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松树皮原花青素对小鼠脑缺血再灌注损伤的保护作用



全 文 :书松树皮原花青素对小鼠脑缺血再灌注损伤的保护作用

张文艳1,2,孙宝飞1,余资江1,余 彦1,肖朝伦1,王玉林1,罗时鹏1,令狐艳1
(1.贵阳医学院 基础医学院 人体解剖学教研室,贵州 贵阳 550004;2.贵阳医学院附院 呼吸内科,贵州 贵阳 550004)
[摘 要]目的:探讨松树皮提取物原花青素对缺血再灌注小鼠脑损伤海马神经元的保护作用。方法:120只
雄性昆明小鼠随机分成正常对照组、假手术组、14d模型组、28d模型组、14d治疗组、28d治疗组,采取小鼠双
侧颈总动脉结扎缺血15min,再灌注15min构建脑缺血再灌注损伤模型,治疗组给予松树皮提取物原花青素灌
胃治疗,Moris水迷宫实验观察小鼠学习记忆能力的变化,造模后第14、28天处死小鼠,HE染色法观察小鼠脑
组织病理形态学改变,透射电子显微镜观察海马神经元超微结构的改变。结果:Moris水迷宫结果显示模型组
小鼠学习记忆能力降低,与模型组相比,治疗组小鼠学习记忆能力有所提升;14d模型组脑细胞数量较假手术组
明显减少,胞浆着色浅,胞核移位,治疗组尼氏体排列欠规律,部分细胞形态不规则,胞浆着色相对较浅,但比模
型组好;电镜下,小鼠海马CA3区神经元在14d模型组损伤严重,神经元胞体水肿、出现核固缩溶解现象,存在
细胞器溶解后形成的空泡,线粒体嵴可见有断裂,细胞出现凋亡小体,28d模型组有所恢复,14d和28d治疗组
神经元较同期模型组轻。结论:松树皮提取物原花青素对脑缺血再灌注损伤小鼠具有保护作用。
[关键词]松树皮提取物;原花青素;再灌注损伤;海马;显微镜检查,电子,扫描;细胞保护
[中图分类号]R743.9;R961  [文献标识码]A
ProtectiveEfectsofPineBarkExtractonBrainafter
CerebralIschemiareperfusioninMice
ZHANGWenyan1,2,SUNBaofei1,YUZijiang1,YUYan1,XIAOChaolun1,
WANGYulin1,LUOShipeng1,LINGHUyan1
(1.DepartmentofAnatomy,GuiyangMedicalColege,Guiyang550004,Guizhou,China;2.DepartmentofRespiratory,
AfiliatedHospitalofGuiyangMedicalColege,Guiyang550004,Guizhou,China)
[Abstract]Objective:Toexploretheprotectiveefectofprocyanidinextractedfrompinebarkonhip
pocampusneuronsofmicesubjectedtoischemiareperfusionbraininjury.Methods:Atotalof120
maleKunmingmicewererandomlydividedinto6groups,namelynormalcontrolgroup,shamopera
tiongroup,14daymodelgroup,28daymodelgroup,14daytreatmentgroupand28daytreatment
group.Themodelofcerebralischemiareperfusioninjurywasconstructedbybilateralcarotidligation
ischemiafor15minutes,andischemiareperfusionforanother15minutes.Thetreatmentgroupwas
continuouslygivenprocyanidinsbyintragastricadministrationfor7daysbeforeexecution,andother
groupsweregiventhesameamountofnormalsalinebyintragastricadministration.Thechangeofmem
orycapacitywasobservedinMoriswatermazetest.Whenmicewerekiled14and28daysaftermod
elconstruction,thepathologicalchangesofmicebraintissuewereobservedbyHEstainingmethodand
thehippocampusultrastructurewasobservedbytransmissionelectronmicroscope.Results:Theresult
ofMoriswatermazetestshowedthatcomparedwithmodelgroup,learningandmemorizingabilityin
treatmentgroupwasimprovedtosomeextent.Comparedwithshamoperationgroup,celsnumberin
14daymodelgroupwassignificantlydecreased,cytoplasmicstainingwaslightandcelnucleuswas

