电针对老年痴呆大鼠海马N—甲基—D—天冬氨酸受体1 mRNA的影响

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  摘要:目的 观察电针对老年痴呆(AD)模型大鼠海马N-甲基-D-天冬氨酸受体1(NMDAR1)mRNA的影响,探讨其作用机制。方法 将SD大鼠按随机数字表分为4组,即正常组、假手术组、模型组、电针组,每组10只。采用双侧海马一次性注射聚集态Aβ25-35制备AD大鼠模型,电针组选取双侧“肾俞”、“内关”和“大椎”,接G6805-Ⅱ型电针治疗仪,选用2 Hz连续波,强度为1 mA,通电20 min,每日1次,每周6次,共治疗2周。采用原位杂交法检测各组大鼠海马NMDAR1 mRNA的变化,并分析电针对其的影响。结果 模型组大鼠海马CA1、CA3区NMDAR1 mRNA阳性细胞平均灰度值与假手术组相比显著升高(P<0.01)。电针组大鼠海马CA1、CA3区NMDAR1 mRNA阳性细胞平均灰度值与模型组相比明显降低(P<0.01)。结论 电针可能通过上调NMDAR1 mRNA的表达,充分活化NMDAR,加强长时程增强效应,从而改善AD大鼠的学习记忆能力。
  关键词:电针;老年痴呆;海马;N-甲基-D-天冬氨酸受体1 mRNA;大鼠
  中图分类号:R245.1 文献标识码:A 文章编号:1005-5304(2012)08-0038-03
  N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDAR)是谷氨酸(Glu)受体中研究最广泛和了解最多的受体。NMDAR最重要的功能之一就是调控突触可塑性,NMDAR通道的开放就是学习,记忆就是使这种通道的开放得以保持[1]。其中,NR1亚基是脑内NMDAR的共有亚基[2]。本实验通过观察电针对老年痴呆(AD)模型大鼠海马NMDAR1mRNA的影响,探讨电针改善AD学习记忆障碍的分子机制。
  1 材料与方法
  1.1 动物与分组
  12月龄清洁级SD大鼠,50只,雌雄各半,体质量(400±50)g,同济医学院实验动物中心提供,合格证号:SCXR(鄂)2009- 0007。所有大鼠提前1周运到实验室,安静清洁环境下分笼饲养,温度控制在(22±2)℃,相对湿度60%,定时给以清洁饮水和饲料。经Y型水迷宫筛选[3],淘汰反应过于迟钝或特别敏感的大鼠,再从中选取40只,按随机数字表分为4组,即正常组、假手术组、模型组、电针组,每组10只。
  1.2 主要仪器与试剂
  WDT-Ⅱ型微电极推进器脑立体定位仪(西安西北光电仪器厂),牙科钻(成都康发医疗器械有限公司),Y-型水迷宫(中国医学科学院药物所),HPIAS-2000型全自动医学彩色图像分析系统(同济千屏影像公司),G6805-Ⅱ型电针治疗仪(上海医疗器械厂),日产Olympus光学显微镜。Aβ25-35(瑞士Alexis公司),NMDAR1 mRNA地高辛标记探针(北京博奥森生物技术有限公司),原位杂交试剂盒(武汉博士德生物工程有限公司),多聚甲醛、水合氯醛、生理盐水等均为国产分析纯。
  1.3 模型制备
