川芎嗪对青霉素致痫大鼠神经细胞凋亡的影响
【摘要】 目的： 探讨川芎嗪(TMP)对青霉素致痫大鼠大脑神经元内核转录因子-κBp65 (NF-κBp65)蛋白表达及神经细胞凋亡的影响。方法：使用青霉素致痫大鼠模型, 采用BL-410生物机能实验系统记录双侧大脑皮层痫样放电, 待癫痫样放电稳定后, 腹腔注射TMP, 待其抑制作用最明显时, 取大脑切片,观察大脑神经元内NF -κBp65蛋白表达的变化。采用HPIAS-1000高清晰度彩色病理图文报告管理系统对NF-κBp65蛋白的表达进行定量分析，并用SPSS11.5软件对各组免疫组织化学反应阳性颗粒的平均光密度、阳性面积率做单因素方差分析和SNK(q)检验。结果： TMP组大脑神经元内NF-κBp65蛋白表达的平均光密度及阳性面积率显著低于模型组, 差异有显著性 (P<0.01)。 结论： TMP对青霉素致痫大鼠大脑神经元有重要的保护作用。
【关键词】 川芎嗪 癫痫放电 神经元 青霉素 NF-κBp65
癫痫是以大脑神经细胞群反复超同步放电引起的发作性、突然性、短暂性脑功能紊乱为特征,以反复痫样发作为表现的临床征候群,其发病机制尚未完全阐明。癫痫致脑损伤已被许多动物实验和临床观察所证实,神经细胞凋亡是最近发现的癫痫脑损伤又一途径,虽出现较晚,但却能持续存在。川芎嗪, 化学结构为四甲基吡嗪( tet ramethylpyrazine,TMP)。TMP可抑制海马神经元的放电活动, TMP可明显抑制吗啡依赖大鼠戒断症状及体重下降［1］,大剂量TMP对缺血、缺氧性脑损伤、海马CA1神经元的缺血性损伤有改善或保护作用［2，3］。TMP已被广泛应用于心、脑血管闭塞性疾病［4］的。
NF-κB广泛存在于真核生物中,是一个由复杂的多肽亚单位组成的蛋白家族。它作为信号传导途径中的枢纽,与免疫、肿瘤的发生、细胞凋亡的调节以及胚胎发育等重要事件有着密切联系,是一种重要的核转录因子。目前,对NF-κB的研究已成为一个非常引人关注的领域［5］。
本课题采用免疫组织化学方法、图像分析技术检测了TMP对青霉素致痫大鼠大脑神经元内NF-κBp65蛋白的表达及平均光密度及阳性面积率的变化影响,进一步探讨TMP对青霉素致痫大鼠大脑神经元作用的机制。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 实验动物 SD大鼠(由武汉大学医学院实验动物中心提供) , 雌雄不拘, 体重200～ 250g。
1.1.2 实验药品及试剂 盐酸川芎嗪注射液(批号0107001) , 常州制药厂生产；注射用青霉素钠( 批号00109306) , 华北制药股份有限公司生产。
1.1.3 实验仪器 BL-410 生物机能实验系统, 成都泰盟有限公司生产；江湾I-C型立体定向器, 第二军医大学器材处生产。
1.2 方法
1.2.1 癫痫动物模型 实验选用健康SD大鼠,用10%乌拉坦以10m l·kg-1体重腹腔注射( ip ) 麻醉, 将动物固定在江湾I-2C型立体定向器上,于大脑左、右两侧前卤后3mm,矢状缝旁开3mm 行开颅手术, 暴露大脑皮层记录区域(2mm×2mm),将银球电极置于左、右两侧的记录部位,信号输入置BL-410生物机能实验系统, 进行左、右两侧脑电记录。用浸有青霉素溶液的明胶海绵(200u/mm3)置于左侧大脑皮层表面, 诱发大鼠大脑皮层癫痫样放电, 待癫痫放电稳定后, 移去明胶海绵, 用浸有温热生理盐水棉球盖住创口。
