鄭 婭 董其武 王兆婷
寧波市康復醫(yī)院 浙江 寧波 315040
缺血性腦卒中在我國腦卒中患者數(shù)量中居首位?;颊呷巳褐?,老年人占比最大,給國家經(jīng)濟帶來了較重的負擔[1-2]。臨床上以抗血小板凝集、強化降脂等治療方法為主,雖已取得了較好的療效,但早期復發(fā)率高達30%,且伴隨著高致死率和高致殘率,所以減輕其復發(fā)率是現(xiàn)如今研究的重點。治療該疾病的根本是對缺血部位及時恢復供血[3-4],一些研究結果顯示,對腦缺血部位及時供血雖可恢復缺血部位的正常功能,不過也會造成腦缺血再灌注損傷(CIRI)[5]。因此,尋找價格低廉、切實有效的防治CIRI的藥物是目前研究的熱點。
腦卒中可歸屬于中醫(yī)學“中風”范疇[6]。地黃飲子(DY),為《古代經(jīng)典名方目錄(第一批)》,其藥物組成為熟地黃、白茯苓、麥門冬、石菖蒲、附子、五味子、官桂、遠志、山茱萸、石斛、肉蓯蓉等,在臨床上防治腦卒中效果較好[7-9]。地黃飲子在動物實驗中有較好的表現(xiàn),對于CIRI所引發(fā)的神經(jīng)損傷有一定的緩解作用,使腦梗死率降低,緩解腦卒中病理改變[10-11],課題組前期研究發(fā)現(xiàn)腦缺血再灌注模型大鼠血小板LC3、Beclin1蛋白顯著增加,地黃飲子干預后能有效降低自噬水平?;诖耍緦嶒炦M行進一步探究,研究地黃飲子是否通過減輕血小板自噬降低CIRI的損傷。
1.1 實驗動物:從上海西普爾-必凱實驗動物有限公司購買的50只40周雄性SD大鼠,體質量500~700g,動物生產(chǎn)許可證號SCXK(滬)2018-0008,在杭州鷹旸生物科技有限公司動物中心飼養(yǎng),動物使用SYXK許可證號(浙)2020-0024。實驗前適應性飼養(yǎng),室溫為22±2℃,相對濕度為60%。
1.2 實驗材料與試劑:地黃飲子,由本院中藥房提供。其方劑組成:熟地黃18g,茯苓、山茱萸、肉蓯蓉各12g,麥門冬、石斛、巴戟天各10g,遠志9g,石菖蒲8g,五味子6g,附子、肉桂、薄荷各4g,生姜3g,大棗5個。以上中藥浸泡在5倍體積的水中45min,后在沸騰溫度下煎煮半小時,取出煎液。在3倍體積的水中繼續(xù)煎煮兩次,最后將湯液全部收集,過濾,濃縮至2g/ml,4℃冰箱保存。Beclin-1、Phospho-IKB epsilon(Ser161)、LC3 A/B、APG5L/ATG5、GAPDH、CD62P Antibody(批號:AF5128、AF3002、AF5402、DF6010、AF1027、DF13294,江蘇親科生物研究中心有限公司);組化試劑盒AEC顯色劑(批號:G1211,武漢塞維爾生物科技有限公司);大鼠β血小板球蛋白/β血栓環(huán)蛋白(β-TG)、大鼠血小板因子4(PF-4/CXCL4)ELISA試劑盒(批號:MM-0531R1、MM-0083R1,江蘇酶免實業(yè)有限公司)。
1.3 實驗儀器:從Leica購入RM2235型石蠟切片機、DM3000型正置熒光顯微鏡,從Thermo購入Micro17R型低溫高速離心機,從上海徠卡儀器有限公司購入RM2016型病理切片機,從雅培公司購入C16000型全自動生化檢測儀。
1.4 CIRI模型構建及實驗分組:大鼠常規(guī)麻醉備皮,于頸中部剪開,分離左側頸總動脈及頸外動脈;對左側頸總動脈進行結扎并于頸總動脈剪一小口,插入線栓,當有阻力產(chǎn)生時停止操作,約18mm,扎緊固定、縫合,90min后退出線栓,實現(xiàn)再灌注。假手術組不進行栓塞便縫合傷口,其余同手術組。在實驗過程中檢查并保持實驗大鼠體溫在37±0.6℃。術后第1d起,將大鼠分為假手術組、模型對照組(CIRI組)、CIRI+DY 6g/kg組、CIRI+DY 12g/kg組、CIRI+尼莫地平10mg/kg組(n=10)。按照劑量配比進行地黃飲子及陽性對照藥灌胃處理,假手術組給予等體積生理鹽水,實驗開展28d。
1.5 HE染色:將大鼠腦組織樣本分離出來,在多聚甲醛中進行固定,脫水、包埋、切片后進行HE染色,鏡檢。采集分析樣本相關部位,同時根據(jù)腦細胞形態(tài)結構與細胞周圍情況進行打分:正常為0分;少量細胞損傷,細胞周圍無空泡為1分;細胞明顯損傷,空泡少為2分;細胞損傷明顯,空泡明顯為3分;細胞嚴重損傷,出現(xiàn)大量空泡為4分,并進行記錄。
