徐倩倩 錢旭東 孫 凡 劉 恒 竇志杰 龔 靜 張雪茹
(承德醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科,承德 067000)
卒中后抑郁是腦卒中后常見(jiàn)的情感障礙,發(fā)病率較高,預(yù)后較差,且卒中后抑郁可誘發(fā)腦卒中再發(fā)以及其他血管相關(guān)事件。卒中后抑郁的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,研究發(fā)現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的炎癥反應(yīng)在卒中后抑郁的發(fā)病中發(fā)揮重要作用[1]。西紅花苷為一類水溶性類胡蘿卜素,具有抗炎、心血管保護(hù)、神經(jīng)保護(hù)、抗腫瘤等多種藥理活性[2]。陳欣宇等[3]研究發(fā)現(xiàn)卒中后抑郁大鼠腦組織IL-1水平升高,西紅花苷可降低腦組織IL-1水平,通過(guò)抗炎作用發(fā)揮改善卒中后抑郁大鼠的抑郁癥狀。但西紅花苷對(duì)卒中后抑郁腦組織中其他炎癥因子的影響及其抗炎的可能機(jī)制目前少有報(bào)道。本文研究西紅花苷對(duì)腦卒中后抑郁大鼠腦組織IL-1β、IL-6、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)水平及Toll樣受體4/髓樣分化蛋白88/核轉(zhuǎn)錄因子-κB(TLR4/MyD88/NF-κB)信號(hào)通路的影響,進(jìn)一步探討西紅花苷對(duì)腦卒中后抑郁大鼠抑郁癥狀的緩解作用及可能機(jī)制。
1.1材料 健康、雌雄各半、清潔級(jí)、體重200~220 g SD大鼠購(gòu)自北京市醫(yī)療器械檢驗(yàn)所,許可證號(hào):SYXK(京)2015-0005,動(dòng)物購(gòu)回后在承德醫(yī)學(xué)院動(dòng)物房中適應(yīng)性飼養(yǎng)1周,用標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類動(dòng)物飼養(yǎng)籠飼養(yǎng),自由進(jìn)食進(jìn)水。西紅花苷(源葉生物公司,純度99%,批號(hào):111588-201812);蘇木素(南京建成生物工程研究所);兔抗鼠TLR4多克隆抗體(1∶200)、兔抗鼠MyD88多克隆抗體(1∶200)、兔抗鼠NF-κB多克隆抗體、兔抗鼠P65多克隆抗體、兔抗鼠p-P65多克隆抗體、兔抗鼠I-κBα多克隆抗體、兔抗鼠p-I-κBα多克隆抗體(美國(guó)Sigma公司);IL-1β、IL-6、TNF-α ELISA試劑盒(南京建成生物工程研究所);Olympus BX51顯微鏡(日本奧林巴斯);Tanon電泳儀(上海天能科技有限公司)。
1.2方法
1.2.1分組 將72只大鼠根據(jù)隨機(jī)數(shù)字法分為對(duì)照組(C組)、模型組(M組)、西紅花苷組(CR組),每組24只。
1.2.2腦卒中模型建立 M組和CR組大鼠采用KoiZumi法建立腦卒中大鼠模型[4]。水合氯醛麻醉大鼠,取頸前正中切口,暴露,分離頸總動(dòng)脈、頸外動(dòng)脈、頸內(nèi)動(dòng)脈,結(jié)扎頸總動(dòng)脈主干和頸外動(dòng)脈近端,動(dòng)脈夾夾閉頸內(nèi)動(dòng)脈,頸總動(dòng)脈分叉處剪開(kāi)一小口,插入線栓,插入線栓長(zhǎng)度約18~20 mm,建立局灶性腦缺血改變,結(jié)扎頸內(nèi)動(dòng)脈,逐層縫合。對(duì)照組大鼠不插入線栓,其他步驟同模型組。建模24 h內(nèi),采用Longa 5分法評(píng)定大鼠神經(jīng)功能,行為正常者為0分;提起大鼠對(duì)側(cè)前肢內(nèi)收、內(nèi)旋者為1分;擠壓大鼠兩側(cè),對(duì)側(cè)抵抗力下降者為2分;大鼠圍繞手術(shù)對(duì)側(cè)轉(zhuǎn)圈者記3分;無(wú)法自主活動(dòng)者記4分[5]。0分和4分大鼠棄之不用,取正常大鼠重新按上述方法建模以補(bǔ)充。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察各組大鼠每天進(jìn)食、飲水、毛色、活動(dòng)度、逃避反應(yīng)等情況。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中死亡大鼠則另取正常大鼠按照同樣方法以補(bǔ)充。
