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中藥復方962膠囊對老年大鼠海馬區(qū)神經生長因子及其受體表達的影響

文章來源:醫(yī)學全在線 更新時間:2006-6-14 2:11:54 技能論壇

 

摘  要   目的:在老年性癡呆的發(fā)病中,年齡是最主要的危險因素,隨年齡增長,發(fā)病率顯著增高,自然衰老大鼠模型是比較接近老年性癡呆病理改變的動物模型。我們以往的實驗證明:中藥復方962膠囊(含何首烏、石葛蒲等六味中藥)能顯著改善老年大鼠學習記憶功能。本研究觀察中藥復方962膠囊對自然衰老大鼠模型海馬CAI—CA4區(qū)神經生長因子(NGF)及其受體TrK A表達的影響,探討中藥復方962膠囊治療改善學習記憶功能的作用機理。方法:雌性Wistar大鼠老年為22月齡,青年為5月齡。陽性對照藥為腦復康(piracetam)0.56g/kg,中藥復方962膠套高劑量1.8g/kg,962膠囊低劑量0.9g/kg,每日灌胃給藥一次,連續(xù)灌胃2個月,進行學習記憶實驗(水迷宮)和曠場分析后,每組隨機選取5只,灌注固定,冰凍切片,片厚40μm,每份標本均ABC法行NGF和TrK A免疫組化染色。采用法國Noesis Vision公司VISILOG5.0圖象分析系統(tǒng)對組織切片進行分析。顯微鏡放大倍數為10×10,在海馬CAl區(qū)錐體細胞層連續(xù)攝取3個視野,這三個視野包括了整個CAl區(qū),記數3個視野內總陽性細胞數量、 陽性細胞總面積(象素單位)及陽性細胞灰度積分值(灰度單位)。海馬CA2區(qū)連續(xù)攝取2個視野,海馬CA3區(qū)連續(xù)攝取2個視野,海馬CA4區(qū)攝取齒狀回包含的1個視野,包括了整個CA2、CA3、CA4區(qū)。數據用均數±標準差表示(M±SD),結果采用t檢驗。結果:①老年大鼠海馬CAl、CA2、CA3、CA4區(qū)NGF表達較青年對照明顯減少,陽性細胞數量為青年對照的19.89%,11.46%,6.65%和26.32%;陽性細胞總面積為青年對照的13.97%,6.76%,5.19%和25.01%;陽性細胞灰度積分值為青年對照的41.05%,35.49%,16,74%和29.17%。海馬CAl、CA2、CA3、CA4區(qū)神經生長因子受體Trk A表達較青年對照也明顯減少,陽性細胞數量為青年對照的12.42%,7.07%,9.26%和29.33%;陽性細胞總面積為青年對照的7.61%,4.92%,5.62%和23.79%;陽性細胞灰度積分值為青年對照的29,30%,18.70%,17.51%和34.19%。以CA2、CA3區(qū)的減少最嚴重。⑦中藥復方962膠囊和腦復康均能提高老年大鼠海馬CAl一CA4區(qū)NGF和Trk A陽性細胞數量、陽性細胞總面積和陽性細胞灰度積分值,962膠囊高劑量組基本恢復青年對照組水平。結論:老年大鼠神經生長因子(NGF)及其受體Trk A在海馬區(qū)表達明顯減少,可能與其學習記憶能力下降有關;中藥復方962膠囊能夠明顯促進老年大鼠海馬區(qū)NGF及受體TrK A表達,可能是改善其學習記憶功能的藥理學基礎。增強內源性神經營養(yǎng)物質的表達對老年性疾呆的治療有重要意義。
關鍵詞 中藥 老年 大鼠神經生長因子 TrK A受體

前 言

  老年性疾呆(Alzheimer’s disease。AD)是一種老年神經退行性疾病,臨床以進行性記憶障礙和后天獲得性知識喪失為特征,原因不明,尚元有效的治療方法。自然衰老大鼠模型是比較接近老年性癡呆病理改變的動物模型。我們以往的實驗證明:我室自行組方并研制的新復方962膠囊(含何首烏、石葛蒲等六味中藥)能顯著改善老年大鼠學習記憶功能。神經生長因子(nerve growth factor,NGF)在調節(jié)神經元生長和存活方面起著重要作用,AD過程中神經元的丟失至少部分是由于神經營養(yǎng)因子的缺乏。本文觀察自然衰老大鼠腦內是否發(fā)生神經生長因子(NGF)及其受體Trk A表達的變化,以及962膠囊對內源性NGF及其受體Trk A表達的影響,探討962膠囊改善學習記憶功能的作用機理。

   材料和方法


1  藥品: 中藥復方962膠囊,委托北京第四制藥廠加工提供,批號:980515,每克干粉含生藥量6.25克。實驗時采用水溶解,動物灌胃量10m1/kg。陽性對照藥品:腦復康    (piracetam),由北京市曙光制藥廠提供,批號:970618,京衛(wèi)藥準字(1996)第138050號。實    驗時用水溶解配成0.056g/m1。

