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Influence of scorpion alcoholic extraction on mdr1 mRNA and P-gpexpression in brain of phenytoin-resistant convulsive rats

全蝎乙醇提取物对耐药惊厥大鼠脑内mdr1mRNA和P-gp表达的影响



全 文 :全蝎乙醇提取物对耐药惊厥大鼠脑内 mdr1mRNA和
Pgp表达的影响
王新风,陈靖京,王明正,古艳婷,肖奕
(山西医科大学 药理教研室,山西 太原 030001)
[摘要] 目的:研究全蝎乙醇提取物(scorpionalcoholextraction,SAE)对电刺激大脑皮层点燃耐苯妥英钠大鼠惊厥模型
的对抗作用,并探讨其抗耐药作用机制。方法:采用大鼠大脑皮层运动区定位放置微电极并反复电刺激此区域点燃同时灌胃
苯妥英钠(PHT,0154g·kg-1·d-1)7d的方法,建立耐苯妥英钠大鼠惊厥模型。实验共设6组,分别为正常组、惊厥模型组
(CMCG)、耐苯妥英钠惊厥模型组(PRCG)、维拉帕米(00385g·kg-1)阳性药组(VPCG)、全蝎乙醇提取物低剂量组(SAE1,
65g·kg-1)和全蝎乙醇提取物高剂量组(SAE2,130g·kg-1)。给药后观察全蝎乙醇提取物对耐药大鼠惊厥阈值和发作程
度的影响。采用逆转录聚合酶链反应(RTPCR)技术,检测脑内mdr1mRNA的表达变化;采用免疫组化 (SABC法)技术,检测
脑内P糖蛋白(Pglucoprotein,Pgp)的表达变化。结果:全蝎乙醇提取物2种剂量及维拉帕米,均可使耐苯妥英钠大鼠惊厥阈
值(48038±1848)μA明显升高,与惊厥模型组和耐苯妥英钠惊厥模型组相比均有显著性差异(P<001)。给予苯妥英钠
后,耐药模型组mdr1mRNA和Pgp表达量均较惊厥模型组继续增高;全蝎乙醇提取物高、低剂量以及维拉帕米使mdr1mRNA
和Pgp表达量减少(均P<001)。结论:全蝎乙醇提取物对耐苯妥英钠大鼠惊厥模型产生明显的对抗作用。其抗耐药机制
与抑制耐药惊厥大鼠脑内mdr1mRNA表达和相应减少其表达产物Pgp有关。
[关键词] 全蝎乙醇提取物;耐苯妥英钠惊厥模型;抗耐药;mdr1mRNA表达;P糖蛋白
[收稿日期] 20090120
[基金项目] 山西省自然科学基金项目(20041109)
[通信作者] 王明正,教授,硕士生导师,研究方向:中枢神经药
理学。Tel:(0351)4962091,Email:wang5695695@163.com
[作者简介] 王新风,硕士研究生,研究方向:抗癫痫药物的耐药机
制研究。Tel:13753166035
  癫痫是中枢神经系统常见的慢性脑部疾患,是
多种病因引起的一类临床综合征。抗癫痫西药虽可
使80%患者得以控制,但仍有约20% ~30%的病
例接受合理的抗癫痫西药治疗后复发,称之为难治
性癫痫(refractoryepilepsy,RE)[1]。目前有关 Pgp
在难治性癫痫耐药机制中的作用已经得到公认。虽
然已有多篇文献报道多种抗癫痫西药为 Pgp的底
物,但对动物中药抗耐药作用的基础研究项目不多,
为此从动物中药中寻找 Pgp抑制剂将希望有所突
破。全蝎的活性成分适用于热盛风动所致的痉挛抽
搐等证。本课题取全蝎乙醇提取物为研究对象,采
用电刺激大鼠皮层点燃的耐苯妥英钠惊厥模型,以
惊厥阈值和痫性放电为判断药效指标,设维拉帕米
为阳性对照,观察全蝎乙醇提取物对大鼠局限性惊
厥发作阈值、发作程度及 mdr1mRNA和 Pgp表达