1.2.3腦卒中后抑郁模型建立 M組和CR組大鼠腦卒中建模后7 d開(kāi)始,按照慢性不可預(yù)見(jiàn)的溫和性應(yīng)激建立腦卒中后抑郁模型,慢性不可預(yù)見(jiàn)的溫和性應(yīng)激包括:禁水17 h、禁食20 h、持續(xù)光照17 h、傾斜鼠籠45°17 h、濕籠21 h、水平搖晃5 min、4℃游泳5 min、夾尾1 min、行為限制2 h[6]。以上刺激每日隨機(jī)采用1種,相鄰兩天刺激不相同,結(jié)合單獨(dú)飼養(yǎng),共21 d,建立腦卒中后抑郁模型,C組大鼠群籠正常環(huán)境飼養(yǎng)。建模大鼠糖水消耗實(shí)驗(yàn)和曠場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果與未建模大鼠有顯著性差異表示建模成功。
1.2.4給藥方式 慢性不可預(yù)見(jiàn)的溫和性應(yīng)激期間CR組大鼠腹腔注射西紅花苷(50 mg/kg),1次/d,至應(yīng)激刺激結(jié)束[7]。C組和M組大鼠按照相同方法腹腔注射等量生理鹽水。
1.2.5體重檢測(cè) 分別予應(yīng)激前和應(yīng)激后稱取各組大鼠體重。
1.2.6糖水適應(yīng)實(shí)驗(yàn) 先給予大鼠糖水訓(xùn)練檢測(cè)其基線值:第1天內(nèi)給予2瓶1%蔗糖水,第2天內(nèi)給予1瓶蔗糖水、1瓶礦泉水,禁食禁水23 h,測(cè)接下來(lái)1 h糖水消耗,即給予1瓶蔗糖水和1瓶礦泉水。統(tǒng)計(jì)糖水偏嗜比(SP)(SP=糖水?dāng)z入量/糖水和礦泉水總攝入量×100%)。然后給予2 h正常飲食飲水,禁食禁水 21 h,測(cè)1 h糖水消耗,以最后1次SP為基線值,排除SP<60%大鼠,取正常大鼠重新建模補(bǔ)充。分別測(cè)量各組大鼠應(yīng)激前和應(yīng)激后SP值。
1.2.7曠場(chǎng)試驗(yàn) 采用80 cm×80 cm×60 cm敞箱進(jìn)行曠場(chǎng)試驗(yàn)。將箱底面分為面積相等的25塊,大鼠在底面進(jìn)行水平活動(dòng),若靠邊行走,則穿越1格為1次,若按直徑方向走,10 cm為1次。垂直得分為大鼠雙前爪離開(kāi)底面再落到底面為1次。分別與應(yīng)激前和應(yīng)激后,觀察5 min內(nèi)各大鼠水平運(yùn)動(dòng)次數(shù)和垂直運(yùn)動(dòng)次數(shù)。
1.2.8取材 曠場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)束后,每組取12只大鼠進(jìn)行心臟灌流,至腹腔內(nèi)臟器由紅色變?yōu)樯n白色、左心房流出液為無(wú)色時(shí)改用多聚甲醛繼續(xù)灌注固定腦組織,至大鼠四肢完全變硬后停止灌流,斷頭取出腦組織,多聚甲醛固定4 h,常規(guī)進(jìn)行石蠟包埋,制成 4 μm石蠟切片。每組剩余12只大鼠水合氯醛麻醉,在冰盤上快速開(kāi)顱取腦,分離海馬組織,將其分為2份,一份用于ELISA測(cè)定,一份用于Western blot測(cè)定。
1.2.9ELISA測(cè)定腦組織IL-1β、IL-6、TNF-α水平 將海馬組織在冰浴環(huán)境下研磨勻漿,15 000 r/min 離心20 min,取上清液,ELISA測(cè)定腦組織IL-1β、IL-6、TNF-α水平。