2  動物: Wistar大鼠雌性,老年大鼠為22月齡(體重330±32g),青年為5月齡(體重325±19g)。購于北京醫(yī)科大學動物中心,動物證號:醫(yī)動字01—3056。

3  試劑與主要儀器: ABC試劑盒、神經生長因子(NGF)兔抗鼠抗體、酪氨酸蛋白激酶受    體A(Trk A,主要為NGF的受體)兔抗鼠抗體均購自北京中山試劑公司;恒溫冷凍切片機為英國山盾公司ASE—620型,光學顯微鏡為NikonTE300型,圖象分析系統(tǒng)為法國NoesisVision公司VISIUG5.0。

4  方法:
      (1)分組與給藥:分組情況見表1,每日灌胃給藥一次,灌胃2個月后,進行學習記憶實驗(水迷宮)和曠場分析,然后灌注固定,取材進行組織形態(tài)學實驗。

 表1   大鼠分組給藥情況

分組

給藥

折合成人劑量的倍數

青年對照

 

老年模型

 

腦復康

腦復康(0.56gkg)

7

962膠囊低劑量

962膠囊(0.9gkg)

7

962膠囊高劑量

962膠囊(1.8gg)

14

 注:962膠囊成人臨床用量:7.5g60kg/日 
 
(2)腦標本的免疫組化染色:每組隨機選取5只,灌注固定,冰凍切片,片厚40μm,為冠狀切面前囪后—4.4mm。PBS洗5分鐘×3次,3%H202室溫孵育10分鐘,PBS洗5分鐘×3次;8—10%封閉用羊血清孵育20分鐘,吸出,加稀釋好的一抗4℃過夜(一抗稀釋度:NGFl:120,TrkAl:120);PBS洗,加生物素化的兔二抗(1:200稀釋)室溫放置3小時3PBS洗,加辣根過氧化物酶標記的三抗(1:250稀釋)孵育2小時;PBS洗,DAB顯色2分鐘,鏡下控制染色程度;Carriz淺復染細胞核,梯度乙醇脫水,二甲苯透明,中性樹膠封片。陰性對照設立;分別以洗液和非免疫的正常鼠血清代替一抗進行免疫組化染色,余步驟同前。陽性反應為組織細胞結構呈棕黃色顆粒聚集。
      (3)圖象分析處理:采用法國NoesisVision公司VISII。OG5.0圖象分析系統(tǒng)對組織切片進行分析。顯微鏡放大倍數為10×10。在海馬CAl區(qū)錐體細胞層連續(xù)攝取3個視野,這三個視野包括了整個CAl區(qū),記數3個視野內總陽性細胞數量、陽性細胞總面積(象素單位)及陽性細胞灰度積分值(灰度單位)。海馬CA2區(qū)連續(xù)攝取2個視野,海馬幟3區(qū)連續(xù)攝取2個視野,海馬CA4區(qū)攝取齒狀回包含的1個視野,包括了整個CA2、CA3、CA4區(qū)。
  (4)統(tǒng)計學處理:本研究均使用SPSS軟件進行分析,數據用均數±標準差表示(M±SD),    結果采用t檢驗。
實驗結果
1   中藥復方962膠囊對老年大鼠海馬CAl一CA4區(qū)神經生長因子(NGF)表達的影響
  結果見表2。青年對照大鼠海馬CAl一CA4區(qū)NGF陽性神經元分布較多,老年大鼠模型組海馬區(qū)NGF陽性神經元數量、陽性細胞面積及陽性細胞灰度積分值與正常青年對照組相比均顯著減少;圖象分析結果表明,老年大鼠陽性細胞數量在CAl一CA4區(qū)分別為青年對照的19.89%,  11.46%,6.65%和26.32%;陽性細胞總面積為青年對照的13.97%,6.76%,5.19%和25,01%陽性細胞灰度積分值為青年對照的41.05%,35.49%,16.74%和29.17%,其中老年大鼠海馬CA2、CA3區(qū)NGF的表達減少最嚴重。962膠囊與腦復康給藥組老年大鼠,海馬CAl一CA4區(qū)NGF陽性神經元數量、陽性細胞面積及陽性細胞灰度積分值有不同程度的增加。962膠囊大劑量組(1.8g,kg)老年大鼠海馬各區(qū)的NGF陽性神經元基本恢復青年對照水平,阻性細胞數量是未用藥模型組的4.5,5.1,9.7和3.4倍;陽性細胞總面積為模型組的7.6,9.8,12.5和4.0倍;陽性細胞灰度積分值為模型組的1.9,2.5,6.8,3.7倍,962膠囊對老年大鼠海馬CA2、CA3區(qū)NGF的表達增加作用最明顯。
 

