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Neuroprotective effects and mechanisms of Chuanxiong Chatiao pulvis against MPTP-induced dopaminergic neurotoxicity in mice model of parkinson‘s disease

川芎茶调散对帕金森病小鼠多巴胺神经元损伤的保护作用及机制研究



全 文 :川芎茶调散对帕金森病小鼠多巴胺神经元损伤的
保护作用及机制研究
舒丹1,2,何金彩1,2,陈江帆1
(1.温州医学院 实验神经生物学研究所,浙江 温州 325000;
2.温州医学院 应用心理学系,浙江 温州 325000)
[摘要] 目的:研究川芎茶调散对MPTP致小鼠DA神经元损伤的保护作用,并从抗氧化角度探讨其神经保护作用的可
能机制。方法:将3~5月龄的雄性C57/BL小鼠随机分为6组:正常组、川芎茶调散高、中、低(75,50,25g·kg-1生药量)3个
剂量组、模型组。每组8只动物,爬杆实验测试行为学改变,HPLC检测小鼠纹状体中 DA及其代谢产物含量,免疫组化检测
小鼠黑质中TH阳性细胞数,荧光比色检测黑质中SOD活力。结果:高、中、低剂量川芎茶调散对 PD小鼠的行为损害均有一
定的保护作用(P<001);川芎茶调散高剂量组小鼠纹状体中 DA含量显著高于模型组(P<005);川芎茶调散高剂量组的
TH阳性神经元数量明显高于模型组(P<005);川芎茶调散中、高剂量组相对于模型组,SOD活力显著增高(P<005)。结
论:川芎茶调散可明显改善MPTP所致的小鼠PD模型的运动障碍,同时能对MPTP引起的 DA神经元损伤起到保护作用,川
芎茶调散对DA神经元的保护作用可能与其较强的抗氧化能力有关。
[关键词] 川芎茶调散;帕金森氏病;MPTP;多巴胺;酪胺酸羟化酶;超氧化物歧化酶
[收稿日期] 20090000
[基金项目] 国家中医药管理局科技项目(0405JP31);浙江省中
医药科技计划项目 (2003C031);温 州 市 科 技 局 计 划 项 目
(H20060028)
[通信作者] 何金彩,Tel:(0577)88069798,Email:hejccn@ya
hoo.com.cn
[作者简介] 舒丹,温州医学院应用心理系,助教,主要从事生理心
理学、神经生物学方向研究。Email:traceofwindsd@yahoo.com.cn
  帕金森氏病(Parkinson'sdisease,PD)是一种常
见的中枢神经系统退行性疾病,其特征性病理改变
是在中脑黑质致密区的多巴胺(dopamine,DA)神经
元进行性丧失导致释放到纹状体中多巴胺及其代谢
产物的不足而引起的一系列运动障碍。本病目前尚
无特效治疗方法,主要以补充多巴胺不足的西药治
疗为主,但并不能改善多巴胺神经元的存活和阻止
疾病的进展[1]。近年来中医药治疗 PD已显露出独
特的优势,不仅提高了临床疗效,延缓了病程的进
展,同时降低了化学合成药物的副作用[2]。国外有
报道显示川芎茶调散能改善帕金森病的运动系统症
状,而且没有其他抗 PD药物常见的精神症状以及
不随意运动、困倦等副作用[3],因此本实验采用
MPTP所致的C57BL/6J小鼠的PD模型来研究川芎
茶调散对损伤的多巴胺神经元的保护作用,并从抗
氧化作用来探讨其可能的保护机制。
1 材料
1.1 动物
C57BL/6J雄性小鼠,3~5月龄,体重(26~30)
g,购自上海斯莱克实验动物有限责任公司[许可证
号SCXK(沪)20030003],清洁级饲养。
1.2 试剂
1甲基4苯基1,2,3,6四氢吡啶(MPTP)、多巴胺
(DA)、3,4二羟苯乙酸(DOPAC)、高香草酸(HVA)标
准品、DHBA内标均为Sigma公司产品;酪胺酸羟化酶
(TH)一抗购于美国R&D公司;辣根过氧化物酶标记
的兔抗小鼠二抗及免疫组化相关试剂均购于北京中
杉金桥公司;超氧化物歧化酶(SOD)检测试剂盒购于
南京建成生物工程有限公司(批号A0011)。
1.3 仪器