1.2.10免疫組化測(cè)定腦組織TLR4、MyD88、NF-κB表達(dá) 取海馬最大的冠面切片進(jìn)行免疫組化染色:將海馬組織石蠟切片脫蠟、水化,枸櫞酸修復(fù)緩沖液高壓熱修復(fù)抗原,置于過(guò)氧化氫中孵育10 min封閉內(nèi)源性過(guò)氧化物酶活性,PBS沖洗,加入一抗:兔抗鼠TLR4多克隆抗體(1∶200)、兔抗鼠MyD88多克隆抗體(1∶200)、兔抗鼠NF-κB多克隆抗體(1∶200)過(guò)夜孵育,PBS液沖洗,加入抗兔抗體酶復(fù)合物孵育30 min,PBS液沖洗,DAB顯色10 min,流水沖洗,蘇木素復(fù)染2 min,PBS液沖洗,梯度酒精脫水,二甲苯透明,中性樹(shù)膠封片。陰性對(duì)照用PBS代替一抗。胞漿呈棕黃色為陽(yáng)性細(xì)胞。鏡下觀察200倍視野下CA1區(qū)免疫組化陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)。
1.2.11Western blot測(cè)定各組大鼠腦組織P65、p-P65、I-κBα、p-I-κBα蛋白水平 取大鼠海馬組織加入RIPA裂解液冰浴中勻漿,收集總蛋白,考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定蛋白總量,經(jīng)電泳,轉(zhuǎn)膜,脫脂奶粉封閉,加入一抗:兔抗鼠P65多克隆抗體(1∶300)、兔抗鼠p-P65多克隆抗體(1∶300)、兔抗鼠I-κBα多克隆抗體(1∶300)、兔抗鼠p-I-κBα多克隆抗體(1∶300),過(guò)夜孵育,加入二抗(1∶2 000)孵育2 h,ECL發(fā)光劑發(fā)光,膠片上曝光,經(jīng)顯影定影后,采用Quantity One軟件分析條帶灰度值。以β-actin為內(nèi)參。目標(biāo)蛋白水平以目標(biāo)蛋白條帶灰度值/β-actin條帶灰度值表示。
2.13組大鼠一般狀態(tài) C組大鼠進(jìn)食、飲水、毛色、活動(dòng)度均正常;M組大鼠進(jìn)食、飲水減少,毛色差、活動(dòng)量明顯減少,無(wú)明顯逃避反應(yīng);CR組大鼠進(jìn)食、飲水、毛色、活動(dòng)度及逃避反應(yīng)均較M組改善。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中共死亡15只大鼠,均另取正常大鼠按照同樣方法處理以補(bǔ)充。
2.23組大鼠體重比較 應(yīng)激前,3組大鼠體重差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=0.074,P=0.929);應(yīng)激后,3組大鼠體重差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=65.672,P<0.001),M組大鼠體重低于C組,CR組大鼠體重高于M組。見(jiàn)圖1。
2.33組大鼠SP比較 應(yīng)激前,3組大鼠SP差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=0.130,P=0.878);應(yīng)激后,3組大鼠SP差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=214.307,P<0.001),M組大鼠SP低于C組,CR組大鼠SP高于M組。見(jiàn)圖2。
2.43組大鼠水平運(yùn)動(dòng)次數(shù)比較 應(yīng)激前,3組大鼠水平運(yùn)動(dòng)次數(shù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=0.049,P=0.952); 應(yīng)激后,3組大鼠水平運(yùn)動(dòng)次數(shù)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=115.912,P<0.001),M組大鼠水平運(yùn)動(dòng)次數(shù)低于C組,CR組大鼠水平運(yùn)動(dòng)次數(shù)高于M組。見(jiàn)圖3。
圖1 3組大鼠應(yīng)激前后體重比較Fig.1 Comparison of body weight before and after stress in three groups of ratsNote:Compared with C group,*.P<0.05;compared with M group,#.P<0.05.