2   962膠囊對老年大鼠海馬CAlCA4區(qū)神經生長因子(NGF)表達的影響

NGF

海馬區(qū)

青年對照

老年模型

腦復康

962膠囊

962膠囊

陽性細胞數量    
  
  

(056Bk8)

(09Bk8)

(1,8Bk8)

CA1

1198±76.3

238±124

740±59.2

786±47.7

1321±696**

CA2

2127±110,4**

244±258

1341±559**

1106±838*

1475±64.1**

CA3

1425±49.4***

95±7.5

112.O±56.4***

755±76.9*

l019±53.2**

CA4

386±22.6*

102±104

399±21.8*

363±28.3*

45.l±30.7*

Total

5136±2544**

678±278

3601±1770**

3009±1958

4266±202.2*

陽性細胞總面積
(
×10
象素單位)

CA1

330±222*

4,6±3.4

181±145

252±180*

396±22.4**

CA2

804±48.5**

54±6.9

486±27.9**

445±37.9*

581±27.1**

CA3

471±214***

2422

33.5±208**

281±34,3

325±107***

CA4

111±86*

28±3.3

80±4.6*

134±96*

140±118*

T0taI

1717±90.7*

153±76

1082±61.9**

1112±818*

1463±59.6***

陽性細胞灰度積分
(×10’灰度單位)

CAl

354±150*

145±104

304±150

291±15,7

428±9.1**

CA2

474±148**

168±134

601±21.4**

372±21.0

580±178**

CA3

452±144***

76±70

613±4Q4**

329±32.9

594±27.6**

CA4

262±163*

76±7.8

340±27.5*

227±195

358±32.4*

Totd

1541±379***

465±22.3

1858±915**

1219±847*

1960±753**

  n5,x±s,  與老年模型組比較,  * P005,  ** P001,  *** P0001,
 
2          
 
 
2          中藥復方962膠囊對老年大鼠海馬CAl—CA4區(qū)神經生長因子受體Trk A表達的影響  
  結果見表3。老年大鼠模型組海馬CAl一CA4區(qū)神經生長因子受體TrkA陽性神經元顯著少于青年對照組,陽性細胞數量分別為青年對照的12.43%,7.07%,9.26%和29,33%5陽性細胞總面積為青年對照的7.61%,4,92%,5.62%和23.79%;陽性細胞灰度積分值為青年對照的29.30%,18.70%,17,51%和34,19%。962膠囊與腦復康有增加的作用。962膠囊大劑量組(1.8g/kg)促進老年大鼠海馬各區(qū)Trk A表達的作用最顯示,陽性細胞數量是末用藥模型照的4.1,9.6,8.2和2.6倍;陽性細胞總面積為模型組的6.1,12.8,14,3,3.5倍;附性細胞灰度積分值為模型組的2.2,4,9,5.4,1.1倍,962膠套對老年大鼠海馬CA2、CA3區(qū)T山A表達的增加作用最明顯。
 

3   962 膠囊對老年大鼠海馬CAlCA4區(qū)Trk A表達的影響

 NGF

海馬區(qū)

青年對照

老年模型

腦復康

962膠囊

962膠囊

陽性細胞

數量

 
 
 

(0.56g/kg)

(0.9gkg)

(1.8gkg)

CAl

163.9139.6*

20.4±16.9

77.6±43.7*

67.1±52.1*

104.4±89.3*

CA2

205.9±147.0**

14.6±18.7

127.4±78.4**

102.4±108.7

154.8±93.3**

CA3

117.4±68.1**

10.9±5.4

51.5**

78.7±74.1*

99.8±55.1**

CA4

51.0±24.0**

15.0±10.7

47.6±26.0*

30.2±22.1

54.1±30.5*

Total

538.3±364.7**

60.8±39.6

343.2±183.7**

278.4±217.5*

413.1±255.4**

陽性細胞:
總面積(×
103
素單位)

CA1

77.9±59.0*

5.9±6.6

51.6±4.75*

24.6±16.1*

41.8±31。7*

CA2

l12.9±65.71**

5.6±9.9

70.9±42.8**

44.1±55.4

77.5±54.6**

CA3

56.o±34.3**

3.1±2.1

51.6±31.6**

31.9±39.3

47.3±21.6***

CA4

28.0±20.0

6.7±6.2

22.5±11.2*

12.7±16.0

30.2±22.6

Total

274.8±161.5**

21.3±18.7

196.6±115.4**

113.3±102.2*

196.8±113.7**

陽性細胞
灰度積分值
(×l02
灰度單位)

