單 鶴,陸曉紅,王國輝,劉 蕾,金玉玲
(佳木斯大學附屬第一醫(yī)院神經(jīng)一科,黑龍江 佳木斯154003)
近年研究發(fā)現(xiàn)PPARγ受體與神經(jīng)細胞的炎癥和氧化應激有關,目前對其研究主要集中在急性腦缺血再灌注早期對神經(jīng)系統(tǒng)的作用,本實驗以戊四氮致癇大鼠為研究對象擬研究PPARγ受體表達變化在神經(jīng)細胞損傷中的影響。
健康體重(180±10)g雄性SD大鼠,共40只(由大連醫(yī)科大學動物實驗中心提供動物質(zhì)量合格證號:20131853P)。隨機分為正常組,PTZ組(P)。
上述5組動物除對照組外,均給予PTZ(35mg/kg,每日1次)腹腔注射,參照Morgan等的方法并略加改動[1]。PTZ用前以生理鹽水新鮮配制成溶液(10g/L)。每天1次,持續(xù)28d;停藥1周,再用相同劑量的PTZ腹腔注射測試。正常組給予等體積的生理鹽水。
各組大鼠每日經(jīng)上述處置后,均參考Racine[2]為觀察行為變化的分級標準。癲癇大鼠發(fā)作的行為學變化的分級標準為:0級:正常行為狀態(tài);Ⅰ級:咀嚼、眨眼、立須等面部肌肉的抽搐,濕狗樣顫動;Ⅱ級:以點頭運動為主要表現(xiàn)的頸部肌肉的抽搐;Ⅲ級:前肢的陣攣、抽搐;Ⅳ級:雙側(cè)前肢伸直,伴有身體的立起;Ⅴ級:跌倒和全身驚厥。Ⅲ級以下為復雜部分發(fā)作,Ⅳ級和Ⅴ級為全身強直陣攣發(fā)作。注藥后即進行行為學觀察,凡出現(xiàn)連續(xù)5次Ⅱ級或Ⅱ級以上驚厥發(fā)作的大鼠為達到點燃標準的模型。3只未達上述標準淘汰,2只死亡。
實驗結(jié)束后區(qū)全部大鼠給予10%水合氯醛深部麻醉于低溫下迅速取腦,以備后續(xù)實驗。
海馬50mg,TRIzol法抽提總RNA,逆轉(zhuǎn)錄合成cDNA,然后PCR擴增,引物序列在NCBI基因庫中查找大鼠PPARγ序列,經(jīng)同源比對后確定PPARγ及β-actin的引物序列(PPARγ上游引物:5'-CAGGAGCAGAGCAAAGAGGT-3';下游引物:5'GGCTCATATCTGTCTCCGTCT-3',長度 583bp;β-actin:上游 引物 5'-CATCCGTAAAGACCTCTATGCCAAC-3',下 游 引 物:5'-ATGGAGCCACCGATCCACA-3'長度173bp,引物由上海生工公司合成。擴增反應條件:95℃預變性3min;95℃30s,退火溫度30s,60℃(PPARγ)/58℃(β-actin)30s,40個循環(huán);72℃ 延伸10min。擴增產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳,溴乙錠染色,凝膠成像儀成像。采用Quantity One凝膠圖像分析軟件分析結(jié)果,以PPARγ與,β-肌動蛋白(β-Actin)擴增產(chǎn)物光密度的比值反映表達水平。
制作石蠟切片,對切片進行神經(jīng)元尼氏染色觀察各組大鼠海馬神經(jīng)元存活狀態(tài),神經(jīng)元細胞的排列情況。
采用SPSS17.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析,樣本均數(shù)間比較用方差分析,實驗結(jié)果以()表示,P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義,P<0.01為差異有顯著性意義。
在mRNA水平,PPARγ在戊四氮致癇大鼠海馬內(nèi)表達顯著低于正常組(P<0.01),在慢性癲癇形成24h(0.93±0.038)PPARγmRNA 表達下降 (P<0.05),并持續(xù)減少(48h:0.85±0.045,P<0.05),至72h(0.76±0.015)僅見微量表達,具有顯著性(P<0.05)。見圖1,表1。
圖1 不同組別大鼠視網(wǎng)膜PPARγm RNA表達
表1 不同組別大鼠海馬PPARγ/β-actin相對灰度值比較()
表1 不同組別大鼠海馬PPARγ/β-actin相對灰度值比較()
注:*與正常組比較,P<0.01;# 與PTZ后48h組比較,P<0.05;** 與PTZ后72h組比較,P<0.05。
組別 n PPARγ/β-actin正常組9 1.02±0.035 PTZ后24h組 11 0.93±0.038*PTZ后48h組 9 0.85±0.045#PTZ后72h組 6 0.76±0.015#**
