林 瑤,唐嵐芳,李茜羽,黃佩珍,許 茜,王 林,袁明洲,蔡 晶*
(1.福建中醫(yī)藥大學(xué)中西醫(yī)結(jié)合學(xué)院,福建 福州 350122;2.福建中醫(yī)藥大學(xué)中西醫(yī)結(jié)合研究院,福建 福州 350122;3.福建中醫(yī)藥大學(xué)修園臨床醫(yī)學(xué)院,福建 福州 350122)
帕金森?。≒arkinson” s disease,PD)是一種中老年人常見(jiàn)的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病,主要臨床表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)遲緩、靜止性震顫、肌強(qiáng)直等,典型的病理變化是中腦黑質(zhì)區(qū)致密部多巴胺能神經(jīng)細(xì)胞的大量變性缺失,臨床主要治療方法是左旋多巴替代療法。但已有研究表明,當(dāng)患者出現(xiàn)典型臨床癥狀時(shí),黑質(zhì)紋狀體區(qū)域的多巴胺能神經(jīng)細(xì)胞已經(jīng)丟失60%~70%,而左旋多巴替代療法只補(bǔ)充減少的多巴胺,并不能促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞存活,故只能減輕癥狀,并不能延緩病情的進(jìn)展,且長(zhǎng)期使用左旋多巴會(huì)出現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)并發(fā)癥[1]。因此,如果能在神經(jīng)細(xì)胞變性的早期給予神經(jīng)保護(hù),則可以盡可能地保護(hù)更多神經(jīng)細(xì)胞,減少或者延后左旋多巴的使用,達(dá)到較好的成本-效益比。
蓯蓉舒痙顆粒由肉蓯蓉、制黃精、丹參、赤芍、牡丹皮等藥物按比例濃縮制成,是課題組多年臨床經(jīng)驗(yàn)方。前期臨床應(yīng)用發(fā)現(xiàn)其對(duì)早期PD 患者的運(yùn)動(dòng)癥狀有一定改善作用[2],進(jìn)一步進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其君藥肉蓯蓉對(duì)PD 模型大鼠行為學(xué)及黑質(zhì)區(qū)多巴胺能神經(jīng)細(xì)胞凋亡均有減輕作用[3-4]。由于延髓是PD 發(fā)病過(guò)程中最早受影響的部位,本實(shí)驗(yàn)擬通過(guò)觀察蓯蓉舒痙顆粒對(duì)PD 模型大鼠延髓的影響,為PD 的早期神經(jīng)保護(hù)治療提供實(shí)驗(yàn)支持。
1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 SPF 級(jí)6~7 月齡健康雄性SD 大鼠50 只,體質(zhì)量(200±20)g,購(gòu)自上海斯萊克實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限責(zé)任公司,許可證號(hào):SCXK(浙)2019-0002,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物使用許可證號(hào):SYXK(閩)2019-0007。飼養(yǎng)于福建中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心,溫度20~22 ℃,相對(duì)濕度60%~65%,光照/黑暗周期為12 h,飲水?dāng)z食自由。
1.2 實(shí)驗(yàn)藥物 蓯蓉舒痙顆粒由肉蓯蓉6 g,制黃精12 g,丹參15 g,赤芍12 g,牡丹皮10 g 組成,由福建中醫(yī)藥大學(xué)附屬第三人民醫(yī)院提供。取蓯蓉舒痙顆粒5 g 溶于100 mL 煮沸的蒸餾水中,配成濃度為50 mg/mL 的蓯蓉舒痙顆粒藥液,分裝后置于4 ℃冰箱中保存。