美国 Waters公司 AlianceHPLC系统(型号
2695);Axioskop40显微镜及成像系统(德国蔡司);
UV7502紫外可见分光光度计(上海欣茂仪器有限
公司)。
1.4 药物与剂量设置
川芎茶调散的制备:川芎12g、荆芥12g、白芷
6g、羌活6g、甘草6g、细辛3g、防风45g、薄荷12
g、绿茶45g,购自浙江中医药大学饮片加工厂。按
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照动物与人体每公斤体重剂量系数表计算,小鼠给
药量约为10g·kg-1生药量,分别配制低、中、高剂
量(分别含生药量25,50,75g·kg-1),将药剂水煎,
恒温蒸发浓缩到适当体积,4℃储存备用。
2 方法
2.1 动物分组
将小鼠随机分为6组,其中包括正常组(NS组)、
川芎茶调散对照组(50g·kg-1生药量+NS);模型组
(MPTP组);药物低、中、高剂量组(25,50,75g·kg-1
生药量+MPTP)。每组动物8只,每只动物每天给予
中药或生理盐水灌胃05mL/次,连续21d。
2.2 MPTP帕金森病小鼠模型制作[45]
给药后第22天造模,用生理盐水将MPTP配成
10g·L-1的水溶液,按照每次15mg·kg-1给予小
鼠腹腔注射,间隔2h,共4次[3]。
2.3 观测指标
2.3.1 行为学测试(爬杆实验) 参照张钧田教授
《神经药理学研究技术与方法》中爬杆实验的评分
方法结合实际情况改良如下:将一直径为25cm的
软木小球固定于一根长50cm粗1cm的金属杆顶
端,将被测小鼠头朝下放在小球上,观察其运动情况
并给予评分,分为5,4,3,2,1,0分6个等级,小鼠给
予MPTP造模前给予爬杆训练 7d,每只均达到 5
分,作为基线分数。测试采用双盲法,分别于 MPTP
第1,2,3,4次注射后05h测试
。2.3.2 DA及其代谢产物含量的测定 MPTP造
模1周后小鼠脱颈椎脱臼处死,在冰台上迅速断头
取纹状体,称重,置80℃储存。检测时加人含 DH
BA内标的01mol·L-1的高氯酸溶液05ml,匀
浆,4℃低温离心15000g,10min,取上清50ul用
于HPLC电化学检测。色谱条件:色谱柱为大连依
利特色谱柱,填料为 hpyerzil,柱长 46mm×250
mm,电化学检测工作电压为650mV。检测 DA及
其代谢产物DOPAC,HVA。
2.3.3 免疫组化检测酪氨酸羟化酶阳性细胞数 
MPTP造模7d后小鼠颈椎脱臼处死,于冰上取一侧
中脑腹侧,立即置于4%多聚甲醛中固定,常规脱水
石蜡包埋,以4um厚度连续石蜡切片,常规烤片、脱
蜡、水化、高压抗原修复后加小鼠抗小鼠单克隆抗体
(1∶1000),37℃孵育 60min,PBS洗 3次每次 2
min,加辣根过氧化物酶标记的兔抗小鼠二抗,37℃
孵育30min,PBS洗3次,每次2min,DAB显色5
min后终止显色,切片经裱片、阴干、梯度酒精脱水、
二甲苯透明,中性树脂封片,光镜下观察黑质致密部
的TH阳性细胞数,图像分析系统计数,每组取5只
动物,每个动物取5张片,计算平均值。
2.3.4 荧光显色法检测黑质 SOD活力 MPTP造
模7d后颈椎脱臼处死,于冰上取脑分离一侧的中
脑腹侧,于冰水中漂洗,除去血水,滤纸拭干称重,加
入10倍体积的冰生理盐水手动匀浆,低温3000r·
min-1离心10min,取上清。SOD活力测定采用氧
化还原法,按照说明书操作,比色法测定。考马斯亮
蓝法测定各样本蛋白含量。
2.4 统计学处理
应用SPSS115进行数据统计,全部数据均表
示为 珋x±s,不同组别之间用单因素方差分析。P<
005为有显著性差异。
3 结果
3.1 川芎茶调散对小鼠运动功能的影响
所有MPTP造模的小鼠在第1次给予 MPTP注
射后3~5min,即可出现震颤、运动减少、弓背、后
肢张开、步态不稳、竖尾、竖毛等改变,给予川芎茶调
散预保护的各组症状较正常组有所改善,但不显著。
川芎茶调散对照组的4次评分较正常组无改变,而
给予MPTP造模的各组评分均较正常组明显降低。
每次注射MPTP后,各组行为学评分较正常水平均
出现下降,且降低的程度随着 MPTP给药次数的增