2.53組大鼠垂直運(yùn)動(dòng)次數(shù)比較 應(yīng)激前,3組大鼠垂直運(yùn)動(dòng)次數(shù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=0.355,P=0.702);應(yīng)激后,3組大鼠垂直運(yùn)動(dòng)次數(shù)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=69.910,P<0.001),M組大鼠垂直運(yùn)動(dòng)次數(shù)低于C組,CR組大鼠垂直運(yùn)動(dòng)次數(shù)高于M組。見(jiàn)圖4。
2.63組大鼠海馬組織IL-1β、IL-6、TNF-α水平比較 應(yīng)激后,3組大鼠海馬組織IL-1β、IL-6、TNF-α水平差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),M組大鼠海馬組織IL-1β、IL-6、TNF-α水平高于C組,CR組大鼠海馬組織IL-1β、IL-6、TNF-α水平低于M組。見(jiàn)表1。
2.7各組大鼠海馬組織TLR4、MyD88、NF-κB免疫組化表達(dá) 應(yīng)激后,3組大鼠海馬組織TLR4、MyD88、NF-κB陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),M組大鼠海馬組織TLR4、MyD88、NF-κB陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)高于C組,CR組大鼠海馬組織TLR4、MyD88、NF-κB陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)低于M組。見(jiàn)表2、圖5~7。
圖2 3組大鼠應(yīng)激前后SP比較Fig.2 Comparison of SP before and after stress in three groups of ratsNote:Compared with C group,*.P<0.05;compared with M group,#.P<0.05.
圖3 3組大鼠應(yīng)激前后水平運(yùn)動(dòng)次數(shù)比較 Fig.3 Comparison of horizontal exercises number before and after stress in three groups of ratsNote:Compared with C group,*.P<0.05;compared with M group,#.P<0.05.
圖4 3組大鼠應(yīng)激前后垂直運(yùn)動(dòng)次數(shù)比較(次/5 min)Fig.4 Comparison of vertical movements number before and after stress in three groups of rats(number/5 min)Note:Compared with C group,*.P<0.05;compared with M group,#.P<0.05.
圖5 免疫組化測(cè)定3組大鼠海馬組織TLR4表達(dá)(×200)Fig.5 TLR4 expression in hippocampus tissue of three groups of rats by immunohistochemistry(×200)
圖6 免疫組化測(cè)定3組大鼠海馬組織MyD88表達(dá)(×200)Fig.6 MyD88 expression in hippocampus tissue of three groups of rats by immunohistochemistry(× 200)
圖7 免疫組化測(cè)定3組大鼠海馬組織NF-κB表達(dá)(×200)Fig.7 NF-κB expression in hippocampus tissue of three groups of rats by immunohistochemistry(×200)
表1 3組大鼠海馬組織IL-1β、IL-6、TNF-α水平比較