1.2.2 试验分组及取材 将实验大鼠随机分为3组, 每组10只: ①A 组(对照组) , 麻醉开颅手术1h后取大脑; ②B组(模型组),青霉素诱发癫痫1h后取大脑； ③C组(TMP组),青霉素诱发癫痫放电稳定后,再腹腔注射TMP(20mg·kg- 1),待抑制作用最明显时取大脑。
1.2.3 HE染色 常规脱水、透明、浸蜡、包埋、切片(厚约4μm)及HE染色。
1.2.4 免疫组织化学S-P法检测NF-κBp65蛋白相关抗原
主要步骤：
① 组织切片5 μm，常规脱蜡至水，蒸馏水洗；
② 3%过氧化氢，37℃孵育10 min以抑制内源性过氧化物酶活性，PBS洗4×5min；
③ Bcl-2采用微波抗原修复（3档，10min），PBS洗4×5min；
④ 正常羊血清37℃孵育10 min以减少非特异性反应；
⑤ 一抗37℃孵育1h，PBS洗4×5min；
⑥ 生物素标记的二抗，37℃孵育10min，PBS洗4×5min；
⑦ 链霉菌抗生物素蛋白-过氧化物酶复合物37℃孵育10min，PBS洗4×5min；
⑧ DAB显色液显色，自来水冲洗终止反应；
⑨ 苏木精复染，脱水，透明，封片。
用PBS代替一抗作为阴性对照组，人扁桃体作为NF-κBp65的阳性对照组。
1.3 免疫组织化学结果判断
NF-κBp65相关抗原以胞膜或胞浆出现棕黄色颗粒为阳性反应。阴性对照组除细胞核染成蓝色外，胞核和胞浆内无棕黄色反应物。
采用HPIAS-2000高清晰度彩色病理图文报告管理系统（同济千屏影像公司）对NF-κB p65蛋白的表达进行定量分析，每张切片随机选取5个完整而不重叠的高倍镜视野（×400)，测定每个视野下阳性反应的平均光密度、阳性反应面积和所有细胞总面积，阳性面积率。以每例5个视野的平均光密度、阳性面积率的平均值作为该例的测量值（阳性面积率＝单位面积中阳性反应的总面积/单位面积中细胞的总面积×100％）。
对各组免疫组织化学反应阳性颗粒的平均光密度、阳性面积率作单因素方差分析和SNK-q检验，检验水准α为0.05。
2 结果
NF-κBp65蛋白的表达： A组(对照组) 大脑皮层神经元胞浆内可见少量棕黄色颗粒，NF-κBp65表达弱；B组(模型组)大脑皮层神经元胞浆内可见较多的棕黄色颗粒沉积，NF-κB p65表达强；C组(TMP组)大脑皮层神经元胞浆内可见少量棕黄色颗粒，NF-κBp65表达弱。图像分析结果显示：A组(对照组) NF-κBp65蛋白表达的平均光密度为0.0934±0.0253；B 组(模型组) NF-κBp65蛋白表达的平均光密度为0.2421±0.0151；C 组(TMP组) NF-κB p65蛋白表达的平均光密度为0.0927±0.0235。A 组(对照组) NF-κBp65蛋白表达的阳性面积率为0.1838±0.0295，B 组(模型组) NF-κBp65蛋白表达的阳性面积率0.2985±0.0354，C 组(TMP组) NF-κBp65蛋白表达的阳性面积率为0.1792±0.0304。经单因素方差分析，组间有显著性差异（P＜0.01)。经q检验，B组(模型组) 与A组(对照组)、C 组(TMP组)之间NF-κBp65蛋白的平均光密度及阳性面积率有显著性差异（P＜0.01)，A 组(对照组)与C组(TMP组)之间NF-κBp65蛋白平均光密度及阳性面积率的差异无显著性（P＞0.05），见表1。
表1 各组NF-κB p65蛋白表达的平均光密度和阳性面积率（略）
注： * A组与B组比较，（P＜0.01)；** B组与C组比较 （P＜0.01)；# C组与A组比较 （P＞0.05）。
3 讨论
