全 文 :Whentreatedfor24hand48hwith75mg·L-1ofRg3aswelasfor48hwith150mg·L-1ofRg3,thepercentagesofcelsinS
phaseandG2/Mphasewereincreased,whereasthepercentageofcelsinG0G1wasdecreasedTheapoptosisrateswereincreased
from(105±017)% incontrolgroupcelsto(841±098)%,(1857±220)% and(3398±164)%,respectively
RemarkableDNAladderswererevealedTheefectsshowedamannerindoseandtimedependentofRg3.Conclusion:Theresults
suggestthatginsenosideRg3exertsaninhibitingefectonproliferationofEJcelsbyinducingapoptosis.
[Keywords] ginsenosideRg3;apoptosis;tumor;bladdercancercelline
[责任编辑 古云侠]
[收稿日期] 20061220
[基金项目] 重庆市卫生局科研项目(2003B38)
[通讯作者] 肖农,Tel:(023)63622914,Email:xiaonongwl@
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麻黄碱对脑缺氧缺血后新生大鼠
神经可塑性影响的研究
李石志1,肖 农1,张晓萍2
(1.重庆医科大学 附属儿童医院 神经内科,重庆 400014;
2.重庆医科大学 儿科研究所,重庆 400014)
[摘要] 目的:研究麻黄碱对新生大鼠缺氧缺血性脑损伤(HIBD)后神经可塑性的影响。方法:7日龄 SD大
鼠60只,制成HIBD模型,随机分为麻黄碱组(15mg·kg-1)、D苯丙胺(DAMPH,10mg·kg-1)组、三磷酸胞苷
二钠(CTP,70mg·kg-1)组、神经节苷脂(GM1,20mg·kg-1)组和自然康复组。用免疫组织化学方法检测海马
CA3区生长相关蛋白43(GAP43)、突触素(SYP)表达的变化,术后4周进行5d的 Moris水迷宫学习和记忆的测
试。结果:①麻黄碱组海马CA3区GAP43和SYP表达水平高于自然康复组(P<005),与DAMPH,CTP组的表达
无显著性差异;②各组平均逃避潜伏期明显短于自然康复组(P<005),原平台穿过次数各组明显多于自然康复组
(P<001)。麻黄碱组逃避潜伏期长于GM1组,原平台穿过次数麻黄碱组少于GM1组,但与CTP和DAMPH组比
无差异。结论:麻黄碱能提高新生HIBD大鼠年长后的空间定向能力和学习记忆能力。这种保护作用和麻黄碱减
少HIBD后神经元的丢失、促进参与神经元重塑的蛋白分子GAP43和SYP的表达有关。麻黄碱对HIBD的保护作
用和DAMPH及CTP起同样的效果,而改善新生HIBD大鼠年长后的空间定向能力和学习记忆能力的效果稍差于
GM1,这可能和麻黄碱的剂量有关。
[关键词] 麻黄碱;缺氧缺血;神经可塑性
[中图分类号]R285.5 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2007)16168404
麻黄早在《神农本草经》就有治中风后遗症的
记载。研究证实,麻黄的主要成分麻黄碱可促进大
鼠 MCAO后运动功能的恢复[1]。新生儿缺氧缺血
性脑损伤(hypoxicischemicbraindamage,HIBD)是
严重威胁新生儿生命健康甚而致残的常见原因。作
者研究麻黄碱对新生大鼠HIBD后神经可塑性的影
响,通过对海马生长相关蛋白(growthassociatedpro
tein43,GAP43)及突触素(synaptophysin,SYP)表达
的检测,探讨其分子机制,并与 D苯丙胺(Dam
phetamine,DAMPH)、三磷酸胞苷二钠(CTP)[2]和
神经节苷脂GM1[3]的作用相比较,以寻找更为有效
的治疗药物。
1 材料
1.1 动物
健康清洁级7日龄 SD新生大鼠60只,雌雄不
拘,体重12~16g,由重庆医科大学试验动物中心提
供,动物使用许可证号:SYXK渝20040001。
1.2 药物与试剂
盐酸麻黄碱,纯度 >99%(赤峰制药厂,批号
420325);D苯丙胺由重庆市公安局购自国家麻醉
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品实验室;三磷酸胞苷二钠(美洛宁,江门生物技术
开发中心制药有限公司,批号050701);神经节苷脂