1.3 實(shí)驗(yàn)試劑 美多芭(上海羅氏制藥有限公司,批號(hào):H10930198);魚(yú)藤酮、葵花油(美國(guó)Sigma 公司,批號(hào):R8875、S5007);電鏡固定液(武漢塞維爾生物科技有限公司,批號(hào):G1102);酪氨酸羥化酶(tyrosine hydroxylase,TH)、α-突觸核蛋白(α-synuclein)、過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ(peroxisome proliferator-activated receptor-γ,PPARγ)、過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體-γ 共激活因子-1α(peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-α,PGC-1α)、B 淋巴細(xì)胞瘤-2 基因(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)、Bcl-2相關(guān)X蛋白(Bcl-2-associated X,Bax)、激活型半胱氨酸蛋白酶3(cleaved caspase-3)、β-actin 抗體(美國(guó)Abcam 公司,批號(hào):ab51134、ab138501、ab178860、ab145641、ab32124、ab32503、ab2302、ab8226);TUNEL 細(xì)胞凋亡檢測(cè)試劑盒、BCA 蛋白濃度測(cè)定試劑盒、RIPA 裂解液(北京索萊寶科技有限公司,批號(hào):T2190、PC0020、R0010);TH免疫組化試劑盒(福建邁新技術(shù)有限公司,批號(hào):KIT-9720);ECL 化學(xué)發(fā)光檢測(cè)試劑盒(美國(guó)Bio-RAD 公司,批號(hào):1705060)。
1.4 實(shí)驗(yàn)儀器 H-7650 透射電子顯微鏡(日本Hitachi 公司);RM2235 石蠟切片機(jī)、UC6 超薄切片機(jī)、MDL 光學(xué)顯微鏡(德國(guó)Leica 公司);ELX800 多功能酶標(biāo)儀(美國(guó)Bio-TEK 公司);Universal Hood Ⅱ化學(xué)發(fā)光成像儀、PowerPac Basic 電泳儀、PowerPac Basic轉(zhuǎn)膜儀(美國(guó)Bio-Rad 公司);Motic Med 6.0 組織細(xì)胞圖像分析系統(tǒng)(麥克奧迪實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司)。
2.1 模型建立及評(píng)價(jià) PD模型制備采用SHERER[5]創(chuàng)立的經(jīng)典方法:將魚(yú)藤酮溶于葵花油乳化液,配置終濃度為1.5 mg/mL 的魚(yú)藤酮葵花油乳化液,按1.5 mg/(kg·d)于大鼠頸背部進(jìn)行皮下注射,連續(xù)注射14 d。觀察大鼠的行為學(xué)改變,參照VOITENKO[6]的行為學(xué)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分,2~8 分者為合格的PD 模型大鼠。
2.2 動(dòng)物分組及干預(yù) 將50 只健康SD 大鼠隨機(jī)分為對(duì)照組10 只和造模組40 只。造模組大鼠按“2.1”項(xiàng)下的造模方法建立PD 模型,對(duì)照組大鼠于頸背部皮下注射等體積葵花油。造模結(jié)束后,行為學(xué)評(píng)分1 分有3 只,10 分有7 只,予剔除,最終造模成功的大鼠共30 只。將造模成功的30 只大鼠再次隨機(jī)分為模型組、蓯蓉舒痙組、美多芭組,每組各10 只。蓯蓉舒痙組按50 mg/(kg·d)予蓯蓉舒痙藥液灌胃,美多芭組按5 mg/(kg·d)予美多芭混懸液灌胃,對(duì)照組和模型組予等量生理鹽水灌胃,每日灌胃1 次,連續(xù)灌胃14 d。
2.3 標(biāo)本采集 灌胃14 d 后各組大鼠以20%烏拉坦按5 mL/kg 腹腔注射麻醉后取材。各組取3 只大鼠心臟灌流后分離中腦黑質(zhì)與延髓,4%多聚甲醛固定過(guò)夜,作石蠟包埋切片,用于免疫組化及TUNEL觀察。各組另取3 只大鼠冰上迅速剝離延髓,用于超微結(jié)構(gòu)觀察。各組剩余4 只大鼠,待其完全麻醉后迅速斷頭取腦,冰盤(pán)上分離延髓,用預(yù)冷的0.9%氯化鈉反復(fù)沖洗,除去組織中血液,濾紙吸干,置于-80 ℃冰箱保存,用于蛋白含量檢測(cè)。
2.4 觀察指標(biāo)
