艾灸对Alzheimer病模型大鼠JNK信号通路及细胞凋亡相关因子影响的研究

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目的阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD),俗称老年性痴呆,是一种常见的中枢神经系统退行性疾病,是老年人脑功能退化的一种表现,以进行性、不可逆性出现智能减退为主要临床特征,包括近期记忆、思维、认知、定向、理解、计算、判断能力等功能的减退和不同程度的人格异常改变。随着全球人口老龄化的加重,AD已经成为人类继心脏病、癌症和脑卒中之后第4位致死原因。AD患者晚期劳动能力丧失,生活不能自理,心理适应能力亦急剧下降,给家庭和社会造成沉重治疗负担。本课题采用双侧海马一次性注射聚集态Aβ25-35造成AD大鼠模型,运用艾条温和灸“肾俞”、“足三里”、“百会”进行治疗,从JNK信号通路介导的细胞凋亡反应的角度探讨AD模型大鼠脑内神经元损伤机制及艾灸干预的作用机制。方法健康雄性SD大鼠(15月龄)50只,体重(400±50)g,由华中科技大学同济医学院实验动物学部提供。提前1周将大鼠运到实验室适应性喂养,安静清洁环境下定时给以饮水及饲料。然后进行Y型水迷宫筛选,淘汰反应过于迟钝或特别敏感的大鼠,将合格大鼠按随机数字表法分为4组,每组10只,分别为正常组、假手术组、模型组、艾灸组。采用双侧海马一次性注射聚集态Aβ25-35造成AD大鼠模型,造模完成后第2日开始进行艾灸治疗,在大鼠“肾俞”、“足三里”、“百会”穴上方2~3cm处温和灸。每日治疗1次,每穴持续艾灸5min,6日为1疗程,疗程间休息1日,共3个疗程。Morris水迷宫法测定其学习记忆能力的行为学变化,HE染色及透射电镜观察大鼠海马CA1区神经细胞结构的形态学变化,免疫组化SP法观察艾灸对AD模型大鼠海马区磷酸化JNK蛋白(p-JNK)、神经细胞凋亡的关键调控因子Bcl-2、Bax、Caspase-3表达的影响。全部数据输入计算机,用SPSS16.0统计软件包进行处理,所得数据以均数±标准差(x s)表示。结果(1)Morris水迷宫行为学试验发现,各组大鼠逃避潜伏期随着游泳天数的增加而逐渐缩短,但各组之间表现出的学习记忆能力有很大差异。大鼠双侧海马一次性注射Aβ25-35聚集液后,定位航行试验中,模型组大鼠5天平均潜伏期及后3天平均潜伏期均较其他组明显延长,大鼠在实验平台象限的游泳距离占游泳总距离百分比(象限百分比)明显减少;空间探索试验中,模型组大鼠跨越原平台位置的次数比其他各组明显减少,大鼠在实验平台象限的游泳距离占游泳总距离百分比(象限百分比)亦明显减少,与正常组及假手术组比较,有显著性差异(P<0.01)。说明模型组大鼠学习记忆能力受到严重损害,双侧海马一次性注射Aβ25-35制备AD模型成功。对AD大鼠采用艾灸治疗后,定位航行试验中,大鼠5天平均潜伏期和后3天平均潜伏期均明显缩短;空间探索试验中,大鼠跨越原平台位置的次数明显增多;在实验平台象限的游泳距离占游泳总距离百分比(象限百分比)明显增高,与模型组比较,经统计学分析,有显著性差异(P<0.01)。说明艾灸对AD模型大鼠的学习记忆功能具有明显改善作用,艾灸疗法是治疗学习认知功能障碍的有效方法之一,可广泛运用于临床。(2)HE染色观察结果显示,模型组大鼠海马CA1区神经细胞数量较正常组和假手术组明显减少,神经细胞受损缺失,细胞核固缩,核仁欠清晰,部分神经细胞呈现出月牙型、多齿形等凋亡形态。运用艾条温和灸“肾俞”、“足三里”、“百会”治疗后,大鼠海马CA1区神经细胞核固缩现象明显改善,形态较规则,排列较整齐。透射电镜观察结果显示,Aβ在大鼠脑内能引起海马CA1区神经细胞的退行性改变,神经元体积缩小,细胞核形态不规则,细胞浆和细胞器密度增高,细胞器结构受损,显示不清,线粒体肿胀,基质清淡、有空泡,数目减少,还可见到线粒体嵴呈畸形样改变,内质网扩张,脂褐素沉积增多。运用艾灸治疗后,大鼠海马CA1区神经细胞水肿较模型组明显减轻,内质网扩张及线粒体肿胀明显改善,高尔基体、线粒体、核糖体数目较模型组明显增多。表明艾灸治疗可抑制注射Aβ导致的大鼠海马区神经细胞损伤变性,促进神经细胞的修复,艾灸对AD模型大鼠海马神经细胞的退行性改变有明显改善作用。(3)模型组大鼠海马区p-JNK、Bax、Caspase-3阳性神经元计数较正常组、假手术组显著升高,Bcl-2阳性神经元计数则较正常组、假手术组显著降低,经统计学分析,均具有显著性差异(P<0.01);艾灸组大鼠海马区p-JNK、Bax、Caspase-3较模型组表达明显下降,Bcl-2阳性神经元计数则较模型组明显升高,经统计学分析,均具有显著性差异(P<0.01)。结论(1)海马区注射Aβ25-35可以激活JNK信号转导途径,JNK的激活导致促凋亡蛋白Bax释放增多,抗凋亡蛋白Bcl-2释放减少,引起了Caspase级联反应,进而活化细胞凋亡的关键蛋白酶Caspase-3,启动了依赖Caspase通路的凋亡程序,从而诱导AD大鼠脑内神经元的退行性改变,引起大鼠学习记忆障碍。(2)艾灸治疗可引起p-JNK、Bax、Caspase-3在大鼠海马区的表达明显减少,Bcl-2的表达明显增多,可抑制注射Aβ导致的大鼠海马区神经细胞损伤变性,促进神经细胞的修复,艾灸对AD模型大鼠海马神经细胞的退行性改变有明显改善作用。(3)艾灸治疗AD的作用机制,可能是通过抑制JNK信号通路,减轻促凋亡蛋白Bax、Caspase-3的释放,促进抗凋亡蛋白Bcl-2的产生,从而抑制脑内神经细胞的凋亡,减少神经元的变性丢失,进而改善Aβ所致的大鼠学习记忆障碍。
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