自发性高血压大鼠不同脑区神经元的变化
【关键词】 高血压；皮质；海马；神经元
摘要：目的 观察自发性高血压大鼠(SHR)脑皮质和海马CA1,CA3区及齿状回(DG)神经元的变化。方法 采用尾动脉测压法测定SHR和 Wistar大鼠(对照组)收缩压、平均动脉压、舒张压和心率；甲苯胺兰染色观察额叶、顶叶、颞叶及海马CA1、CA3区及DG神经元数量改变。结果 SHR组收缩压、舒张压和平均动脉压明显高于对照组(P<0.05)，而心率两组无明显差异(P>0.05)。 SHR组与对照组额叶、顶叶、颞叶神经元数量无明显差异(P>0.05)，但海马CA1、CA3区及DG神经元较对照组明显减少(P<0.05, P<0.01)。结论 SHR 海马CA1、CA3区及DG神经元损害明显,存在神经元丢失，而脑皮质神经元丢失不明显。
关键词：高血压；皮质；海马；神经元
Changes of neurons in cortex and hippocampus of spontaneously hypertensive rat
ABSTRACT: Objective To investigete the changes of neurons in cortex and hippocampus of spontaneously hypertensive rat. Methods Systolic pressure, diastolic pressure and mean arterial pressure, heart rate were measured by caudal artery manometry in sixmonth old SHR and agematched Wistar rats(control group). Neurons in frontal lobe, parietal lobe, temporal lobe, and hippocampal CA1, CA3 subfield and the dentate gyrus were observed through Nissl staining. Results Systolic pressure, diastolic pressure and mean arterial pressure in SHR were significantly higher than that in control group(P<0.05). The numbers of neuron in the CA1, CA3 subfield and in the dentate gyrus of SHR were obviously lower than that of control group; and the number of neurons in frontal lobe, parietal lobe, and temporal lobe had no significant differences between SHR and control group. Conclusion Neuronal damage is found in CA1, CA3 subfield and in the dentate gyrus, which indicates the loss of neurons, whereas the loss in frontal lobe, parietal lobe, temporal lobe is not obvious.
KEY WORDS: hypertension; cortex; hippocampus; neuron
高血压是脑缺血和卒中的主要危险因素。研究表明，高血压患者和各种高血压动物模型脑微血管结构发生改变，主要表现为管壁增厚和管腔狭窄，以及微动脉、毛细血管稀疏。且不同脑区毛细血管的病变程度差异较大，深部脑区如内囊、胼胝体区毛细血管狭窄程度和管壁增厚程度明显大于皮层区[1]。高血压引起的脑微血管结构改变和血管网稀疏、消失，可阻断营养物质和氧转运至神经细胞，导致神经代谢危机，最终出现神经元病理改变[2]。因不同脑区神经元对缺血缺氧的敏感性不同，其损害程度亦不同，为此，我们观察了自发性高血压大鼠(spontaneously hypertensive rat, SHR)额叶、顶叶、颞叶及海马CA1、CA3区及齿状回(dentate gyrus, DG)神经元数量的改变,探讨高血压时不同脑区神经元的变化。
1 材料与方法
1.1 实验动物 自发性高血压大鼠6只，雄性，体重250-320g。选择与SHR年龄、性别相匹配的Wister大鼠作为对照组，体重250-320g，均购自第四军医大学实验动物中心。
采用尾动脉测压法，测定收缩压、平均动脉压、舒张压和心率。
1.2 方法
1.2.1 样本处理 将动物适应性饲养1周后，用10g/L戊巴比妥钠(40mg/kg)腹腔注射麻醉，开胸，经左心室灌注生理盐水及40g/L多聚甲醛，断头取脑。脑组织置40g/L多聚甲醛后固定24h，梯度乙醇脱水，二甲苯透明，石蜡包埋，切片，片厚8μm。
1.2.2 甲苯胺兰染色 将切片置5g/L甲苯胺兰中染色10min，700mL/L乙醇分色，梯度乙醇脱水，二甲苯透明，中性树胶封片，显微镜下观察。