2.4.1 行為學(xué)檢測(cè) 觀察各組大鼠每天進(jìn)食、飲水、活動(dòng)、精神情況,并做好記錄。分別于造模后和干預(yù)第7、14 天在同一時(shí)間點(diǎn)對(duì)各組大鼠進(jìn)行網(wǎng)格實(shí)驗(yàn)和斜板實(shí)驗(yàn)。① 網(wǎng)格實(shí)驗(yàn):將大鼠以倒立姿勢(shì)置于一個(gè)與地面垂直的金屬網(wǎng)格(長(zhǎng)80 cm、寬50 cm、格間距1 cm)中央,待其四肢抓牢網(wǎng)格后,開(kāi)始記錄大鼠從靜止?fàn)顟B(tài)到任意一肢開(kāi)始活動(dòng)所需的時(shí)間,即為移動(dòng)潛伏期。每只大鼠重復(fù)測(cè)3 次,每次間隔5 min。② 斜板實(shí)驗(yàn):依次將各組大鼠置于覆蓋了2 mm 厚橡膠墊的平板中央,注意不讓大鼠前后肢抓住木板邊緣,初始平板與地面夾角為25°,當(dāng)大鼠在該角度的平板上停留時(shí)間≥5 s,斜板向上增加 5°;當(dāng)大鼠在斜板上的靜止時(shí)間<5 s 時(shí),記錄該傾斜角度。每只大鼠重復(fù)測(cè)3 次,每次間隔5 min。
2.4.2 免疫組化檢測(cè)TH 陽(yáng)性細(xì)胞數(shù) 按照試劑盒說(shuō)明書(shū)對(duì)上述中腦黑質(zhì)石蠟切片進(jìn)行免疫組化染色,200 倍顯微鏡下觀察,以棕黃色或淡黃色顆粒染色為陽(yáng)性表達(dá)。每張切片隨機(jī)選取5 個(gè)視野,應(yīng)用麥克奧迪組織細(xì)胞圖像系統(tǒng)分析圖片,計(jì)算TH陽(yáng)性反應(yīng)細(xì)胞數(shù)。
2.4.3 TUNEL 檢測(cè)大鼠延髓細(xì)胞凋亡率 按試劑盒說(shuō)明書(shū)將各組大鼠延髓石蠟切片進(jìn)行TUNEL 染色,200 倍顯微鏡下觀察大鼠延髓區(qū)細(xì)胞凋亡情況,TUNEL 陽(yáng)性細(xì)胞核即凋亡細(xì)胞核在鏡下呈現(xiàn)棕色,正常細(xì)胞核為藍(lán)色。每張切片隨機(jī)選取5 個(gè)視野統(tǒng)計(jì)TUNEL 陽(yáng)性細(xì)胞及細(xì)胞總數(shù)。
細(xì)胞凋亡率=TUNEL 陽(yáng)性細(xì)胞/細(xì)胞總數(shù)×100%
2.4.4 透射電子顯微鏡觀察大鼠延髓線粒體超微結(jié)構(gòu) 將修整過(guò)的蠟塊置于3%戊二醛固定液中,乙醇梯度脫水,環(huán)氧樹(shù)脂包埋,制作超薄切片,醋酸雙氧鈾及檸檬酸鉛染色,透射電鏡下觀察延髓線粒體超微結(jié)構(gòu)并攝片。
2.4.5 Western blot法檢測(cè)大鼠黑質(zhì)區(qū)及延髓相關(guān)蛋白表達(dá) 取相應(yīng)腦組織50 mg,BCA 法測(cè)定蛋白濃度。經(jīng)過(guò)蛋白變性、SDS-PAGE電泳、濕轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)膜后,5%脫脂牛奶封閉1 h。加一抗α-synuclein(1∶1 000)、PPARγ(1∶1 000)、PGC-1α(1∶1 000)、Bcl-2(1∶1 000)、Bax(1∶1 000)、cleaved caspase-3(1∶1 000)、β-actin(1∶2 000),4 ℃搖床過(guò)夜。TBST 洗滌,加入二抗稀釋液(1∶5 000),室溫孵育2 h,TBST 洗滌,ECL 顯影并成像,Image Lab 4.0 軟件分析蛋白條帶灰度值,以目的蛋白條帶灰度值與β-actin 條帶灰度值的比值做為目的蛋白相對(duì)表達(dá)量。
2.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 24.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。計(jì)量資料符合正態(tài)分布以(±s)表示,多組間比較進(jìn)行單因素方差分析,組間兩兩比較采用LSD-t法或Games-Howell 法,檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。
3.1 4 組大鼠行為學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較 與對(duì)照組比較,模型組大鼠造模后和干預(yù)7、14 d 后移動(dòng)潛伏期明顯縮短,斜板傾斜角度明顯減?。≒<0.05);與模型組比較,蓯蓉舒痙組和美多芭組大鼠干預(yù)7、14 d后移動(dòng)潛伏期明顯延長(zhǎng),斜板傾斜角度明顯增大(P<0.05)。見(jiàn)表1、表2。
表1 4 組大鼠網(wǎng)格實(shí)驗(yàn)移動(dòng)潛伏期比較(±s) s
表1 4 組大鼠網(wǎng)格實(shí)驗(yàn)移動(dòng)潛伏期比較(±s) s
注:與對(duì)照組比較,1) P<0.05;與模型組比較,2) P<0.05。