在對照組大鼠海馬區(qū)尼氏體清晰可見,排列整齊、規(guī)則,結(jié)構(gòu)完整,體積較大,尼氏體核仁明顯、胞漿豐富,軸突、樹突清晰可辨,膠質(zhì)細胞分散在海馬神經(jīng)元之間,呈星形或梭形,體積小、核圓形或卵圓形。癲癇各組大鼠海馬區(qū)部分尼氏胞體減少,結(jié)構(gòu)不清、胞漿減少,且著色淺,膠質(zhì)細胞體積增大,數(shù)量增多。見如圖2。
圖2 正常組、PTZ后24h、PTZ后48h、PTZ后72h尼氏染色(×10)
癲癇至今尚無根治的辦法,因此癲癇的治療成為國內(nèi)外研究的重點。目前的研究發(fā)現(xiàn)認為:①癲癇異常放電過程可以引起大腦廣泛的神經(jīng)病理生理學變化。②海馬環(huán)路內(nèi)的軸突出芽及突觸重建是癲癇的主要的病理生理特征。近年來發(fā)現(xiàn)認為癲癇發(fā)作所引起的腦內(nèi)炎性反應是導致癲癇發(fā)作后腦組織病理改變,特別是海馬結(jié)構(gòu)損傷(包括海馬內(nèi)神經(jīng)元脫失、神經(jīng)元凋亡、膠質(zhì)細胞增生、纖維發(fā)芽、海馬硬化等)的主要原因之一,各種癲癇模型的動物實驗表明,癲癇的整個發(fā)病過程中都伴有免疫和炎癥反應[3],癲癇發(fā)作后膠質(zhì)增生,結(jié)構(gòu)的紊亂,這一過程又進一步加重了興奮性病灶的形成,癲癇腦損傷既是癲癇發(fā)作的結(jié)果,又是癲癇頻發(fā)和難治的原因之一,有效控制癲癇發(fā)作、減少癲癇發(fā)作后神經(jīng)元損傷,對癲癇發(fā)病機制的研究具有重要的理論和臨床意義。
PPARγ(過氧化物酶體增殖物激活受體γ)在炎癥、動脈粥樣硬化、胰島素抵抗、糖代謝、腫瘤中有重要的調(diào)節(jié)作用。PPARγ在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中也有表達,激活PPARγ后促進神經(jīng)細胞的分化和成熟,并參與神經(jīng)細胞程序性死亡,近年研究也發(fā)現(xiàn)中樞神經(jīng)元變性的致病機制與胰島素代謝及信號轉(zhuǎn)導相關[4],既PPARγ的激活與神經(jīng)細胞的損傷和氧化應激有相關性,PPARγ通過抑制NF+-κ引發(fā)的下游炎癥級聯(lián)反應,其作為介導炎癥信號及相關細胞因子釋放的中心環(huán)節(jié),以放大炎癥反應效應[5]。PARPγ可調(diào)節(jié)TNF-α、NOS等NF-kB依賴性的途徑,抑制PARPγ可以降低NF-kB介導的炎癥反應[6]。在大鼠腦缺血模型中使用PARPγ抑制劑可以降低由NF-k Bp65入核所介導的腦部炎癥損傷,并且通過這一抑制作用來降低NF-kBp65介導的炎癥相關因子的產(chǎn)生,最終減少梗死面積,改善卒中后炎性粒細胞的浸潤[7,8]。將神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞進行體外混合培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)PPARγ的配體能阻止脂多糖(LPS)誘發(fā)的神經(jīng)元損傷,提示PPARγ參與神經(jīng)保護作用,并且發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)的小膠質(zhì)細胞也能表達PPARγ,其在小膠質(zhì)細胞上的表達受嚴格調(diào)節(jié),并與小膠質(zhì)細胞的功能狀態(tài)有關,2006年有國外研究顯示,腦缺血后小膠質(zhì)細胞的激活抑制了PPARγ的表達,隨著炎癥的進一步發(fā)展,PPARγ的表達被激活的小膠質(zhì)細胞及其炎性介質(zhì)進一步下調(diào)。臨床研究也證實,PPARγ激動劑對有炎癥參與的神經(jīng)系統(tǒng)疾患如多發(fā)性硬化、阿爾茨海默病等具有抑制炎性分子如iNOS的釋放,抑制炎癥反應,改善患者的預后,提高患者的認知力作用[9],另有研究表明在癲癇鼠模型中,PPARγ可抑制小膠質(zhì)細胞的活性,阻止癲癇后的炎癥反應,減少神經(jīng)細胞凋亡,起到神經(jīng)保護作用[10]。