    贵 阳 医 学 院 学 报JOURNALOFGUIYANGMEDICALCOLLEGE   
 [基金项目]贵州省科技厅社会发展攻关[黔科合SY字(2012)3144号]
通信作者 Email:yzj0112@126.com
网络出版时间:2015-05-21 12:36
网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/52.5012.R.20150521.1236.009.html
tanslocated.Intreatmentgroupthetigroidbodywasarangediregularly,somecelswasiniregular
shapeandcytoplasmicstainingwasrelativelylight.However,thesituationintreatmentgroupwasbet
terthanthatinmodelgroup.In14daymodelgroup,hippocampusCA3neuronsofmicewereseriously
damaged,pericaryonwasinedema,karyopyknosisdissolvingphenomenonoccured,organelesdis
solvedandformedvacuole,themitochondrialcristaefracturewasbroken,andtheapoptoticbodiesoc
curedincels.In28daymodelgroup,somerecoverycouldbefound.In14daytreatmentgroupand
28daytreatmentgroup,theabovementionedsituationinneuronimprovedcomparedwithsameperiod
ofothermodelgroup.Conclusion:Theprocyanidinsextractedfrompinebarkhasthefunctionofpro
tectingmicesubjectedtocerebralischemiareperfusioninjury.
[Keywords]pinebarkextract;proanthocyanidins;reperfusioninjury;hippocampus;microscopy,e
lectron,scanning;cytoprotection
  脑缺血再灌注后引起的不可逆性的脑功能损
害是临床治疗的难点。脑损伤后,神经细胞的死亡
可分为2种,一种是直接损伤引起的细胞死亡,第
二种是继发性损伤引起的迟发性细胞死亡,目前对
直接损伤引起的细胞死亡还无法避免,而对继发性
神经细胞损伤的保护作用是当今脑保护治疗的关
键[1]。松树皮提取物中含有原花青素(oligomeric
proanthocyanidins,OPCs),具有极强的抗氧化活性,
是一种很好的自由基清除剂和脂质过氧化抑制
剂[2-3]。本研究以脑缺血再灌注小鼠为研究对象,
观察松树皮提取物 OPCs对脑缺血再灌注损伤小
鼠学习和记忆能力的影响,同时观察小鼠海马超微
结构变化情况。
1 材料与方法
1.1 实验动物及分组
健康成年昆明种雄性小白鼠120只,体重20
~22g,由贵阳医学院实验动物中心提供,合格证
号为SCXK[(黔)2002-0001],按随机分组原则,
将120只小鼠分为正常对照组、假手术组、14d模
型组、28d模型组、14d治疗组和28d治疗组,每
组各20只。室温为(20±2)℃,湿度48%~60%。
1.2 实验试剂及仪器
松树皮提取物(西安赛奥生物技术有限公
司),Moris水迷宫(安徽淮北正华生物仪器设备有
限公司),透射电子显微镜(FEI公司TECNAI10)。
1.3 脑缺血动物模型建立
小鼠以35%水合氯醛(10mL/kg)腹腔注射
麻醉,仰卧位固定,常规消毒,自下颌骨到胸骨柄间
作5~8mm长的颈部正中切口,游离双侧颈总动
脉及伴行神经,微动脉夹夹闭双侧颈总动脉,缺血
15min,然后松开微动脉夹,恢复血液灌注15min,
如此反复3次造成小鼠脑缺血再灌注损伤。以观
察到小鼠出现惊厥、呼吸深慢、心跳加快为脑缺血
模型成功的标志。假手术组除不夹闭颈总动脉外,
其余操作同模型组。治疗组在处死前7d给予松
树皮提取物 OPCs(100mg/kg)灌胃治疗,每日 1
次。正常对照组、假手术组、模型组用等量生理盐
水灌胃。
1.4 学习记忆能力测试
Moris水迷宫实验水池,平台距液面1cm。将
水池分为NE、SE、SW、NW四个象限,水温为25℃。
定位航行实验检测小鼠学习能力:每次将小鼠放入
水池中(不放平台)自由游泳60s使其熟悉迷宫环
境,实验共历时5d,每天训练4次(固定时间段);
将平台固定放置于NW象限中间,从池壁四个起始
点的任一点将小鼠面向池壁放入水池。记录小鼠
找到平台的时间(逃避潜伏期),4次训练均将小鼠
分别从4个不同的起始点(不同象限)放入水中;
小鼠找到平台后,在平台上休息30s再进行下一
次试验;60s内找不到平台的小鼠,则由实验者将
其引导至平台,同样休息30s后再进行下一次试
验,潜伏期记为60s;统计第5天小鼠4次训练潜
伏期的平均值作为其学习成绩。空间探索实验检
测小鼠记忆能力:定位航行试验结束后将撤除平
台,将所有小鼠于同一点(任选某一象限中点)面
对池壁放入水中,记录 60s内小鼠穿越原平台所
在象限时间作为评估指标[4]。
1.5 取材
脑缺血再灌注后第14、28天每组分别处死10
只小鼠。每组取8只小鼠在相应时间点麻醉、处
死、灌注固定,用于 HE染色;脑缺血再灌注后第
14、28天每组取出2只小鼠缺血侧大脑海马组织,