的影响,判定全蝎乙醇提取物对耐药惊厥大鼠的对
抗作用,探讨其抗耐药机制。
1 材料
1.1 动物
健康清洁级 Wistar大鼠,雌性,体重180~200
g,动物合格证号314第070102号,单笼喂养;山西
医科大学实验动物中心提供,符合国家健康一级动
物标准。动物以标准饲料喂养,自由摄食及饮水,
自然光照射,换气扇通风。
1.2 药物
全蝎为钳蝎科动物东亚钳蝎 Buthusmartensi
Karsch的干燥虫体,购于山西省药材公司,经山西医
科大学药学系天然药化教研组杨官娥教授鉴定。提
取:生药材研碎,加入相当于药材量 4倍体积的
50%乙醇,浸泡24h;用回流方法加热煎煮3次,每
次05h,纱布过滤,合并3次滤液,用旋转蒸发仪
(浓缩温度70℃,压力75mPa)浓缩成200%溶液,
即得全蝎乙醇提取物(SAE)置冰箱冷藏备用。苯妥
英钠(phenytoinsodium,PHT),江苏省盐城制药厂,
批号950305;维拉帕米(verapamil,Ver),上海医药
(集团)有限公司信谊制药总厂,批号050101。
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1.3 试剂
总RNA提取试剂盒(SangonRNAKit),一步法
PCR反转录试剂盒TaKaRaRNAPCRKit(AMV)Ver
30, Mdrl上 游 引 物 5′GGACAGAAACAGAG
GATCGC3′,下游引物 5′CCCGTCTTGATCATGTG
GCC3′,GAPDH上游引物 5′CCATCACCATCTTC
CAGGAG3′,下游引物5′CCTGCTTCACCACCTTCT
TG3′,均购自上海生物化学试剂公司。免疫组化试
剂:Pgp多克隆抗体(兔抗鼠),即用型SABC免疫组
化试剂盒,均由武汉博士德生物工程有限公司提供。
1.4 仪器
JYⅠ型惊厥阈值自动测定仪(山西医科大学、
太原理工大学联合研制);江湾I型C脑立体定向仪
(上海川沙花木农机厂);PT100型 PCR扩增仪(美
国MJResearch公司);JY600+型电泳仪(北京东
方君意电泳设备公司);TanonGIS2009型紫外凝
胶成像分析系统(上海天能国际有限公司);光学显
微镜(重庆光学仪器厂生产),BI2000医学图像分
析系统(成都泰盟科技有限公司)。
2 方法
2.1 电刺激大鼠皮层耐苯妥英钠惊厥模型的制备
大鼠42只,除正常鼠6只外,其余36只,腹腔
注射20%乌拉坦07g·kg-1麻醉。将大鼠头部固
定于立体定向仪上。无菌条件下暴露颅骨,准确读
出X,Y,Z三维坐标,仿 Voskuyl的方法[2],按 Konig
定位图谱于前囟后10mm、左右各旁开30mm,各
钻一小孔,安放不锈钢电极,自凝牙托粉及502胶封
固。术后每日后肢肌肉注射青霉素1万U/只,连用
3d,以预防感染,休息 7d开始大脑皮层电刺激。
刺激参数:强度在15s内从0增大至1000μA的电
流;波宽2ms,波形为单相斜坡梯形双极脉冲。刺
激至大鼠出现部分发作继发全身性发作(发作分为
5级:Ⅰ级:自发活动停止、不动、闭眼;Ⅱ级:须颤、
节律性点头,咀嚼伴有面部抽搐;Ⅲ级:压低头部,急
速后退;Ⅳ级:前肢或后肢痉挛抬起、站立;Ⅴ级:肢
体阵挛、摔倒、翻滚、躯干强直)。以刺激大鼠至刚
出现前肢或后肢痉挛抬起、站立、摔倒(ⅣⅤ级)时
的电流强度(μA)为惊厥阈值(thresholdforlocalized
seizureactivity,TLS),作为判断药效的指标。
将TLS值稳定大鼠随机分出6只,作为惊厥模
型组,给予生理盐水灌胃(ig)。其余大鼠 ig苯妥英