青霉素致大鼠癫痫模型是一种极为有效的、操作简便的实验动物癫痫模型, 其癫痫放电持久稳定, 可以用作抗癫痫药物疗效及癫痫发病机制的研究。青霉素诱发的癫痫电活动是阻断了GABAa受体导致抑制神经功能失调而产生癫痫状态的。细胞凋亡(apoptosis)［6］是多细胞有机体为调控机体发育、维持内环境稳定由基因调控的细胞主动死亡过程。它是细胞在一定条件下，通过启动其自身内部机制，引起内源性DNA内切酶的激活而发生细胞的死亡。细胞凋亡的过程不导致溶酶体及胞膜的破裂，没有细胞内涵物外泄，所以不引起炎症反应。
细胞凋亡是由体内外因素触发细胞内预存的死亡程序而导致的细胞死亡过程［7］。不仅为维持正常生理功能所必需,而且与某些疾病的发生密切相关。有研究认为［8］ ,癫痫引起脑神经元丢失以细胞凋亡为主。其发生的可能机制是: 凋亡刺激通过不同的受体包括NMDA、p75NTR等传入细胞内,引起凋亡相关基因如p53等的激活,促发细胞内一系列生化改变,如通过NMDA受体引起钙离子超载,激活Ca2+ -Mg2+依赖的核酸内切酶导致DNA断裂; p75NTR介导信号则可能与JNK激活有关,引起c- jun末端磷酸化。在中枢神经系统中［9］ ,NF-κB作为一种重要的"应激传感器",可通过其活化形式进入细胞核结合于DNA上相应位点,上调c-fos、c-jun、p53等靶基因的转录,神经细胞进入激活状态。海马神经细胞活化即NF-κB /P65的核转位是PTZ点燃大鼠癫痫形成的重要机制之一［10］。且癫痫发作时,NF-κB激活可促进iNOS等表达产生大量活性氧和自由基,氧化应激及各种炎症介质又可再次活化NF-κB、活化蛋白-1 (AP-1)等,加速凋亡相关基因的表达,诱发神经细胞凋亡。但也有研究表明［11］ ,NF-κB活化可介导细胞保护反应,诱导抗凋亡蛋白表达。
目前, 已知川芎嗪有扩张血管、抑制血小板聚集、改善微循环、抗脂质氧化、增加NO 等作用［12］, 其对中枢神经系统损伤的作用已有报告。癫痫作为一种常见的慢性临床综合征, 其发病机制一直是研究的焦点, 神经递质在其中起着不可忽视的作用。C2氨基丁酸(GABA ) 作为一种重要的抑制性神经介质, 可防止神经元过度的同步和持续的放电, 而癫痫样放电正是与一组神经元同时或快速反复放电的突然发生有关。有研究结果表明,青霉素的致痫机理是其能阻断GABA受体, 刺激谷氨酸释放,破坏细胞兴奋性和抑制性的平均, 使兴奋性相对增高。本实验结果显示, 腹腔注射TMP(20mg·kg-1) 能使青霉素致痫后大脑皮层神经元内NF-κB p65蛋白降低, 证明TMP能减少青霉素致痫后大脑皮层神经元的凋亡，使大脑皮层神经元维持正常结构。神经元结构正常, 脑内许多神经递质的合成才得以维持正常平衡状态, 神经元的兴奋性才能保持稳定状态。由此可以推测TMP抑制癫痫放电的作用机制可能是通过改善神经元的结构这一途径实现的。现已公认GABA作为脑内主要的抑制性递质, 具有抗癫痫的作用, 因此TMP可能是通过使神经元结构恢复正常而主要影响GABA这种递质的合成而起到抗痫作用的。TMP的有效成份能充分作用于脑组织,可能是通过其有效的抗氧化损伤和免疫调节功能间接影响了IGF-1、NF-κB的表达［13～15］,从而有效抑制炎症反应,稳定细胞膜,减轻细胞内钙超载,抑制细胞凋亡,促进神经细胞的存活。通过实验表明, TMP可明显使致痫大鼠脑组织NF-κB的表达降低,抑制神经细胞凋亡,促进细胞的存活,对神经细胞具有保护作用。但也有报告NF-κB促进细胞凋亡,细胞凋亡与NF-κB的关系仍需进一步研究。其确切机制还待进一步研究探讨。
【】
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