組別對(duì) 照 組模 型 組蓯蓉舒痙組美多芭組造模后2.93±0.21 1.55±0.131)1.60±0.10 1.58±0.13干預(yù)7 d 2.93±0.21 1.55±0.121)2.03±0.152)2.17±0.152)干預(yù)14 d 3.03±0.21 1.53±0.131)2.60±0.202)2.67±0.232)
表2 4 組大鼠斜板實(shí)驗(yàn)傾斜角度比較(±s) °
表2 4 組大鼠斜板實(shí)驗(yàn)傾斜角度比較(±s) °
注:與對(duì)照組比較,1) P<0.05;與模型組比較,2) P<0.05。
組別對(duì) 照 組模 型 組蓯蓉舒痙組美多芭組造模后60.00±4.88 44.77±4.451)43.00±3.80 44.40±3.14干預(yù)7 d 59.43±6.78 42.47±3.201)50.43±4.072)50.33±3.232)干預(yù)14 d 60.10±5.90 42.10±3.151)55.40±4.412)56.60±3.912)
3.2 4 組大鼠中腦TH 陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)比較 與對(duì)照組比較,模型組大鼠黑質(zhì)區(qū)TH 陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)明顯降低;經(jīng)蓯蓉舒痙顆粒與美多芭干預(yù)后,黑質(zhì)區(qū)TH陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)較模型組明顯增多(P<0.05)。見(jiàn)圖1、圖2。
3.3 4 組大鼠延髓神經(jīng)細(xì)胞凋亡情況比較 模型組大鼠延髓神經(jīng)細(xì)胞TUNEL 陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)較對(duì)照組明顯增加(P<0.05);經(jīng)蓯蓉舒痙顆粒及美多芭干預(yù)后,TUNEL 陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)明顯減少(P<0.05)。見(jiàn)圖3、圖4。
3.4 4 組大鼠線粒體超微結(jié)構(gòu)比較 模型組大鼠延髓線粒體腫脹,雙層膜結(jié)構(gòu)不清,嵴排列紊亂,部分發(fā)生斷裂和空泡化;蓯蓉舒痙組和美多芭組大鼠延髓大部分線粒體形態(tài)基本正常,腫脹少見(jiàn),雙層膜結(jié)構(gòu)清晰,嵴排列相對(duì)整齊。見(jiàn)圖5。
圖1 4 組大鼠中腦黑質(zhì)區(qū)TH 免疫組化圖(×200)
圖2 4 組大鼠中腦黑質(zhì)區(qū)TH 陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)比較
圖3 4 組大鼠延髓細(xì)胞凋亡率比較
圖4 4 組大鼠延髓神經(jīng)細(xì)胞TUNEL 染色圖(×200)
圖5 4 組大鼠延髓神經(jīng)細(xì)胞線粒體透射電鏡圖(×50 000)
3.5 4 組大鼠中腦黑質(zhì)區(qū)和延髓相關(guān)蛋白表達(dá)比較 與對(duì)照組比較,模型組大鼠中腦黑質(zhì)區(qū)α-synuclein 和延髓cleaved caspase-3、Bax 蛋白表達(dá)明顯提高(P<0.05),延髓Bcl-2、PPARγ 和PGC-1α 蛋白明顯降低(P<0.05)。與模型組比較,蓯蓉舒痙組和美多芭組組大鼠中腦黑質(zhì)區(qū)α-synuclein 和延髓cleaved caspase-3、Bax蛋白表達(dá)明顯降低(P<0.05),延髓Bcl-2、PPARγ 和PGC-1α 蛋白明顯提高(P<0.05)。見(jiàn)圖6~8。
圖6 4 組大鼠中腦黑質(zhì)區(qū)α-synuclein 蛋白表達(dá)比較
圖7 4 組大鼠延髓Bcl-2、cleaved caspase-3、Bax 蛋白表達(dá)比較
圖8 4 組大鼠延髓PPARγ、PGC-1α 蛋白表達(dá)比較
中醫(yī)學(xué)將PD 歸入“顫證”范疇,認(rèn)為其病位雖然在腦,但實(shí)則肝腎虧虛,氣血不足,筋脈失養(yǎng),痰瘀內(nèi)生,阻滯腦絡(luò),發(fā)為顫振[7]。蓯蓉舒痙顆粒中肉蓯蓉為君藥,補(bǔ)益肝腎、填精益髓;制黃精為臣藥,健脾益氣、滋養(yǎng)腎陰;丹參、赤芍、牡丹皮為佐藥,祛瘀生新、清熱涼血、舒痙止痛。諸藥配伍,充實(shí)腦髓,濡潤(rùn)筋脈。課題組前期研究也證實(shí)蓯蓉舒痙顆粒能減輕帕金森患者的癥狀,提高帕金森綜合評(píng)分量表評(píng)分[2]。