钠(PHT)0154g·kg-1·d-1[3]。每次给药后1h
用前述同样刺激参数和方法刺激。记录每次刺激后
TLS,取3次 TLS的均值作为本次实验测定的惊厥
阈值。当 igPHT后各大鼠 TLS值下降并稳定至药
前水平,与给PHT前 TLS值相比,无统计学意义时
可判定惊厥大鼠对苯妥英钠产生耐药,提示耐药惊
厥模型建立成功。否则同时增加 PHT给药和刺激
次数,直到100%动物对PHT产生耐药为止。
2.2 分组及给药
实验共设6组,每组6只大鼠。正常组,给予等
容积生理盐水(NS);惊厥模型组(CMCG),给予等
容积NS;苯妥英钠耐药惊厥模型组(PRCG),给予
等容积NS+PHT0154g·kg-1;维拉帕米阳性药
组(VPCG),Ver00385g·kg-1+PHT0154g·
kg-1;全蝎乙醇提取物低剂量组(SAE1),SAE65g
·kg-1+PHT0154g·kg-1;全蝎乙醇提取物高剂
量组(SAE2),SAE130g·kg-1+PHT0154g·
kg-1;均采用ig给药。药后1h用上述刺激参数刺
激,记录各鼠TLS值。
2.3 耐药基因mdr1mRNA表达的测定
给药后24h快速断头取脑,冠状面切取刺激电
极周围组织[4],迅速放入液氮中冻存备用。按文献
[5]进行总RNA的提取和完整性鉴定。RTPCR反
应按一步法 PCR反转录试剂盒说明操作。配置琼
脂糖凝胶并进行点样及电泳,将所得凝胶置于紫外
自动成像系统,启动自动分析软件,记录目的基因扩
增条带的灰度值(IA),并计算各样本 mdr1基因的
IA与内参基因gapdh的IA的比值(mdr1/gapdh),以
此比值作为mdr1基因mRNA表达的相对量。
2.4 P糖蛋白表达量的免疫组化测定
药后24h开颅取脑,切取电刺激周围大脑皮质
区,于4%多聚甲醛中浸泡24h,石蜡包埋。按SABC
免疫组化试剂盒操作测定。以PBS代替一抗作为阴
性对照,同步进行上述免疫组织化学染色。光镜下
(×250)对各组大鼠脑组织切片中免疫组化阳性细胞
进行计数,每一脑片任取6个视野并计数每个视野中
表达Pgp的阳性细胞数,然后取其阳性细胞数平均
值(珋x±s)作为各组大鼠脑内Pgp的表达量。
2.5 统计分析
所有实验结果均以 珋x±s表示,多样本均数比较
采用方差分析的LSD方法做两两比较。数据均使
用SPSS130统计软件进行处理,P<005为有统
计学差异。
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3 结果
3.1 耐苯妥英钠惊厥模型的制备
42只大鼠,除正常鼠6只,术后死亡2只,实验
过程中电极脱落4只被弃除外,其余30只大鼠随着
刺激电流强度的增加,大鼠依次出现如下行为反应:
自发活动停止、不动、闭眼;须颤、节律性点头,咀嚼
伴有面部抽搐;压低头部,急速后退;站立并伴有两
侧前肢的阵挛;阵挛严重,摔倒、躯干强直。首次电
刺激大脑皮层,大鼠的平均惊厥阈值较高,刺激第
1~10天逐日迅速下降且日趋稳定。至10~14d,
实验鼠TLS值趋于稳定,提示惊厥模型制备成功。
30只惊厥大鼠除6只作为惊厥模型组外,其余
24只惊厥大鼠灌胃苯妥英钠。首次给予PHT后电刺
激大鼠皮层TLS值较igPHT前和惊厥模型组显著升
高(P<001)。连续给药至第7天,TLS值明显下降,
分别与igPHT前和惊厥模型组TLS值比较,无统计
学差异,提示耐药惊厥模型制备成功(表1)。
3.2 对耐药惊厥大鼠的作用
表1 CMCG和PRCG大鼠的平均惊厥阈值(珋x±s)
时间/d CMCG(n=30)(TLS) 时间/d CMCG(n=6)(TLS) 时间/d PRCG(n=24)