1.6 TTC染色:取麻醉后大鼠的新鮮腦組織,經(jīng)速凍、解凍、切片后放入37℃的TTC孵育液中,避光操作孵育0.5h,顯微鏡下觀察。
1.7 腦水腫檢測:解剖大鼠大腦同側和對側半球,并測定組織的濕重。將組織在120℃下干燥24h。腦水百分比=(濕重—干重)/干重×100%。
1.8 Western blot檢測:提取大鼠腦組織蛋白,測定總蛋白的濃度,電泳,轉PVDF膜,TBST洗膜。行免疫印跡反應,封閉液封閉,加含一抗稀釋液,4℃過夜進行孵育,棄一抗,加二抗,在搖床上振蕩反應1h,回收二抗,TBST洗膜。以GADPH為內參,化學發(fā)光儀顯影,chemi capture軟件分析圖像,測定各組大鼠腦組織中Beclin-1、Atg5、LC3的蛋白表達。
1.9 免疫組化檢測:石蠟切片進行組織抗原修復,之后進行過氧化物酶阻斷并進行封閉,加入一抗后加二抗,進行顯色、封片、鏡檢。
1.10 ELISA檢測:按照ELISA試劑盒說明測定大鼠血清中β-TG和PF4的含量。
1.11 統(tǒng)計學處理:統(tǒng)計分析軟件利用SPSS 16.0,One-way-ANOAY單因素方差分析用于計量資料多組間的比較,SNK分析用于組間比較。Kruskal-Wallis H用來檢驗方差不齊者。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
2.1 地黃飲子對CIRI大鼠大腦皮層組織病理學變化的影響:見圖1。與假手術組相比,CIRI組大鼠神經(jīng)細胞數(shù)量顯著減少,排列不規(guī)則,細胞核固縮出現(xiàn)大量壞死細胞,HE半定量評分顯著減少;與CIRI組相比,CIRI+DY 6g/kg組大鼠神經(jīng)元細胞固縮有所改善,CIRI+DY 12g/kg組大鼠腦組織病理學損害有所減輕,壞死細胞明顯減少,CIRI+尼莫地平10mg/kg組大鼠細胞固縮改善情況最明顯,同時CIRI+DY 12g/kg組與CIRI+尼莫地平10mg/kg組HE半定量評分極顯著降低。見表1。
圖1 大鼠大腦皮層組織病理學改變
表1 大鼠大腦皮層組織HE半定量評分表(±s,n=6)
表1 大鼠大腦皮層組織HE半定量評分表(±s,n=6)
注:與假手術組比較,**P<0.01;與CIRI組比較,##P<0.01。
半定量評分0.00±0.00 3.33±0.52**3.17±0.41 1.50±0.55##1.33±0.52##組別假手術組CIRI組CIRI+DY 6g/kg組CIRI+DY 12g/kg組CIRI+尼莫地平10mg/kg組
2.2 CIRI大鼠腦梗死面積的變化:如圖2,相較于假手術組,CIRI組大鼠腦白色梗死區(qū)域顯著增多,梗死率升高(P<0.01);與CIRI相比,CIRI+DY 6g/kg組、CIRI+DY12g/kg組與CIRI+尼莫地平10mg/kg組大鼠腦梗死面積顯著降低(P<0.05或P<0.01)。
圖2 CIRI大鼠腦梗死率(±s,n=6)
2.3 地黃飲子對CIRI大鼠腦水腫情況的影響:與假手術組比較,CIRI組大鼠腦含水量極顯著上升(P<0.01);與CIRI組比較,CIRI+DY 12g/kg和CIRI+尼莫地平10mg/kg組大鼠腦含水量顯著降低(P<0.01,P<0.05),見圖3。
圖3 大鼠腦含水量情況(±s,n=6)
2.4 地黃飲子對CIRI大鼠腦組織中Beclin-1、LC3 II/LC3 I和Atg5蛋白表達情況的影響:相較于假手術組,CIRI組大鼠的腦組織中三種蛋白的表達水平均顯著升高(P<0.01);相較于CIRI組,CIRI+DY 12g/kg組與CIRI+尼莫地平10mg/kg組三種蛋白的表達水平均顯著降低(P<0.05或P<0.01)。見圖4。
圖4 大鼠腦組織中Beclin-1、Atg5、LC3蛋白表達條帶圖(± s,n=4)
2.5 地黃飲子對CIRI大鼠CD62P含量的影響:見圖5。與假手術組比較,CIRI組大鼠CD62P的含量呈現(xiàn)出升高的趨勢(P<0.01)。CIRI+DY 12g/kg組、CIRI+尼莫地平10mg/kg大鼠腦組織中CD62P的蛋白表達量與CIRI組相比較顯著降低(P<0.05或P<0.01)。
