長而少,染色較弱。與假手術組比較,模型組大鼠海馬組織中GFAP陽性細胞數目明顯增多,胞體增大,突起及其分枝增多且粗長,染色強度明顯增強(IOD值明顯升高,P<0.01)。與模型組比較,苯妥英鈉組及癲癇清顆粒各劑量組大鼠海馬組織GFAP陽性細胞數減少,突起及分枝亦減少,染色強度減弱(其中苯妥英鈉組和癲癇清顆粒中、高劑量組IOD值明顯降低,P<0.01)。免疫組化染色圖見圖2,測定結果見表2。

3.4.2 海馬組織中Iba-1表達的測定結果 假手術組大鼠海馬組織中Iba-1陽性細胞數較少,胞體較小,突起及分枝較少,免疫染色較弱,細胞呈“靜息狀態”。與假手術組比較,模型組大鼠海馬組織中Iba-1陽性細胞數增多,胞體增大變狹長狀及圓形,突起增多、變短增粗,染色加深(IOD值明顯升高,P<0.01),細胞呈“活化狀態”。與模型組比較,苯妥英鈉組及癲癇清顆粒各劑量組大鼠海馬組織中Iba-1陽性細胞數較模型組減少,胞體減小,染色強度降低(其中苯妥英鈉組和癲癇清顆粒高劑量組IOD值明顯降低,P<0.01)。免疫組化染色圖見圖3,測定結果見表2。

4 討論

神經細胞胞質內的游離核糖體分布于粗面內質網中,光鏡下呈嗜堿性顆?;蛐K,即為尼氏小體。癲癇發作時,神經元受損,尼氏小體的數量會減少甚至消失,影像神經細胞的數量。因此,常根據神經細胞的數量差異來判別神經細胞損傷程度。苯妥英鈉除了是經典的抗癲癇藥外,還可減輕癲癇發作時的炎癥反應[11],故本研究以其為陽性對照。本研究結果顯示,苯妥英鈉和癲癇清顆粒均可升高KA致癲癇大鼠海馬組織中神經元細胞數量,且高劑量癲癇清顆粒的作用與苯妥英鈉接近,提示癲癇清顆粒具有改善神經元損傷的作用。

圖2 各組海馬組織中GFAP表達的切片圖(免疫組化染色,×400)Fig 2 Slice diagram of GFAP expressions in hippocampus tissue of rats in each group(immunohistochemical staining,×400)

表2 各組大鼠海馬組織中GFAP、Iba-1表達的測定結果(±s)Tab 2 Determination results of GFAP,Iba-1 expressions in hippocampus tissue of rats in each group(±s)

表2 各組大鼠海馬組織中GFAP、Iba-1表達的測定結果(±s)Tab 2 Determination results of GFAP,Iba-1 expressions in hippocampus tissue of rats in each group(±s)

注:與假手術組比較,**P<0.01;與模型組比較,##P<0.01Note:vs.sham operation group,**P<0.01;vs.model group,##P<0.01

組別假手術組模型組苯妥英鈉組癲癇清顆粒低劑量組癲癇清顆粒中劑量組癲癇清顆粒高劑量組Iba-1 0.371±0.085 1.177±0.060**0.780±0.106##1.084±0.145 1.076±0.094 0.822±0.063##n 757677 IOD值GFAP 0.356±0.068 0.703±0.099**0.511±0.018##0.672±0.021 0.550±0.011##0.514±0.009##

圖3 各組大鼠海馬組織中Iba-1表達的切片圖(免疫組化染色,×400)Fig 3 Slice diagram of Iba-1 expressions in hippocampus tissue of rats in each group(immunohistochemical staining,×400)

星型膠質細胞具有調控腦電壓及離子通道平衡、保護神經元和分泌神經營養因子的作用。正常情況下,星型膠質細胞胞體較小、分枝細長,呈“靜止型”。GFAP是星型膠質細胞的特異性標志物,GFAP表達量的多少可反映其活性的大小[12]。當腦組織受到外界損傷時,迅速激活的星型膠質細胞胞體增大、分枝增多,GFAP表達增強,呈“反應型”。羅景華等[13]對40例顳葉內側癲癇患者手術中切除的海馬組織進行觀察,發現海馬各區GFAP表達均增強。在本研究中,模型組大鼠海馬組織中GFAP表達明顯增強,與上述研究結果一致。與模型組比較,各給藥組大鼠海馬組織中GFAP的表達明顯減弱,提示癲癇清顆粒可能通過降低癲癇大鼠腦組織中GFAP的表達,抑制癲癇大鼠海馬組織中星型膠質細胞的激活而發揮抗癲癇作用。