1 119100±18198 15 51291±2418 1 67023±43441)
5 99985±15821 16 50353±2145 2 62963±3509
10 83659±12134 17 49200±1931 3 59962±3004
11 74126±8982 18 48650±1846 4 57640±2643
12 61278±5650 19 48200±2083 5 53417±2258
13 52328±4375 20 47925±1921 6 48967±2356
14 51350±2616 21 47817±1516 7 48038±1848
  注:与CMCG15d比1)P<005。
3.2.1 对耐苯妥英钠惊厥大鼠惊厥阈值的影响 
惊厥模型组与耐苯妥英钠惊厥模型组惊厥阈值相
近,组间比较无统计学差异;3个用药组的惊厥阈值
由高至低依次为:全蝎乙醇提取物高剂量组 >维拉
帕米组>全蝎乙醇提取物低剂量组,分别与耐苯妥
英钠惊厥模型组相比惊厥阈值均升高,统计学均有
差异(P<005),但3个给药组之间相互比较无统
计学差异(图1)。
与PRCG比1)P<005。
图1 维拉帕米、SAE1和SAE2对耐苯妥英钠惊厥
大鼠惊厥阈值的影响(珋x±s,n=6)
3.2.2 mdr1基因mRNA表达的结果 半定量分析
各组大鼠脑内mdr1mRNA结果表明,惊厥模型组大
鼠的mdr1mRNA表达量虽然比正常组在数值上增
高,但组间没有统计学差异;耐苯妥英钠惊厥模型组
大鼠的mdr1mRNA表达量比惊厥模型组明显增高,
统计学上具有显著性差异(P<001)。全蝎乙醇提
取物高、低剂量组大鼠的mdr1mRNA表达量均低于
耐苯妥英钠惊厥模型组,有显著统计学差异(均P<
001);维拉帕米组 mdr1mRNA表达量亦较耐苯妥
英钠惊厥模型组低,与耐苯妥英钠惊厥模型组间有
显著 统 计 学 差 异 (P<001);维 拉 帕 米 组
mdr1mRNA表达量分别与全蝎乙醇提取物高、低剂
量组相比,均无统计学差异(图2)。
与CMCG比2)P<001;与PRCG比3)P<001(图4同)。
图2 各组大鼠mdr1基因mRNA的表达(A)(珋x±s,n=6)
3.2.3 Pgp的表达结果 光镜下正常大鼠皮层及
海马组织切片复染后细胞核染成均一的蓝色;表达
Pgp的阳性细胞可同时显示有棕黄色的阳性表达,
主要位于细胞膜和细胞质,整个细胞的形状都可以
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被完整表现出来(图3)。空白组大鼠皮层及海马内
有少量细胞表达 Pgp,包括神经元、神经胶质细胞
及血管周围内皮细胞。神经元阳性染色显示胞体呈
圆形,带有一条长长的突起。胶质细胞阳性表现胞
体形状多样,可以为三角形、椭圆形、不规则形,细胞
膜和细胞质均可表现阳性染色。与正常组相比,模
型对照组Pgp阳性染色细胞数增多,但无统计学意
义;耐药模型组Pgp阳性细胞染色数较模型组明显
增多,差异显著(P<001);全蝎乙醇提取物高、低
剂量组的Pgp阳性细胞数均低于耐苯妥英钠惊厥
模型组,有统计学差异(均P<001);阳性药维拉帕
米组Pgp阳性染色细胞数亦较耐苯妥英钠惊厥模
型组低,组间比较有显著性差异(P<001);维拉帕
米组Pgp阳性细胞数分别与全蝎乙醇提取物高、低
剂量组相比,均无统计学差异(图4)。
图3 各组大鼠脑内Pgp表达(A)(×250)
图4 各组大鼠Pgp的阳性细胞数(珋x±s,n=6)
4 讨论
全蝎可熄风镇痉、攻毒散结、通络止痛。李时珍
在《本草纲目》中记载全蝎具有抗痫之功效。研究