(申捷,齐鲁制药有限公司,批号 512035EN);兔抗
生长相关蛋白单克隆抗体(北京博奥森生物技术有
限公司);小鼠抗SYP多克隆抗体(武汉博士德生物
有限公司);SP免疫组化试剂盒(羊抗小鼠)和 SP
免疫组化试剂盒(羊抗兔)(北京中山生物技术有限
公司)。
2 方法
2.1 HIBD模型制备及动物分组
采用右颈总动脉永久结扎并吸入低浓度氧
(8% O2,92% N2)2h制成HIBD模型
[4],随机分为
麻黄碱组、DAMPH组、CTP组、GM1组和自然康复
组,每组12只。各组于缺氧后0h及以后每24h分
别腹腔注射麻黄碱15mg·kg-1,DAMPH10mg
·kg-1,CTP70mg·kg-1,GM120mg·kg-1,等量
生理盐水,共7次。于术后1,4周各组分别取6只。
2.2 取材固定切片
10%水合氯醛腹腔麻醉,断头取脑,去除嗅脑和
部分脑干,并矢状离断为左右半球,取右半球在丘脑
中部冠状切取3mm脑组织,经固定、脱水、透明、浸
蜡、包埋后,连续冠状切片(片厚5μm)。取中间一
张做HE染色。
2.3 免疫组化检测GAP43及SYP
按酶标记链霉亲和素生物素技术操作[5]。切
片脱蜡至水,室温下3%过氧化氢孵育,枸椽酸缓冲
液微波抗原修复,滴加正常山羊封闭血清,室内温孵
育10min,甩干后滴加兔抗 GAP43抗体或小鼠抗
SYP抗体,37℃孵育2h,滴加相应的生物素标记的
二抗,漂洗后滴加辣根过氧化物酶标记的链酶亲和
素工作液,孵育30min,PBS漂洗后 DAB室温下显
色,水洗,脱水,封片,光镜下观察。
2.4 神经行为学检查
各组均于术后4周进行Moris水迷宫实验。①
定向航行试验:试验历时5d,每天上下午各4次,求
出每天的平均逃避潜伏期;②空间探索实验:实验第
5天下午进行空间探索实验,撤除平台,记录大鼠在
2min中内穿过原平台所在位置的次数。
2.5 图像分析和统计学分析
应用积分吸光度(A)反映 GAP43及 SYP免疫
反应产物的面积及强度。每张切片在海马CA3区随
机选取2个400倍视野拍照,应用GD8型病理影像
分析系统测定每视野各阳性区 A值及面积,求出平
均A。每例标本测3张切片,取其均值。
2.6 统计方法
数据采用 SAS90进行统计学处理,结果以
珋x±s表示,并通过方差分析进行组间的两两比较。
3 结果
3.1 病理形态学改变
自然康复组右脑萎缩者有4例,出现软化灶有
2例,各治疗组右脑萎缩者不超过1例,未见有软化
灶。自然康复组可见右侧半球大脑皮层分层不清
晰,神经元丢失、死亡,神经胶质细胞明显增生;海马
区细胞排列紊乱,可见细胞丢失。麻黄碱组可见大
脑皮层和海马区神经元较密集,而胶质细胞增生不
明显,与其他治疗组无明显差异,见图1。
图1 术后1周各组大鼠脑组织病理形态学改变(×200)
A.自然康复组海马 CA3区神经元坏死、核固缩;B.自然康
复组皮层大片坏死、胶质细胞增生;C.麻黄碱治疗组海马CA3区
神经元;D.麻黄碱组皮层神经元
3.2 GAP43及SYP的表达
海马 CA3区 GAP43的表达产物主要位于轴突
生长锥质膜面,表现为小点状或细颗粒状沉积环绕
锥体细胞,衬托出神经元胞体的轮廓。海马 CA3区
SYP表达表现为棕黄色的点状或细颗粒状,分布密
集,辐射层最明显。各治疗组海马CA3区GAP43的
表达较自然康复组明显增强,而各治疗组间无明显
差异。麻黄碱、DAMPH及 CTP组海马 CA3区 SYP
的表达较自然康复组均明显增强,而GM1组与自然
康复组相比无明显差异,见表1。
3.3 水迷宫试验结果
3.3.1 定位航行试验 第1天各组间平均逃避潜
伏期无明显差异,第2天各治疗组逃避潜伏期较自
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表1 各组大鼠CA3区GAP43及SYP表达(A)的比较
(珋x±s,n=6)
组别
剂量
/mg·kg-1
GAP43 SYP
自然康复 - 01715±00161 02229±00239
麻黄碱 15 02102±002551) 02864±003801)
DAMPH 10 02178±002352) 03105±003332)
CTP 70 02226±002902) 03282±005712)
GM1 20 02413±003402) 02244±00274
注:与自然康复组相比1)P<005,2)P<001
然康复组明显缩短(P<005),第3~5天各治疗组
逃避潜伏期较自然康复组缩短更明显(P<001)。
第2~4天各治疗组间无明显差异,第5天时 GM1
组平均逃避潜伏期明显短于麻黄碱组(P<005),
见表2。
3.3.2 空间探索试验 麻黄碱组穿过原平台所在
位置为(817±147)次,多于自然康复组(567±