本研究結(jié)果顯示,癲癇發(fā)作組大鼠海馬區(qū)中PPARγmRNA的表達較正常組減少,且隨著發(fā)作時間的延長PPARγm RNA的表達量逐漸減少,與對照組比較差異具有顯著性(P<0.05),且不同時間點尼氏染色見正常組中尼氏體結(jié)構(gòu)完整、胞漿飽滿,軸突、樹突完整,而癲癇發(fā)作組尼氏體減少,結(jié)構(gòu)紊亂,膠質(zhì)細胞增多,這一過程可能與癲癇發(fā)作后NF-kb核移位所介導的一系列炎癥因子如IL-2釋放COX-2的表達[11],進一步加重膠質(zhì)細胞增生,神經(jīng)元凋亡有關,本研究結(jié)果表明,PPARγ低表達可能是癲癇發(fā)作后神經(jīng)元炎癥損傷的潛在機制之一。
[1]Morgan JI,Cohen DR,Hempstead JL,et al.Mapping pattern of c-fos expression in the central nervous system after seizure[J].Science,1987,237(4811):192-197
[2]Racine RJ,Steingart M,McIntyre DC.Development of kindlingprone and kindling-resistant rats:selective breeding and electrophysiological studies[J].Epilepsy Res,1999,35(3):183-195
[3]劉淑華.戊四氮慢性致癇大鼠海馬區(qū)NF-k B、I-k BA動態(tài)表達及地塞米松的影響[J].黑龍江醫(yī)藥科學,2006,29(2):3-4
[4]De la Monte SM,Wands JR.Review of insulin and insulin-like growth factor expression,signaling,and malfunction in the central nervous system:relevance to Alzheimer's disease[J].Alzheimer Dis,2005,7(1):45-61
[5]聶晶,劉冬焱,李貞.LPS致早期新生大鼠腦白質(zhì)損傷時NF-KB表達與細胞凋亡的關系[J].黑龍江醫(yī)藥科學,2011,34(1):18-19
[6]Kauppinen TM.Multiple roles forpoly(ADP-ribose)polymerase-1 in neurological disease[J].Neurochem,2007,50(7-8):954-958
[7]ChiarugiA,Moskowitz MA.Poly(ADP-ribose)polymerase-1 activity promotes NF-kappa B-driven tran-scription and microglial activation:implication for neurodegenerative disorders[J].Neurochem,2003,85(2):306-317
[8]Koh SH,ChangDI,Kim HT,et al.Effect of3-aminobenzamide,PARP inhibitor,on matrix metalloproteinase-9 level in plasma and brain of ischemic stroke model[J].Toxicology,2005,214(1-2):131-139
[9]Sastre M,Klockgether T,Heneka MT,et al.Contribution of inflammatory processes to Alzheimer's disease:molecular mechanisms[J].Dev Neurosci,2006,24(2-3):167-176
[10]Sun H,Huang Y,Yu X,et al.Peroxisome proliferator activated receptor gammaagonist, rosiglitazone, suppresses CD40expression and attenuates inflammato-ry responses after lithium pilocarpine-induced statusepilepticus in rats[J].Dev Neurosci,2008,26(5):505-15
[11]王勝軍.PARP調(diào)節(jié)癲癇大鼠海馬核轉(zhuǎn)錄因子kB及相關炎癥因子的表達[J].中國病理生理雜志,2010,26(1):86-90