证明,全蝎蝎毒是抗癫痫的主要有效部位,从中提纯
的抗癫痫肽(antiepilepsypetide,AEP)作用更
强[6]。刘崇铭等[7]研究证明,蝎毒及抗癫痫肽
(AEP)对咖啡因、美解眠、士的宁诱发的3种小鼠惊
厥模型均有不同程度的对抗作用;李冬冬等[8]以全
蝎粗提液灌胃,利用大鼠红藻氨酸(KA)癫痫模型,
证明全蝎具有明显降低海马神经元兴奋性及抗癫痫
发作敏感性形成的作用。本室前期研究业已表明,
全蝎的乙醇提取物可以明显对抗 MES和戊四唑惊
厥,能使皮层定位注射青霉素诱发大鼠海马痫性放
电的潜伏期显著延长、显著降低痫波最高波幅;同时
在达峰期可使大鼠的惊厥发作程度降低,明显对抗
大鼠青霉素点燃效应。本实验研究发现,灌胃2种
剂量全蝎醇提物,均使耐药大鼠惊厥阈值升高,对耐
苯妥英钠惊厥大鼠惊厥发作有对抗作用。
Tishler等[9]于1995年首先报道了在 RE患者
手术切除的癫瘌灶内有mdr1mRNA的过度表达,而
且免疫组化研究亦发现 Pgp在毛细血管的内皮细
胞及胶质细胞内过度表达。而且在mdr表达阳性的
神经胶质细胞中,其细胞内苯妥英钠的浓度仅为
mdr阴性细胞的25%,因此认为Pgp通过限制抗癫
痢药物进入脑实质,导致 RE的产生。全蝎醇提物
和维拉帕米均可有效抑制耐苯妥英钠惊厥大鼠脑内
mdr1mRNA表达,同时可明显降低耐药惊厥大鼠脑
内耐药蛋白 Pgp的含量。提示全蝎的乙醇提取物
通过抑制Pgp的过量表达,解除大鼠对苯妥英钠的
耐药现象,使苯妥英钠再次发挥抗癫痫作用。说明
其抗耐药机制与抑制耐药惊厥大鼠脑内 mdr1mR
NA表达和减少其表达产物Pgp有关。由于全蝎乙
醇提取物和维拉帕米组大鼠脑内 Pgp表达变化趋
势与RTPCR测定的 mdr1mRNA表达变化结果一
致,可见全蝎乙醇提取物抑制Pgp表达的直接原因
可能与抑制了mdr1mRNA的表达进而影响了 Pgp
翻译的过程有关。Pgp的合成与表达减少,减弱了
细胞内药物向细胞外转运,使细胞内苯妥英钠的有
效浓度增加,从而发挥抗耐药作用。维拉帕米是国
际公认的第一代Pgp抑制剂,动物试验发现其有抑
制多药转运体的作用,临床作为添加剂用剂量递增
法治疗难治性癫痫部分性发作,疗效确切,安全可
靠[10]。全蝎乙醇提取物的作用性质与维拉帕米相
似,作为新型Pgp抑制剂有望成为难治性癫痫的有
效辅助治疗药物。
[参考文献]
[1]  LazarowskiA,MassaroM,SchteinschnaiderA,etal.Neuronal
MDR1geneexpressionandpersistentlowlevelsofanticonvulsant
inachildwithrefractoryepilepsy[J].TherDrugMonit,2004,
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 September,2009
26(1):44.
[2]  VoskuylRA,DingemanseJ,DanhofM.Determinationofthe
thresholdforconvulsionsbydirectcorticalstimulation[J],Epi
lepsyRes,1989,3:120.
[3]  LoscherW,RundfeldtC.Kindlingasamodelofdrugresistans
partialepilepsy:Selectionofphenytoinresistantandmonresistant
rats[J].JPharmacolExpTher,1991,258:483.
