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癫痫是神经系统常见的慢性疾病,在中国其患病率为7‰左右。其中约70%~80%的患者经正规的抗癫痫药物治疗可有效控制其发作,然而仍有近20%~30%的癫痫病人经抗癫痫药物的联合治疗后,仍不能有效控制其发作,即所谓的难治性癫痫。
颞叶癫痫是常见的一型药物难治性癫痫,约占药物难治性癫痫的60%~80%。通过手术治疗颞叶癫痫可获得满意疗效,其病理改变主要在边缘系统,尤其是海马的病变。颞叶癫痫伴海马硬化是部分性癫痫最常见的类型,约占颞叶癫痫的58%~65%。
脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)是神经营养因子家族的主要成员之一,具有很强的刺激和促进神经细胞生长分化、维持神经细胞存活和发挥正常功能的作用,是重要的神经元保护因子和维持海马功能不可缺少的多肽物质,其对惊厥后神经元的存活、再生有重要意义。近年来发现它除了参与神经生长分化过程和调节神经突触传递外,在颞叶癫痫发作机制中也发挥着重要的作用。
本研究利用颞叶癫痫患者切除的海马组织,观察BDNF和trkB在海马CA3区和齿状回的表达情况,并探讨他们在癫痫发生、发展机制中的作用。
第一部分 颞叶癫痫患者海马组织BDNF和trkB的表达
目的:探讨BDNF和它的受体trkB在颞叶癫痫患者海马神经元的表达情况。
方法:实验组:选取哈尔滨医科大学第一临床医学院神经外科2006年1月~2007年12月手术治疗的40例颞叶癫痫患者,依据MRI结果将颞叶癫痫患者分为海马硬化组(hippocampal sclerosis,HS)和非海马硬化组(non-hippocampal sclerosis,non-HS),每组采样20例患者。应用免疫组织化学方法和Western-blot半定量分析方法观察BDNF和它的受体trkB的表达和蛋白含量。将HS组和non-HS组患者术中切除的新鲜海马组织,平均分成二等份。一份固定、包埋做HE染色和免疫组织化学分析,分别观察海马结构、细胞形态及病理改变和海马CA3区、齿状回BDNF和trkB的表达;一份储存在-70℃冰箱备用,做Western-blot分析,检测BDNF和trkB蛋白水平表达。对照组:免疫组化对照组10例,选自哈尔滨医科大学神经内科脑库,Western-blot对照组10例,为我院神经外科术中清创的脑组织。
结果:(1)免疫组织化学结果:颞叶癫痫患者HS和non-HS组齿状回可见BDNF表达上调,强阳性表达为28%(11/40),中等程度表达37.5%(15/40),弱阳性表达33%(13/40),在CA3区可见相似的结果;trkB在齿状回也可见表达上调,强阳性表达12.5%(5/40),中等程度表达37.5%(15/40),弱阳性表达47.5%(19/40),同样在CA3区也可见类似的表达。在颞叶癫痫组BDNF(P<0.0001)和trkB(P<0.0001)阳性表达与对照组相比较有显著性差异,而在颞叶癫痫HS组和non-HS组间比较,差异不具有显著性(P>0.05)。(2)Western-blot结果:颞叶癫痫HS组和non-HS组在14KDa处可见—BDNF强免疫反应带,在145KDa处可见—trkB强免疫反应带,BDNF和trkB蛋白水平在齿状回和CA3区蛋白水平明显增高,与对照组比较差异具有显著性(P<0.05),而在颞叶癫痫HS组和non-HS组间比较无明显差异(P>0.05),与免疫组化结果相符。
结论:颞叶癫痫患者BDNF和trkB蛋白水平不仅在海马硬化组表达上调,且在非海马硬化组表达也增高,表明这两种因子水平增高对颞叶癫痫的发生、发展具有重要的意义,海马硬化可能不是BDNF和trkB表达上调的特异性原因。
第二部分 VPA下调颞叶癫痫患者海马脑片BDNF和trkB的表达
目的:观察丙戊酸钠对颞叶癫痫海马脑片增高的BDNF和trkB表达的影响,探讨BDNF和trkB在癫痫发生、发展机制中的作用。
方法:取颞叶癫痫患者术中切除的海马组织,迅速放入人工脑脊液中,持续性通入95%02~5%CO3混合气体,将海马组织制备成400μm海马脑片,浸入0.3mM的丙戊酸钠溶液(valproic acid,VPA)和0.3mM的OA(sodium octanoate)溶液中,于3小时和9小时分别行Western-blot分析,检测BDNF和trkB蛋白表达情况。
结果:VPA干预1h,BDNF蛋白水平改变不明显,可能与BDNF的合成需要一定的时间过程有关;VPA干预3h,VPA处理组Western-blot显示BDNF蛋白水平下调,分别为39%(HS)和50%(non-HS),与无VPA处理组和OA处理组比较,存在显著性差异;9h时BDNF蛋白下降明显,在两组分别为85%(HS)和77%(non-HS)。我们同时检测了trkB的蛋白情况,VPA处理3h时,与无VPA处理组和OA处理组比较,trkB蛋白水平下调,在HS组和non-HS组分别为3.7倍和2.O倍;9h时,trkB蛋白水平迅速下降,两组分别为6.4倍(HS)和5.0倍(non-HS)(P<0.001),而在HS组和non-HS组间蛋白表达水平没有显著性改变(P=0.15)。
结论:颞叶癫痫患者海马神经元,抗癫痫药物干预可降低BDNF和trkB蛋白表达;增高的BDNF和trkB表达水平增加了癫痫的敏感性;增高的BDNF和trkB与海马硬化和非海马硬化无关,而与致痫灶有关。进一步对VPA调节BDNF和trkB机制的了解可能会进一步阐明此类癫痫的发病机制。