121)次,差异有显著意义(P<001);与DAMPH,
表2 大鼠术后4周各组不同时间点的平均逃避潜伏期(珋x±s,n=6)
组别
剂量
/mg·kg-1
潜伏期/s
第1天 第2天 第3天 第4天 第5天
自然康复 - 6832±1149 5546±704 4489±624 3601±583 3025±656
麻黄碱 15 6067±1055 4340±6521) 2996±56622) 2281±2142) 1734±2812)
DAMPH 10 5911±991 4256±9581) 3046±5442) 2169±4092) 1513±2112)
CTP 70 6038±962 4370±6871) 2968±5152) 2112±2412) 1466±1612,3)
GM1 20 5533±924 4112±4672) 2869±5032) 1998±3262) 1320±3172,3)
注:与自然康复组相比1)P<005,2)P<001;与麻黄碱组比3)P<005
CTP治疗组[分别为(850±187),(816±147)
次]相比,差异无显著性,但显著小于 GM1治疗组
(1033±163)次,(P<005)。
4 讨论
新生儿HIBD的发病机制复杂,特别是中、重度
HIBD常可造成永久性神经系统后遗症,虽然国内
外对本病的治疗研究很多,但至今仍无突破性进展。
本研究说明麻黄碱对新生大鼠HIBD的神经康复有
促进作用。
4.1 麻黄碱对HIBD大鼠学习和记忆的影响
学习记忆障碍是脑缺氧缺血损伤所致的神经系
统后遗症之一。神经元是神经系统的结构和功能单
位,也是学习的结构基础。随着脑缺氧后神经元坏
死、数目减少,突触数量也随之减少,与受累神经元
有突触联系的神经纤维也必受影响,神经元和突触
的这种改变影响了神经元之间的信息传递,导致学
习记忆等脑功能受损。HIBD后4周大鼠 Moris水
迷宫[6]试验显示麻黄碱可提高新生HIBD大鼠年长
后的空间定向能力和学习记忆能力,有助于减少智
力低下等神经后遗症的发生。研究发现缺氧缺血后
1周时皮层神经元丢失、海马区细胞排列紊乱并有
细胞丢失,麻黄碱治疗组大脑皮层分层清晰,神经元
较密集,海马区细胞丢失不明显。麻黄碱通过减少
神经元的丢失,防止由 HIBD所引起的脑功能障碍
的发生。麻黄碱的效果和CTP及DAMPH相似,但
略差于GM1,这可能与剂量有关。
4.2 麻黄碱对HIBD大鼠GAP43和SYP表达的影响
GAP43的表达产物主要位于轴突生长锥质膜
面,研究表明 GAP43与神经系统的发育、突触形成
和可塑性以及神经再生有密切关系,它在引导轴突
生长和调节轴突形成新的联系上起关键作用,被认
为是神经元生长发育和可塑性的分子标记物[7]。
SYP是一种位于突触前囊泡膜上的钙结合蛋白,参
与神经突触结构的发育,调节突触的可塑性[8],突
触可塑性是突触对内外环境变化做出反应的能力,
是学习记忆的神经生物学基础[9]。突触的量在正
常状态下保持相对恒定,SYP被作为突触分布和密
度的指标。GAP43和SYP可作为神经可塑性的检
测指标以判定药物治疗的效果及机制。
缺氧缺血可致能量代谢障碍,蛋白质合成能力
下降,GAP43和SYP合成减少,及一系列病理生理
改变导致神经元变性坏死,神经元大量丢失,进一步
使SYP和GAP43减少。本研究发现,HIBD后7日
麻黄碱治疗组海马CA3区 GAP43和 SYP的表达均
强于自然康复组。GAP43和 SYP的表达增加,促
进突触的生长,增强突触可塑性,提高学习记忆的能
力。轴突的芽生和伸长,以及随后出现的新生突触,
为HIBD后功能缺损的恢复提供了结构基础。麻黄
碱治疗组 GAP43和 SYP表达强度较对照组明显,
表明麻黄碱对脑的结构再塑有促进作用。CTP和
DAMPH也能促进 GAP43和 SYP的表达,提示和
麻黄碱有相似的作用机制。GM1能促进GAP43的
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表达而对SYP的表达无明显促进作用,这可能是脑
康复药物的不同作用机制。
综上所述,从大鼠神经行为等角度表明了麻黄
碱对新生HIBD大鼠脑损伤有确切的保护作用。麻
黄碱减少 HIBD后神经元的丢失、促进参与神经元
重塑的蛋白分子的表达是其神经保护作用的机制。
麻黄碱对HIBD的神经保护作用和DAMPH及CTP
没有差异,而改善新生 HIBD大鼠年长后的空间定
向能力和学习记忆能力的效果稍差于 GM1,这可能
和麻黄碱的剂量有关。有关麻黄碱的应用剂量及时
间有待进一步研究。
[参考文献]
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Efectofephedrineonneuronalplasticityinneonatalratsafter