[4]  文世全,王学峰,晏勇,等.苯妥英钠耐药鼠神经元保护基因
的表达[J].临床神经电生理学杂志,2004,13(1):201.
[5]  牛晓军,马永刚,王明正,等.卡马西平对青霉素点燃惊厥大
鼠脑内GABAA受体 mRNA表达的作用[J].中国药理学通
报,2008,24(1):129.
[6]  王燕平,吕欣然东亚钳蝎蝎毒分离纯华及药理作用的研究
进展[J].中草药,2000,31(1):59.
[7]  刘崇铭,高殿振,周新华,等.东亚钳蝎毒及其成分抗癫痫肽
的抗惊厥作用[J].沈阳药学院学报,1988,5(2):110.
[8]  李冬冬,宫瑾,李雪飞,等.全蝎抗癫痫发挥敏感性的阿片肽
机制[J].中国微生态学杂志,1999,11(2):75.
[9]  TishlerDM,WeinbergKI,HintonDR.MDR1geneexpression
inbrainofpatientswithmedicalyintractableepilepsy[J].Epi
lepsia,1995,36:1.
[10] SchmidtD,LoscherW.Drugresistanceinepilepsy:Putative
neurobiologicandclinicalmechanism[J].Epilepsia,2005,46
(6):858.
Influenceofscorpionalcoholicextractiononmdr1mRNAandPgp
expressioninbrainofphenytoinresistantconvulsiverats
WANGXinfeng,CHENJingjing,WANGMingzheng,GUYanting,XIAOYi
(DepartmentofPharmacology,ShanxiMedicalUniversity,Taiyuan030001,China)
[Abstract] Objective:Tostudytheanticonvulsiveactionofscorpionalcoholicextraction(SAE)onphenytoinresistantconvul
siveratsmadebydirectcorticalelectricalstimulationinordertoinvestigatethemechanismofantagonizingdrugresistanceofSAE.
Method:Usingthemethodofimplantingmicroelectrodesinthecorticalmotorareaofthebrainsofratswherethebraintissuewasstim
ulatedfrequentlybyelectricitythroughmicroelectrodesuntilignitingandthenPHT(0154g·kg-1·d-1)igfor7days,Weestab
lishedphenytoinresistantconvulsiveratmodel.Total6groupsweresetupintheexperiment:Normalcontrolgroup,convulsionmodel
controlgroup(CMCG),phenytoinresistantconvulsioncontrolgroup(PRCG),verapamilpositivecontrolgroup(VPCG,00385g·
kg-1),scorpionalcoholextraction(SAE1,65g·kg-1)andscorpionalcoholextraction(SAE2,130g·kg-1).Afterigbothdo
sesofSAE(65,130g·kg-1),theefectsofSAEonthechangesofconvulsionthresholdofphenytoinresistantconvulsiveratswere
observed.ThemethodofRTpolymerasechainreaction(RTPCR)wasusedtodetectthechangesofmdr1geneexpressionandthe
methodofimmunohistochemistry(SABC)wasadoptedtodeterminethechangesofPgpexpression.Result:BothdosesofSAEand
verapamil(Ver)igalraisedtheconvulsantthresholdofphenytoinresistantrats(48038±1848)μA,therewerestatisticaldifer
ences(P<005)comparedtothemselvesbeforedrugstreated.PHTwasadministrated,andmdr1mRNAandPgpexpressionin
PRCGwasmuchhigherthanthatinCMCG,withsignificantlystatisticaldiference(P<001);igbothdosesofSAEandVeralde
creasedmdr1mRNAandPgpexpressioncomparedtoPRCGrespectively(P<001).Conclusion:SAEandVerigalproducean
tagonizingactiononphenytoinresistantconvulsiveratmodel.Themachanismisrelatedwithinhabitingthemdr1mRNAexpressionand
furtherdecreasingtheproductPgp.
[Keywords] scorpionalcoholicextraction;phenytoinresistantconvulsivemodel;antagonizingdrugresistance;mdr1mRNA
expression;Pgpexpression
[责任编辑 古云侠]
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