加而加剧,以第 4次注射后最为显著(P<001)。
但给予川芎茶调散保护的各组的评分均高于模型
组,以第4次注射后最为显著(P<001)(表1)。
表1 爬杆实验检测各组小鼠运动能力的比较(珋x±s,n=8)
分组 剂量/g·kg-1 第1次/分 第2次/分 第3次/分 第4次/分
正常      - 500±0000 500±0000 485±011 500±005
川芎茶调散对照 50 495±0036 478±0022 500±0000 500±0000
模型      - 350±1049 250±0837 200±0894 083±0251)
川芎茶调散   25 383±0983 317±0408 300±0632 250±022512)
  50 450±0548 333±0516 283±0753 300±03212)
  75 433±0816 383±0408 317±0753 333±03312)
  注:与正常组比较1)P<001;与模型组比较2)P<001。
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3.2 川芎茶调散对小鼠纹状体中 DA及其代谢产
物含量的影响
HPLC检测各组小鼠纹状体中 DA及其代谢产
物 DOPAC,HVA的含量如表 2:MPTP造模各组
(药物低、中、高剂量组、模型组)的 DA/DOPAC/
HVA的含量较正常组和川芎茶调散对照组均有明
显下降(P<001),但给予川芎茶调散保护的各组
(药物低、中、高剂量组)较模型组均有不同程度的
增高,其中药物高剂量组的 DA含量显著高于模型
组(P<005),药物高剂量和中剂量组 HVA含量
也显著高于模型组 (P<005)。川芎茶调散对照
组较正常组 DA含量下降(P<005),而其
DOPAC含量(无统计意义)和 HVA含量(P<
005)则比正常组高。
表2 不同组别纹状体中DA/DOPAC/HVA含量的比较(珋x±s,n=8) ng·mg-1 
分组 剂量/g·kg-1 DA DOPAC HVA
正常      - 2695±367 334±067 275±052
川芎茶调散对照 50 2071±3221) 396±169 435±0651)
模型      - 175±0432) 128±0142) 068±0232)
川芎茶调散   25 301±1352) 121±0652) 135±0772)
  50 276±09722) 121±0672) 142±0942,3)
  75 478±0962,3) 164±0222) 144±0302,3)
  注:与正常组比较1)P<005,2)P<001;与模型组比较3)P<001。
3.3 川芎茶调散对小鼠黑质 DA神经元(TH阳性
细胞)的影响
MPTP造模7d后,模型组黑质 TH阳性神经元
较正常组减少,细胞变形,TH阳性纤维和胞体稀
疏,以黑质致密部减少最明显,如表3所示:黑质TH
阳性神经元的数量比正常组减少了7122%,有显
著性差异(P<001);川芎茶调散保护的各组(药物
低、中、高剂量组)黑质致密部 TH阳性神经元的数
量也较正常组减少,但不如模型组明显,TH阳性神
经元丢失率在 5415%~6527%之间,其中药物高
剂量组的TH阳性神经元数量明显高于模型组(P<
005),药物中剂量组、药物低剂量组也稍高于模型
组,但尚未达到统计学意义。
表3 不同组别黑质TH阳性细胞数的比较(珋x±s,n=8)
分组 剂量/g·kg-1 TH阳性细胞/个
正常      - 20524±489
川芎茶调散对照 50 18789±723
模型组     - 5863±3541)
川芎茶调散   25 7175±5291)
  50 7351±4241)
  75 9364±61212)
  注:与正常组比较1)P<001;与模型组比较2)P<005。
3.4 川芎茶调散对黑质SOD活力的调节
给予MPTP造模的各组(模型组,药物低、中、高
剂量组)黑质中 SOD的活力均较正常组的明显降
低,其中以模型组降低程度最为明显(P<001),比
正常组下降了88%,而川芎茶调散预保护的各模型