表2 3組大鼠海馬組織TLR4、MyD88、NF-κB陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)比較
表3 3組大鼠海馬組織P65、p-P65、I-κBα、p-I-κBα蛋白水平比較
圖8 Western blot測(cè)定各組大鼠海馬組織P65、p-P65、I-κBα、p-I-κBα蛋白水平Fig.8 Western blot determination of P65,p-P65,I-κBα,and p-I-κBα protein levels in hippocampus tissue of rats in each group
2.83組大鼠海馬組織P65、p-P65、I-κBα、p-I-κBα蛋白水平比較 3組大鼠海馬組織P65、I-κBα蛋白水平差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);3組大鼠海馬組織p-P65、p-I-κBα蛋白水平差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),M組大鼠海馬組織p-P65、p-I-κBα蛋白水平高于C組,CR組大鼠海馬組織p-P65、p-I-κBα蛋白水平低于M組。見(jiàn)表3、圖8。
腦卒中后抑郁為腦卒中后比較嚴(yán)重的一類并發(fā)癥,大約1/3的腦卒中患者會(huì)出現(xiàn)腦卒中后抑郁。腦卒中后抑郁為一類慢性疾病,患者往往出現(xiàn)失望、悲觀、對(duì)治療失去信心、絕食及自殺傾向,從而對(duì)患者的預(yù)后帶來(lái)不良影響。腦卒中后抑郁的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,近年來(lái)研究已證實(shí)腦卒中后抑郁患者抑郁行為的發(fā)生是由促炎細(xì)胞因子介導(dǎo)的,腦卒中可引起IL-1β、IL-6、TNF-α等多種促炎因子水平升高,這些炎癥因子和內(nèi)分泌功能、神經(jīng)遞質(zhì)代謝、突觸可塑性等病理生理過(guò)程關(guān)系密切[6-8]。下丘腦-垂體-腎上腺軸異常和抑郁癥的發(fā)生關(guān)系密切,下丘腦-垂體-腎上腺軸的激活是抵御應(yīng)激的內(nèi)分泌機(jī)制之一;IL-1β、IL-6、TNF-α等炎癥因子是引起下丘腦-垂體-腎上腺素軸改變的潛在因素之一,其可引起皮質(zhì)醇和乙酰膽堿水平升高,影響去甲腎上腺素活性。炎癥細(xì)胞因子水平升高還可引起吲哚胺-2,3-雙加氧酶升高,導(dǎo)致腦組織5-HT含量下降,從而誘發(fā)抑郁癥狀的發(fā)生。如WEN等[9]研究發(fā)現(xiàn)腦卒中誘發(fā)的炎癥反應(yīng)與腦卒中后抑郁的關(guān)系密切;JIAO等[10]研究發(fā)現(xiàn)IL-6與腦卒中后抑郁的患病風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān),可以預(yù)測(cè)腦卒中后抑郁的預(yù)后;WIUM-ANDERSEN等[11]研究發(fā)現(xiàn)抗炎治療可降低腦卒中后抑郁的患病風(fēng)險(xiǎn)。由此可見(jiàn),抑制炎癥反應(yīng)對(duì)腦卒中后抑郁具有防治作用。
炎癥反應(yīng)可由多種信號(hào)通路介導(dǎo),TLR4/MyD88/NF-κB信號(hào)通路為介導(dǎo)炎癥反應(yīng)的主要信號(hào)通路之一。TLRs為Ⅰ型跨膜蛋白,其和配體結(jié)合可導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)同源區(qū)募集接頭蛋白,從而活化炎癥反應(yīng),產(chǎn)生一系列炎癥因子[12-16]。TLR4為研究最廣泛的一種,在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中,TLR4主要在神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)。腦損傷時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)源性配體可激活TLR4,活化的TLR4通過(guò)MyD88依賴性信號(hào)通路激活NF-κB。在MyD88依賴性信號(hào)途徑中,MyD88與IL-1受體相關(guān)激酶結(jié)合,激活TNF受體相關(guān)因子-6,使I-κKɑ/β磷酸化被激活,從而進(jìn)一步激活NF-κB,NF-κB轉(zhuǎn)入細(xì)胞核,誘導(dǎo)產(chǎn)生IL-1β、IL-6、TNF-α等一系列炎癥因子,從而導(dǎo)致炎癥反應(yīng)的發(fā)生[17]。