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切成约1mm3小块,行透射电镜观察并摄片。
1.6 HE染色
各组脑组织在左侧大脑半球距离嗅球尖端7~
11mm之间冠状切取约5mm厚脑组织块,固定、
脱水、包埋成蜡块,连续切片,厚5μm,常规行 HE
染色,观察病理形态学改变。
1.7 海马神经元超微结构的观察
每组取出海马组织块放入25%戊二醛固定
24h,1%锇酸后固定2h,丙酮梯度脱水,环氧树脂
618包埋,半薄切片定位,超薄切片,铀染,铅染,利
用FEITECNAI10透射电子显微镜观察并摄片,以
观察海马超微结构变化。
1.8 统计学方法
测定结果采用 SPSS11.5统计软件进行统计
处理,各实验数据均用均数 ±标准差(x±s)表
示,组间比较采用 t检验,P<005为差异有统计
学意义。
2 结果
2.1 小鼠脑组织病理变化
海马区脑组织病理学染色(200倍光学显微镜
下)显示:假手术组排列整齐,可见有浅染的突起
(图1A);与假手术组比较,14d模型组细胞数量
明显减少,排列稀疏,胞体形态不规则,部分细胞坏
死,胞浆着色浅,胞核移位(图1B)。OPCs治疗组
尼氏体排列不规律,部分细胞形态不规则,胞浆着
色相对较浅,但比模型组好(图1C)。
A为假手术组,B为14d模型组,C为14d治疗组
图1 海马CA3区神经元(HE染色,×200)
Fig.1 HippocampusCA3neurons
2.2 学习记忆能力
在定位航行实验中,假手术组与正常对照组结
果无差异(P>005),14d、28d模型组小鼠逃避
潜伏期明显高于假手术组,差异有统计学意义(P
<005),同时28d模型组小鼠成绩优于14d小
鼠,差异有统计学意义(P<005);第14、28d治疗
组小鼠需要更少的时间来找到隐藏于水面之下的
站台,成绩优于同期模型组(P<005)。空间探索
实验中,假手术组与正常对照组结果无差异(P>
005),与假手术组相比,14d和28d模型组小鼠
穿越原平台所在象限时间明显降低(P<005),表
明其记忆能力明显降低,其中14d模型组降低更
明显;与同期模型组相比治疗组记忆能力有所好
转,差异有统计学意义(P<005)。
2.3 小鼠海马CA3区神经元超微结构
电镜下,假手术组及正常对照组小鼠海马CA3
区神经元胞核形态规则,核膜光滑、完整,染色质分
布均匀;胞浆细胞器丰富,粗面内质网分布规则,表
面附有较多的核糖体颗粒,线粒体发达,其表面双
层膜和内部嵴清晰;细胞核及细胞器形态规则(图
表1 小鼠Moris水迷宫实验
结果比较(n=10,x±s)
Tab.1 ComparisonofresultofMoriswatermazetest
组别 逃避潜伏期(s) 空间记忆(s)
正常对照组 28.94±5.39 40.61±5.84
假手术组  27.35±3.54 41.31±3.19
14d模型组 39.96±5.84(1) 19.39±3.99(1)
14d治疗组 34.60±4.29(1)(2) 27.97±5.91(1)(2)
28d模型组 35.05±4.68(1)(2) 22.94±4.54(1)(2)
28d治疗组 31.65±6.29(1)(2)(3) 35.58±3.29(1)(2)(3)
(1)与正常组比较,P<0.05;(2)与14d模型组比较,P<0.
05;(3)与28d模型组比较,P<0.05
2A-B)。14d模型组海马 CA3区损伤严重,神经
元胞体水肿,出现核固缩溶解现象,电子密度增高,
胞浆中存在细胞器溶解后形成的空泡,残存线粒体
膜破坏严重,线粒体嵴可见有断裂 (图2C)。28d
模型组海马CA3区较14d组比较有所恢复,神经
元胞体水肿减轻,电子密度增高,核膜边界不清,间
隙较大,染色质电子致密度增高,细胞器较假手术
组减少,线粒体肿胀,可见嵴断裂,少量线粒体嵴消