圖5 免疫組化檢測腦組織CD62P的表達情況(±s,n=4)
2.6 地黃飲子對CIRI大鼠血清中β-TG和PF4含量的影響:從圖6可以看出CIRI組β-TG和PF4含量與假手術組比較均有所升高(P<0.01);β-TG和PF4的含量與CIRI組比較降低的是CIRI+DY 12g/kg和CIRI+尼莫地平10mg/kg組(P<0.01或P<0.05)。
圖6 大鼠血清中β-TG和PF4的含量(±s,n=6)
CIRI發(fā)生后可促使一系列級聯(lián)反應的發(fā)生,對腦組織及神經(jīng)帶來再次損傷,影響腦部正常功能。多年來,對于CIRI的預防和治療雖然得到了較大的改善,但相關的分子生物學機制尚未明晰。臨床上用于CIRI以藥物治療為主,包括西藥,中藥有效成分、提取物或復方以及針灸療法[12]。地黃飲子為經(jīng)典名方目錄入選方,對CIRI治療效果較好,且有大量相關臨床數(shù)據(jù)佐證[13]。研究顯示,地黃飲子能夠從抑制細胞自噬層面發(fā)揮作用,從而使腦神經(jīng)細胞增殖加快、抑制細胞的氧化反應等多種反應途徑和機制來減輕腦組織損傷[14]。本研究結果顯示,在CIRI老齡大鼠模型中,地黃飲子可明顯改善缺血再灌注對腦組織的病理學損傷,減少細胞壞死和核固縮現(xiàn)象,并有效減少腦缺血造成的腦梗死和腦水腫。
細胞自噬是一種在基因調控下通過溶酶體對體內受損細胞和大分子、細胞器進行清除轉化成供機體利用的物質的作用過程。在以往出生的新生大鼠中,出現(xiàn)缺氧情況就會導致自噬相關蛋白表達水平升高,而這些蛋白主要包括LC3、Beclin-1[15-17],表明缺血導致的腦損傷與細胞自噬有一定的相關性。在自噬過程中,LC3的羧基末端脂質修飾即LC3Ⅱ的增加是自噬體形成所需的特征性表現(xiàn),在以往研究中發(fā)現(xiàn)CIRI大鼠腦組織自噬標志蛋白LC3、Beclin-1顯著增加,而地黃飲子的干預能有效降低自噬水平。本實驗也更好地驗證了這一點,通過Western blot實驗可以直觀地反映出CIRI組大鼠腦組織中Beclin-1、LC3 II/LC3 I和Atg5蛋白表達顯著升高,而在加入地黃飲子后的CIRI+DY 12g/kg組Beclin-1、LC3 II/LC3 I和Atg5蛋白的表達水平均顯著降低,提示地黃飲子干預后確能有效降低腦組織細胞的自噬水平,使缺血側腦組織病理損傷程度減輕,發(fā)揮神經(jīng)功能保護性作用。
血小板內靜息信息調節(jié)劑2同系物1(SIRT1)通過蛋白酶體和溶酶體途徑抑制體外血小板聚集和血栓形成。已知在含有SIRT1和肝激酶B1的胞質復合物中(Liver kinase B1,LKB1),AMP激活的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)的激活受 LKB1調節(jié),SIRT1是LKB1去乙?;图せ钏璧腫18]。AMPK和哺乳動物雷帕霉素靶點(mammalian target of rapamycin,mTOR)這兩種信號分子又呈相互拮抗的時向關系??梢娫谘“逯蠸IRT1-AMPK-mTOR信號通路抑制了自噬。β-TG和PF4與血小板α顆粒有著密切的關系,當血小板活化水平升高,β-TG和PF4的濃度就會隨之增加。有研究評估了分支動脈粥樣硬化性腦梗死患者β-TG和PF4的水平,發(fā)現(xiàn)腦梗死患者血小板活性通常升高[19]。其他相關研究中也指出,凝血系統(tǒng)、纖溶系統(tǒng)以及Tem失衡也會引起腦血栓,CD62P是一種位于血小板上的糖蛋白,對血小板的黏附有一定的介導作用,同樣可以反映血小板活化水平。在一項268例病例的研究中發(fā)現(xiàn),CD62P的水平以重度腦梗死患者最高[20]。在本研究中,與CIRI組比較,CIRI+DY 12g/kg組大鼠腦組織中CD62P的蛋白表達量顯著降低(P<0.05或P<0.01),大鼠血清中β-TG和PF4的含量顯著降低(P<0.05)。這表明地黃飲子抑制了血小板的活化及聚集,并降低了血小板的黏附功能。
綜上所述,本研究表明在CIRI大鼠模型中,地黃飲子對于減輕CIRI有重要作用,其作用機制可能是通過抑制血小板活化及自噬途徑,進而下調血小板聚集和血栓形成等過程實現(xiàn)的。