hypoxicischemicbraininjury
LIShizhi1,XIAONong1,ZHANGXiaoping2
(1.DepartmentofNeurology,Children’sHospitalofChongqingMedicalUniversity,Chongqing400014,China;
2.ResearchInstituteofPediatrics,Children’sHospitalofChongqingMedicalUniversity,Chongqing400014,China)
[Abstract] Objective:Tostudytheefectofephedrineonneuralplasticityafterhypoxicischemicbraindamage(HIBD)in
neonatalrats.Method:SixtySDrats,aged7days,weremadeasHIBDmodel,whichwererandomlydividedintofolowing4groups,
anephedrinegroup,aDamphetamine(DAMPH)group,acytodinetriphosphate2Na(CTP)groupandaganglioside(GMI)group.
Changesintheexpressionofgrowthassociatedprotein43(GAP43)andsynaptophysin(SYP)inthehippocampalareaCA3werede
tectedwithimmunohistochemicalmethod.Fourweeksaftertheoperation,learningandmemorytestinMoriswatermazewasperformed
for5days.Result:①TheGAP43andSYPexpressionlevelsinhippocampalareaCA3intheephedrinegroupwerehigherthanthose
inthespontaneousrecoverygroup(P<005),withnosignificantlydiferentfromthosetheCTPgroupandtheDAMPHgroup.②The
averageescapelatencyintheephedrinegrop,theDAMPHgroupandtheCTPgroupweresignificantlyshorterthanthatinthesponta
neousrecoverygroup(P<005),andthefrequencypassingtheoriginalplatforminthe3treatmentgroupsweresignificantlymore
thanthoseinthespontaneousrecoverygroup(P<001).Theescapelatencywaslongerandthefrequencypassingtheoriginalplat
formwaslessintheephedrinegroupthanthatintheGM1group,withnosignificantdiferencesascomparedwiththeCTPgroupand
theDAMPHgroup.Conclusion:EphedrinecanenhancespatialorientationandlearningandmemoryabilitiesofHIBDratsinlater
life.ThisprotectiveefectisassociatedwithdecreaseofneuronallossafterHIBD,andpromotionoftheexpressionofGAP43and
SYP.EphedrinecanexertthesameprotectionagainstHIBDasDAMPHandCTPdo,buttheameliorationofspatialorientationand
learningandmemoryabilitiesbyephedrineinlaterlifeinratsafterHIBDisslightlyweakerthanthatbyGM1,whichispossiblyrelated
withthedoseofephedrine.
[Keywords] ephedrine;anoxiaandischemia;neuralplasticity
[责任编辑 古云侠]
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