CA1

41.5±26.8*

12.2±10.6

28.6±12.2*

25.4±26.3

38.7±26.5

CA2

45.8±7.2***

8.6±8.3

43.5±30.9*

39.4±30.2*

51.0±29.3**

CA3

43.1±13.4***

7.5±4.9

43.1±30.5*

37.9±39.1

47.9±30.4**

CA4

28.3±19.2*

9.7±7.2

26.4±18.*

17.7±14.5

20.0±7.40

Total

158.6±35.3***

37.9±25.3

141.6±86.5*

120.3±108.1

157.6±91.2*

 

結論與討論


  神經生長因子(nerve growth factor,NGF)是最典型、研究最深入的神經營養(yǎng)因子之一,  高水平存在于大腦皮層、海馬、嗅球等腦區(qū),主要作用于膽堿能神經元。Trk A受體是神經元細胞膜上NGF的高親和力受體,NGF與其結合后內在化,經逆行轉運至胞體、胞核,引發(fā)一系列生理反應,促進神經元增殖和分化,調節(jié)中樞和外周存活和軸突生長,并對效應神經元的化學、機械損傷修復起重要作用。NGF和Trk A缺失的小鼠表現(xiàn)大量背根節(jié)神經元與交感神經元的喪失以及膽堿能神經元功能缺失。有學者認為AD過程中神經元的丟失至少部分是由于一種或多種神經營養(yǎng)因子的缺乏(如NGF,BDNF,NT3),這些神經營養(yǎng)因子的受體trkA,trkB,trkC在AD病人腦中分別下降的69%,47%和49%。嚙齒動物中,老齡Fischer—334大鼠海馬及前腦NGF mRNA水平下降40—50%。國內研究主要使用Wistar及SD大鼠,在衰老過程中NGF水平、壽命、學習能力及某些神經化學、神經形態(tài)學變化均與Fischer—334大鼠不同。但對這兩類老齡大鼠NGF水平顯著性變化目前尚無一致報道。我們的研究證明,老年雌性Wistar大鼠與學習記憶密切相關的海馬區(qū)錐體細胞層,神經元NGF及其受體TrkA表達(棕色物質)明顯降低。有報道老齡大鼠皮質注入標記的NGF,其逆向轉運明顯減少。不能逆向轉運的神經元呈現(xiàn)皺縮和萎縮,伴隔區(qū)TrkA mRNA減少。因此筆者認為,NGF逆向轉運障礙及NGF水平下降是老齡大鼠腦內起始改變,由此引起神經元的萎縮及受體TrkA減少,進一步降低了NGF的生理效應,最終導致膽堿能神經元的缺失和學習記憶障礙。這一病理過程可能與AD過程相類似。

  海馬區(qū)根據細胞結構的不同分為CA1、CA2、CA3、CA4四個區(qū)域,它們都與學習記憶密切相關,但在功能上略有不同。CA2、CA3區(qū)是學習記憶的中心區(qū),而CAl、CA4區(qū)是學習記憶的周邊區(qū)。我們的研究發(fā)現(xiàn):老年大鼠海馬CAl、CA2、CA3、CA4區(qū)NGF表達均較青年對照明顯減少,但老年大鼠海馬CA2、幟3區(qū)NGF的表達減少更嚴重,與學習記憶的功能分區(qū)相一致是造成老年大鼠學習記憶障礙的主要原因。

  側腦室內注射NGF可減少切斷隔海馬徑路或穹窿傘引起的膽堿能神經元退變,老齡大鼠注射NGF可提高膽堿乙;D移酶的水平,改善認知及記憶功能,因此NGF治療AD有理論根據。文獻報道腦室內灌注NGF(1—3個月)治療AD病人3例,出現(xiàn)語言插曲記憶改善,額、顳皮層煙堿結合增加,腦血流增加,說明NGF的治療意義。然而,外源性NGF價格昂貴,分子量大不易通過血腦屏障,具有嚴重的副作用(包括體重減輕、疼痛和精神錯亂),并不是理想的治療方法。因此增加內源性NGF的合成和釋放,成為研究AD治療的重要內容。

  962膠囊是我室自行研制開發(fā)的中藥新藥,目前,已完成臨床前藥效及毒理研究。我們以往的實驗證明:962膠囊能顯著改善老年大鼠學習記憶功能。本實驗發(fā)現(xiàn),在與學習記憶密切相關的海馬CAl—CA4區(qū)錐體細胞層,962膠囊能明顯促進自然衰老大鼠神經生長因子(NGF)及其受體(Trk A)表達,說明其可能含有或導致體內產生能通過血腦屏障的某些小分子物質,促進內源性NGF及其受體合成和釋放。962膠囊對學習記憶的中心區(qū)一海馬CA2、CA3區(qū)NGF和Trk A表達的增加作用最強,這一藥理基礎是其改善老年大鼠學習記憶功能的重要機制,對于保護和修復神經元,防治AD等神經退行性疾病具有重要意義。

 
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文章錄入:凌云    責任編輯:凌云 
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