  张文艳等 松树皮原花青素对小鼠脑缺血再灌注损伤的保护作用
失,粗面内质网囊状扩张(图2E)。14d治疗组海
马CA3区神经元较模型组受损减轻,胞体水肿现
象减轻,细胞膜边界欠清晰,细胞器数量增多,部分
线粒体轻度肿胀,双层膜结构不清,粗面内质网囊
状扩张(图2D);28d治疗组小鼠海马CA3区同假
手术组相比有一定差异,神经元细胞核形态较规
则,电子密度相对较高,胞浆内线粒体数量减少,偶
见少量线粒体轻度肿胀(图2F),与28d模型组比
较细胞损伤有不同程度的减轻。
A为正常对照组;B为假手术组;C为14d模型组;D为14d治疗组;E为28d模型组;F为28d治疗组
图2 海马CA3区神经元 (透射电镜法,×15000)
Fig.2 HippocampusCA3neurons
3 讨论
脑组织缺血将会导致局部脑组织及其功能的
损害,其损害程度与缺血时间长短及残存血流量多
少有关,短期不完全性缺血只引起可逆性损害,而
长时间的完全缺血或严重缺血会引起梗死。缺血
后的血流恢复在某些情况下能导致进一步的组织
损伤和功能障碍,恢复血流灌注后的有害情况称为
缺血再灌注损伤,抑制再灌注损伤成为目前治疗缺
血性脑卒中的关键环节[5]。大量的研究表明,
OPCs为有效的抗氧化剂,且无毒,无致突变性,无
致癌性,无副作用[6]。
本研究采用了经典生理实验 Moris水迷宫来
研究脑缺血再灌注后小鼠学习记忆能力的变化,发
现小鼠缺血再灌注后学习记忆能力下降,在14d
损伤较重,28d后相对减轻,可能与小鼠的自身修
复有关,同既往研究结果相一致[7]。本实验在给
予原花青素治疗7天后各组小鼠学习和记忆能力
有显著提升,说明原花青素对缺血再灌注小鼠学习
记忆能力有明显改善作用,王珠等[8]研究也发现
葡萄籽原花青素能改善脑缺血再灌注大鼠的学习
记忆功能。
本研究通过透射电镜观察到脑缺血再灌注损
伤后小鼠海马部位神经元细胞核及胞浆内细胞器
发生了一系列病理改变。其中线粒体是细胞生物
氧化的主要场所,当线粒体受到损伤后可能引起细
胞内供能发生障碍,其结果将导致细胞凋亡或坏
死,组织功能减退,其作用机制可能与缺血再灌注
的直接作用、氧化应激、诱导凋亡等因素有关[9]。
本实验14d模型组线粒体嵴破坏严重,细胞出现
凋亡小体,14d治疗组较模型组超微结构有所好
转。近期研究表明原花青素能够改善神经细胞的
超微结构,进而保护低氧大鼠避免进一步脑损
伤[10]。原花青素改善神经细胞可能是抑制缺血再
灌注损伤中核转录因子кB的表达,阻断核转录因
子-кB诱导的细胞因子表达的反应链,从而抑制
细胞凋亡最终起到保护作用[11]。
此外,原花青素作为一种高效的抗氧化剂和自
由基清除剂,能够提高超氧化物歧化酶的活性,促
进一氧化氮的产生,并降低血清内皮素的水平,从
而发挥抗缺血再灌注损伤的作用;通过对炎症因子
表达的抑制,从而减轻脑缺血再灌注损伤[12]。因
此,原花青素可能通过多种途径保护脑缺血再灌注
损伤脑组织,其具体机制有待进一步研究。

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(2015-01-29收稿,2015-03-08修回)
中文编辑:周 凌;英文编辑:刘 华

  张文艳等 松树皮原花青素对小鼠脑缺血再灌注损伤的保护作用
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