1.2.3 计数方法 观察每只大鼠额叶、顶叶、颞叶及海马CA1，CA3区及DG神经元数量,每个脑区取3张切片，每张切片在高倍镜下(×200)选取5个视野，用图像分析仪(Q550CW,德国莱卡公司)，计数单位面积神经元的数量。
1.2.4 统计方法 数据以均数±标准差表示。采用SPSS 13.0统计软件进行统计学分析，行均数t检验，P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 SHR和对照组血压和心率 SHR组收缩压、舒张压和平均动脉压均明显高于对照组(P<0.01)，而心率两组无明显统计学差异(P>0.05，表1)。
表1 两组大鼠血压和心率的比较（略）
Table 1 Comparison of blood pressure and heart rate between SHR and control group
*P<0.01 vs. control; 1mmHg=0.133kPa
2.2 各脑区神经元数量变化 SHR组和对照组 额叶、顶叶和颞叶神经元数量无统计学差异(P>0.05，表2，图1)。SHR组海马CA1,CA3区和齿状回神经元数量明显少于对照组(P<0.05, P<0.01，表2，图2)。结果表明海马CA1，CA3区和齿状回神经元丢失明显,而皮质神经元无明显丢失。
表2 两组脑皮质和海马神经元数量比较（略）
Table 2 Comparison of the number of neuron in cortex and hippocampus between SHR and control group
*P<0.05,**P<0.01 vs. control
图1 6月龄SHR(a-c)和对照组(d-f)额叶、顶叶和颞叶神经元（略）
Fig.1 Neurons of frontal lobe, parietal lobe and temporal lobe in SHR (a-c) group and control group (d-f) (Nissl staining ×200)
图2 6月龄SHR(a-c) 海马CA1,CA3,DG神经元较对照组(d-f)丢失明显（略）
Fig.2 Loss of neurons of hippocampal CA1, CA3 subfield and the dentate gyrus in SHR(a-c) was more significant than those in control(d-f) (Nissl staining ×200)
3 讨论
研究表明，高血压患者和各种高血压动物模型的组织器官如心脏、皮肤、脑、骨骼肌的微血管结构发生改变[3]，微动脉、毛细血管稀疏。在高血压早期，毛细血管超微结构改变比细动脉更加明显，且不同脑区毛细血管的病变程度差异较大，深部脑区如内囊、胼胝体区毛细血管狭窄程度和动脉管壁增厚程度明显大于皮层区。慢性高血压主要影响脑内小动脉，且不同脑区改变不同，在额叶皮质动脉壁增厚,管腔狭窄；纹状体小动脉壁面积增加，不伴有管腔狭窄，表明动脉壁增厚而无舒缩功能；海马动脉腔狭窄,壁面积无改变,表明已发生重塑；脑区内动脉改变的特异性可解释在脑血管疾病时脑损害的不同分布[4]。有研究发现，高血压大鼠延髓、脑桥和中脑微动脉减少，单位体积毛细血管总长度变短，且这种血管稀疏出现于高血压形成的早期。高血压微血管结构改变和血管网稀疏、消失，可导致灌注不足、出血、大小不等的梗塞，引起神经元损害[57] 。
有关高血压脑组织结构和神经元的变化报道不一致。Tajima等[8]研究发现，8周龄的SHR与WKY大鼠比较，脑室扩大并脑组织神经元丢失；6-7月龄SHR所有脑区局部葡萄糖利用明显减少。研究发现，SHR脑室体积增大2倍，全脑体积和6个灰质结构加2个白质区厚度减少11%-25%。表明年轻SHR与WKY大鼠比较，存在明显脑结构差异。提示SHR存在明显脑结构和代谢异常。Nelson等[9]研究亦发现，SHR脑重量(-10.6%)和脑体积(-11.8%)明显减少，不同部位的神经元病理改变不同。Sabbatini 等[10]研究发现，4月龄SHR海马CA1区及DG白质体积减少；6月龄CA1区及DG灰质体积减少，CA1区、DG神经元丢失明显。提示SHR海马可能存在神经元变性改变。形态学观察发现，6月龄SHR海马CA1区5%神经元表现出皱缩的轮廓和黑的细胞体等细胞损害的解剖特征或不规则的细胞和核轮廓、黑核等损害的形态改变。本研究结果显示，SHR额叶、顶叶和颞叶神经元数量与血压正常的Wistar大鼠无显著性差异，而海马CA1、CA3区、DG神经元明显减少。与Sabbatini等在CA3区未观察到神经元明显减少不一致，可能与高血压程度不同有关。提示SHR海马CA1，CA3区及DG神经元较皮质对缺血缺氧更加敏感,更易受到损害。
关于SHR海马神经元损害的机制尚不清楚，以往的研究提出可能与SHR脑细胞对凋亡的敏感性增加有关。这种现象涉及转录生长因子β、肿瘤坏死因子α及其他途径[11]。但具体机制仍需进一步研究。
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