组(药物低、中、高剂量组)比正常下降了 71% ~
83%不等,但均较模型组为高,其中药物中、高剂量
组相对于模型组,SOD活力显著增高(P<005)。
川芎茶调散对照组较正常组 SOD活力基本程同一
水平(表4)。
表4 不同组别黑质中的SOD含量的比较(珋x±s,n=8)
分组 剂量/g·kg-1 SOD/U·mg-1
正常      - 4837±554
川芎茶调散对照 50 5163±64
模型      - 571±2122)
川芎茶调散   25 825±3252)
  50 1267±3782,3)
  75 1418±4672,3)
  注:与正常组比较1)P<005,2)P<001;与模型组比较3)P<
001。
3 讨论
国外学者研究提示川芎茶调散能改善帕金森病
的运动系统症状,而没有其他抗 PD药物常见的精
神症状以及不随意运动、困倦等副作用,尤其对因抗
PD药物的副作用等原因使 PD运动症状难以控制
的患者,因此认为川芎茶调散可作为有效的治疗选
择药物之一[3]。本研究的爬竿实验中,小鼠给予川
芎茶调散没有表现出异常行为或活动增加,说明川
芎茶调散没有运动兴奋作用,而给予川芎茶调散保
护的模型组爬竿实验评分显著高于模型组,提示川
芎茶调散对于MPTP引起的小鼠运动功能的损害具
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有一定的保护作用。
本实验中给予 MPTP注射各组纹状体中 DA,
DOPAC,HVA的含量均较对照组的明显降低,说明
PD造模成功,而给予川芎茶调散预保护的 PD小鼠
纹状体中DA,DOPAC,HVA较生理盐水 PD小鼠均
有不同程度的增高,其中以药物高剂量组的最为明
显,经统计学分析,差异显著(P<001),说明川芎
茶调散的确具有改善 PD动物纹状体内 DA含量的
作用。有趣的是,单纯给予川芎茶调散灌胃一段时
间后,小鼠纹状体内DA含量较正常组的下降,而其
DOPAC含量和 HVA含量则比正常组高,推测川芎
茶调散可能具有促进脑内DA代谢的作用。
在给予MPTP造模7d后,各造模组较正常对照
组黑质致密部 TH阳性细胞数量明显减少,神经元
胞体变形,TH阳性纤维减少,说明该区域 DA神经
元大量变性坏死,PD造模成功。而给予川芎茶调散
预保护的PD小鼠黑质致密部的 TH阳性细胞数较
模型组均有不同程度的增高,其中以药物高剂量组
的最为显著,经统计学分析,差异显著(P<001),
该结果与HPLC结果一致,说明高剂量的川芎茶调
散确实具有对保护 DA神经元的作用,从而提高了
纹状体中DA的含量。而单纯给予川芎茶调散的小
鼠黑质中的TH阳性细胞与生理盐水对照组小鼠的
数量相当,未见明显减少,并且在形状和神经纤维的
数量上也无明显差异,说明川芎茶调散本身没有损
害DA神经元的作用,结合 HPLC结果,说明正常情
况下川芎茶调散引起的纹状体 DA含量的下降与
DA神经元无关,可能只是由于药物促进了DA的代
谢,从而引起 DA代谢产物 DOPAC、HVA含量相应
的增加。
大量研究证实氧化应激和活性氧的毒性损伤作
用是多巴胺能神经元变性的主要原因[1],黑质区多
巴胺神经元自身的高氧化环境使其对活性氧更为敏
感,同时黑质区抗氧化防御系统的功能较弱,黑质致
密部超氧化物岐化酶 (superoxidedismutaseSOD)
活力含量均低于其他脑组织,并在 PD患者中进一
步下降。本实验已证实 MPTP所致的小鼠 PD模型
黑质中的SOD活力较正常对照组明显下降,而川芎
茶调散预保护的各模型组SOD活力高于模型组,且
高剂量对SOD的保护程度较低剂量更为显著,这点
与其对DA神经元保护作用的趋势一致,同时也证
实了川芎茶调散对MPTP所致的多巴胺神经元损伤
的保护作用与其抗氧化能力(调节黑质 SOD活力)
有关。
综上所述,川芎茶调散具有对MPTP引起的DA
神经元损伤的保护作用,通过减少黑质中 DA神经
元的坏死而增加纹状体 DA的含量,从而对运动障
碍起到一定的改善作用,而且保护作用似乎高剂量
较低剂量更为有效。这种保护作用的机制可能是与
川芎茶调散具有较强的抗氧化能力相关。基于以上