西紅花苷來(lái)源于番紅花、梔子花,具有抗腫瘤、抗血栓、調(diào)節(jié)免疫功能、保護(hù)神經(jīng)元、抗神經(jīng)炎癥等多種作用。大量研究發(fā)現(xiàn)西紅花苷在多種炎癥相關(guān)性疾病中發(fā)揮抗炎作用,如LI等[12]研究發(fā)現(xiàn)西紅花苷可抑制類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的炎癥反應(yīng);YARIJANI等[13]研究發(fā)現(xiàn)西紅花苷通過(guò)抑制炎癥反應(yīng)發(fā)揮對(duì)缺血再灌注引起腎臟損傷的保護(hù)作用;SHAFAHI等[14]研究發(fā)現(xiàn)西紅花苷通過(guò)抗炎作用抑制海馬神經(jīng)元凋亡;LIU等[15]研究發(fā)現(xiàn)西紅花苷對(duì)大鼠Ⅱ型膠原誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎具有抗炎和抗關(guān)節(jié)炎作用。西紅花苷可通過(guò)NF-κB信號(hào)通路發(fā)揮作用,如FU等[18]研究發(fā)現(xiàn)西紅花苷通過(guò)抑制NF-κB信號(hào)通路激活來(lái)抑制破骨細(xì)胞形成和骨吸收;DU等[19]研究發(fā)現(xiàn)西紅花苷可通過(guò)抑制NF-κB信號(hào)激活減少煙曲霉誘導(dǎo)的氣道炎癥;LI等[20]研究發(fā)現(xiàn)西紅花苷可抑制NF-κB信號(hào)通路引起的炎癥反應(yīng),發(fā)揮對(duì)足細(xì)胞的保護(hù)作用。
本文通過(guò)建立腦卒中后抑郁大鼠模型,并給予西紅花苷治療,發(fā)現(xiàn)西紅花苷可改善腦卒中后抑郁大鼠的抑郁癥狀,降低海馬組織IL-1β、IL-6、TNF-α水平。表明西紅花苷可能通過(guò)抑制腦組織炎癥反應(yīng)緩解腦卒中后抑郁大鼠的抑郁癥狀。介于TLR4/MyD88/NF-κB信號(hào)通路在介導(dǎo)炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用,西紅花苷可通過(guò)NF-κB信號(hào)通路抑制炎癥反應(yīng),因此推測(cè)西紅花苷可能通過(guò)TLR4/MyD88/NF-κB信號(hào)通路抑制炎癥反應(yīng),從而發(fā)揮抗抑郁作用。本文對(duì)其進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)西紅花苷可降低腦卒中后抑郁大鼠海馬組織中TLR4、MyD88、NF-κB表達(dá),降低海馬組織p-P65、p-I-κBα蛋白水平。p-P65為NF-κB的活化形式,p-P65水平降低表明NF-κB的活化被抑制;I-κBα本身具有抑制NF-κB活化的作用,I-κBα降解可導(dǎo)致NF-κB進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)活化,啟動(dòng)下游因子表達(dá),抑制I-κBα降解,可抑制I-κBα磷酸化過(guò)程,降低p-I-κBα水平,從而抑制NF-κB轉(zhuǎn)錄活化水平[21]。故本研究結(jié)果表明西紅花苷具有抑制TLR4/MyD88/NF-κB信號(hào)通路激活的作用,由此推測(cè)西紅花苷可能通過(guò)抑制TLR4/MyD88/NF-κB信號(hào)通路激活抑制腦組織炎癥反應(yīng)的發(fā)生,從而發(fā)揮對(duì)腦卒中后抑郁大鼠抑郁癥狀的改善作用。
綜上所述,西紅花苷具有抑制腦卒中后抑郁大鼠抑郁癥狀的作用,其機(jī)制可能為西紅花苷通過(guò)抑制腦組織TLR4/MyD88/NF-κB信號(hào)通路抑制炎癥反應(yīng),從而抑制抑郁癥狀的發(fā)生。