小膠質細胞具有維持神經元細胞環境穩定的作用。一般情況下,小膠質細胞處于靜息狀態,呈分枝形。當受到外界刺激后,小膠質細胞活化可以從形態上支鏈狀形態通過縮回這些分枝朝著超支鏈或變形蟲樣形態轉變區分,幾個標記物(包括Iba-1、CDllb及Mac-1等)的表達會上調。小膠質細胞活化后具有“兩面性”,一面是釋放促炎因子、細胞毒素等,此過程為經典途徑的M1型毒性機制;另一面則是當疾病發展到一定階段時,小膠質細胞發揮著清除死亡的神經元和吞噬細胞碎片的作用,此過程為活化的小膠質細胞替代途徑的M2型神經保護機制[14]。本研究中,模型組大鼠海馬組織中Iba-1表達增強,各給藥組海馬組織中Iba-1表達降低。

炎癥反應在癲癇發作過程中具有重要的作用。癲癇動物模型和癲癇患者腦組織中均存在炎癥因子的變化。IL-6主要由腦內神經膠質細胞產生,可參與機體的炎癥反應、細胞免疫和造血功能調控等。研究發現,癲癇模型大鼠腦組織中IL-6表達會增加[15]。然而,也有研究表明,IL-6具有神經保護和營養的作用,其可減輕N-甲基天門冬氨酸對神經元的損傷,抑制神經元細胞凋亡[16]。小膠質細胞-凋亡細胞共培養后,IL-1β及腫瘤壞死因子α的mRNA表達水平較正常培養的小膠質細胞顯著降低[16]。在本研究中,模型組大鼠腦組織IL-6含量降低,筆者推測這可能是由于凋亡細胞的存在,促進了小膠質細胞的吞噬功能并抑制了IL-6的表達。給予癲癇清顆粒后IL-6含量增加,這可能是由于凋亡細胞的數目減少,小膠質細胞吞噬功能下降,從而導致IL-6表達增加,但具體機制尚需要進一步探討。

參考文獻

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Effects of Dianxianqing Granule on the IL-6 Content and GFAP,Iba-1 Expressions in Hippocampus Tissue of Rats with Kainate-induced Epilepsy

QI Yue1,LI Jitong2,JIANG Hong1,WANG Guanghan1,LIU Xiaohu1,XIANG Shaojie1,QIN Wenyan1,WEI Dan3,ZHU Jinghe1,JIA Dong3(1.Dept.of Pharmacology,Liaoning Provincial Institute of TCM,Shenyang 110034,China;2.Integrated Ward,the Third Affiliated Hospital of Liaoning University of TCM,Shenyang 110032,China;3.Key Laboratory of TCM Viscera-state Theory and Applications Co-founded by Liaoning Province and Ministry of Education,Liaoning University of TCM,Shenyang 110847,China)

OBJECTIVE:To study the effects of Dianxianqing granule on the interleukin(IL-6)content and glial fibrillary acidic protein(GFAP),ionized calcium linker molecules 1(Iba-1)expressions in hippocampus tissue of rats with kainate-induced epilepsy,and explore its mechanism of preventing and treating epilepsy.METHODS:Rats were randomly divided into sham operation group(distilled water),model group(distilled water),phenytoin group(0.03 g/kg,positive control)and Dianxianqing granule low-dose,medium-dose,high-dose groups(4.74,9.47,18.94 g/kg,calculated by crude drug),20 in each group.Rats were intragastrically administrated once a day,for 7 d.After 1 h of last administration,except for sham operation group,rats in other groups

single injection of kainite in hippocampus CA1 of left side to induce the epilepsy model.Behavioral changes and death of rats were observed.After 24 h of modeling,enzyme-linked immunosorbent method was used to detect the IL-6 content in hippocampus tissue of rats,Nissl staining was used to count the hippocampus neurons,and immunohistochemistry was used to detect the GFAP,Iba-1 expressions in hippocampus tissue of rats.RESULTS:Compared with sham operation group,rats in model group had obvious epilepsy symptoms after modeling,and parts of rats died;IL-6 content and number of neurons in hippocampus tissue were obviously decreased(P<0.01),while GFAP,Iba-1 expressions were obviously enhanced(P<0.01).Compared with model group,epilepsy symptoms and death in each administration group had improved,while IL-6 content in hippocampus tissue were increased to varying degrees,with no statistical significance(P>0.05).The numbers of neurons in phenytoin group,Dianxianqing granule medium-dose,high-dose groups were obviously increased(P<0.01);GFAP expression was obviously decreased(P<0.01).Iba-1 expressions in hippocampus tissue in phenytoin group,Dianxianqing granule high-dose group were obviously decreased (P<0.01).CONCLUSIONS:Dianxianqinggranule can play the role in preventing and treating epilepsy by inhibiting GFAP,Iba-1 expressions in hippocampus tissue and increasing the number of neurons in hippocampus tissue.

Dianxianqing granule;Interleukin 6;Glial fibrillary acidic protein;Ionized calcium linker molecule 1;Rats

R285

A

1001-0408(2017)28-3927-05

2017-03-29

2017-07-12)

(編輯:林 靜)

遼寧省博士科研啟動基金資助項目(No.201601385)

*副研究員,博士。研究方向:神經藥理學。電話:024-86803170。E-mail:lnzyxyqy2003@163.com

#通信作者:研究員。研究方向:神經藥理學。電話:024-31207389。E-mail:jiadg2003@126.com

DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2017.28.11

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“海馬”自述
海馬
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