研究结果,作者将对川芎茶调散的神经保护作用的
最佳剂量和具体机制进行更深入的研究探讨。
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NeuroprotectiveefectsandmechanismsofChuanxiongChatiaopulvisagainst
MPTPinduceddopaminergicneurotoxicityinmicemodelofparkinson'sdisease
SHUDan1,2,HEJincai1,2,CHENJiangfan1
(1.ExperimentalNeurobiologyResearchInstituteofWenzhouMedicalColegeWenzhou325000,China;
2.DepartmentofAppliedPsychologyofWenzhouMedicalColege,Wenzhou325000,China)
[Abstract] Objective:ToinvestigatetheneuroprotectiveefectsandmechanismsofChunxiongChatiaopulvis(CXCT)onthe
MPTPinduceddopaminergicneurodegnerationinmicemodelofPD.Method:35monthsoldmalemicewererandomlydividedinto
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folowingsixtreatmentgroups(NS+NS,50kg-1CXCT+NS,25kg-1CXCT+MPTP,50kg-1CXCT+MPTP,75kg-1CXCT+
MPTP,NS+MPTP)(n=8/group).Forbehavioralmeasurement,themicewereevaluatedfortheirmotorcoordinationbypoletest;
StriataldopaminecontentofmicewasmeasuredusingstandardreversephaseHPLC;Numberoftyrosinehydroxylase(TH)positive
celsinthesubstantianigraofmicewasdetectedbyimmunohistochemistry;SODactivityinthesubstantianigraofmiceweremeasured
byfluorimetry.Result:Thescoreofpoletest(25,50,75kg-1),thestriataldopaminecontents(75kg-1),theresidualDAcon
tents(75kg-1)andtheSODactivityinsubstantianigra(50,75kg-1)alshowedthat,theCXCTpretreatedgroupssignificantly
higherthanthatofthegroupNS+MPTP(P<005orP<001).Conclusion:ChuanxiongChatiaopulvisimprovedthemotordeficit
inMPTPinducedmice,andatenuateMPTPinduceddopaminergicneurodegenerationinmice.Importantly,theneuroprotectiveefect
ofChuanxiongChatiaopulvisagainstdopaminergicneurodegenerationmaybeassociatedwithitsstrongantioxidantcapacityinvivo.
[Keywords] ChuanxiongChatiaopulvis;PD;MPTP;DA;TH;SOD
[责任编辑 古云侠]
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