BRAAK 等[8]通過(guò)尸檢發(fā)現(xiàn),PD 最早累及的部位是延髓,之后依次進(jìn)展至橋腦、中腦,最后累及間腦和皮層。當(dāng)患者出現(xiàn)典型臨床癥狀時(shí),延髓、中腦黑質(zhì)等部位均已受累,且多巴胺神經(jīng)細(xì)胞丟失超過(guò)60%。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用網(wǎng)格實(shí)驗(yàn)評(píng)估各組大鼠肌肉僵直狀態(tài),移動(dòng)潛伏期越短說(shuō)明肌肉越僵直;應(yīng)用斜板實(shí)驗(yàn)評(píng)估大鼠的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)能力,斜板傾斜角度越大表示運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)能力越強(qiáng)。TH 陽(yáng)性神經(jīng)細(xì)胞數(shù)可反映腦內(nèi)存活的多巴胺能神經(jīng)元的數(shù)量,而αsynuclein 的過(guò)度堆積是PD 的重要病理特征,二者均為PD 動(dòng)物模型造模是否成功的重要標(biāo)志。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,與對(duì)照組比較,模型組大鼠移動(dòng)潛伏期縮短,斜板傾斜角度減小,黑質(zhì)區(qū)TH 陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)減少,α-synuclein 蛋白表達(dá)提高,提示造模成功;與模型組比較,蓯蓉舒痙組大鼠移動(dòng)潛伏期延長(zhǎng),斜板傾斜角度增加,黑質(zhì)區(qū)TH 陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)增加,αsynuclein 蛋白表達(dá)降低,且與陽(yáng)性對(duì)照的美多芭組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,提示蓯蓉舒痙顆粒能改善PD 模型大鼠肌肉僵直狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)能力,保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞,對(duì)PD 模型大鼠具有治療作用。
線粒體功能障礙是PD 多巴胺能神經(jīng)細(xì)胞凋亡的核心機(jī)制,PPARγ 及其輔助激活因子PGC-1α 是重要的細(xì)胞分化轉(zhuǎn)錄因子,主要表達(dá)于高能量需求且富含線粒體的組織中,如腦、脂肪組織、心臟、肝臟等,廣泛參與線粒體生物合成及能量代謝[9]。PGC-1α作為PPARγ 的輔助激活因子,與PPARγ 相結(jié)合,能調(diào)節(jié)腦組織線粒體基因表達(dá),促進(jìn)線粒體氧化磷酸化,維持線粒體形態(tài),從而正性調(diào)節(jié)線粒體功能與代謝[10]。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),蓯蓉舒痙干預(yù)后,線粒體腫脹、嵴排列紊亂、斷裂等現(xiàn)象較模型組有所緩解,PPARγ、PGC-1α 的蛋白表達(dá)量有明顯增加,延髓神經(jīng)細(xì)胞凋亡率明顯下降,提示蓯蓉舒痙顆??赡芡ㄟ^(guò)提高延髓PPARγ、PGC-1α 表達(dá)來(lái)保護(hù)線粒體結(jié)構(gòu),從而保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞。
中醫(yī)學(xué)講求“辨證論治”和“整體觀念”,具有毒副作用相對(duì)較小的優(yōu)勢(shì),中西醫(yī)結(jié)合治療PD,可以減少或者延后西藥的使用。本實(shí)驗(yàn)采用經(jīng)典的魚(yú)藤酮PD 模型,主要病理?yè)p傷在黑質(zhì)紋狀體,實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)其延髓神經(jīng)細(xì)胞也會(huì)出現(xiàn)一定損傷,蓯蓉舒痙顆??赏ㄟ^(guò)提高延髓PPARγ、PGC-1α 表達(dá)來(lái)保護(hù)線粒體結(jié)構(gòu),為蓯蓉舒痙顆粒應(yīng)用于早期PD 的治療提供了理論基礎(chǔ)與依據(jù)。