  按说明书将Aβ25-35溶于灭菌生理盐水中,稀释为10 ?g/?L,密封后置于37 ℃培养箱中孵育1周,老化成具有毒性的聚集状态,4 ℃冰箱保存备用。在脑立体定位仪下,大鼠双侧海马一次性注射聚集态Aβ25-35制作AD模型[4]。大鼠称重,以10%水合氯醛(400 mg/kg)腹腔注射麻醉后固定于脑立体定位仪上(使鼠头牢固、水平固定),常规暴露前囟。定位海马区[5](前囟后3.5 mm,旁开2 mm,脑膜表面下2.7 mm),钻孔,1 ?L微量进样器垂直进针,缓慢将聚集态Aβ25-35注入,每侧1 ?L (10 ?g/?L),注射速度0.2 ?L/min,留针15 min,缓慢撤针,使Aβ25-35充分浸润局部组织。造模完成后第15日,对大鼠再次进行Y型水迷宫筛选,凡15次测试中正确次数较造模前下降1/3者为造模成功。只有模型成功者才进入下一步实验,若出现死亡或不符合条件的大鼠则予以剔除,并遵循随机原则补齐动物。
  1.4 干预方法
  造模成功后第2日开始,电针组参照文献[6]定取双侧“肾俞”穴(直刺5 mm)、双侧“内关”(斜刺4 mm)、“大椎”(斜刺5 mm),选用28号1寸华佗牌无菌毫针,同侧“肾俞”、“内关”为一对电极(其中肾俞接负极,内关接正极),接G6805-Ⅱ型电针治疗仪,选用2 Hz连续波,强度为1 mA,通电20 min,每日1次,每周6次,共治疗2周。模型组与电针组同时给予抓取、固定等刺激。假手术组:双侧海马注射等量生理盐水,余同模型组。正常组:正常饮食,不做任何处理。实验过程中的动物饲养及取材均遵守实验动物管理和保护的有关规定。
  1.5 标本制备及指标检测
  完成行为学检测后第2日,每组大鼠用10%水合氯醛(400 mg/kg)麻醉,常规多聚甲醛固定,脱水,石蜡包埋,蜡块连续冠状切片,片厚5 μm,每隔5张取1张切片,在温水中充分展开,贴片。其中每个蜡块各取3张进行染色。
  NMDAR1 mRNA的检测采用原位杂交法。具体步骤如下:石蜡切片经常规二甲苯脱蜡,梯度酒精脱水。30%H2O2 1份+蒸馏水10份混合,室温10 min以灭活内源性酶,蒸馏水洗3次。切片上滴加3%柠檬酸新鲜稀释的胃蛋白酶(1 mL 3%柠檬酸加2滴浓缩型胃蛋白酶),混匀,37 ℃消化30 min。后固定,固定液为1%多聚甲醛/0.1 mol/L的PBS(pH 7.2~7.6),含有1/1 000的DEPC,室温固定10 min,蒸馏水洗涤3次。预杂交:干的杂交盒底部加20%甘油20 mL以保持湿度,按每张切片20 ?L加预杂交液。恒温箱38~41 ℃ 6 h,吸取多余液体,不洗。杂交:按每张切片20 ?L杂交液,加在切片上,保护膜覆盖,恒温箱38~41 ℃杂交过夜。滴加封闭液,37 ℃、30 min,甩去多余液体。滴加生物素化鼠抗地高辛,37 ℃、60 min。原位杂交用PBS洗5 min×4次。滴加SABC(1∶300),37 ℃、20 min,PBS洗5 min×3次。滴加生物素化过氧化物酶,37 ℃、20 min,PBS洗5 min×4次。镜下控制DAB显色,苏木素复染,充分水洗。酒精脱水,二甲苯透明,封片。并用2 ?g/mL RNA酶A预处理切片,利用不含探针的预杂交液代替探针杂交作为对照试验。NMDAR1 mRNA、地高辛标记探针序列:5’-TCCTGCAGGTTCTTCCTCC ACACGTTCACG- 3’。NMDAR1 mRNA的表达采用HPIAS-2000型全自动医学彩色图像分析系统对染色强度进行半定量分析,于物镜40倍下,每张切片选取海马CA1、CA3区各3个视野,测定其阳性细胞的灰度值,计算其均值,再求出每组标本的平均灰度值。灰度值低,说明透光度低,染色强度高。   1.6 统计学方法
  采用SPSS11.0软件统计分析,所有数据均以—x±s表示,采用方差分析,P<0.05为差异有统计学意义。
  2 结果
  2.1 电针对大鼠海马N-甲基-D-天冬氨酸受体1 mRNA表达的影响
  2.2 各组大鼠病理变化
  镜下可见,NMDAR1 mRNA阳性细胞胞浆深染,杂交反应产物为棕褐色颗粒状。RNA酶A预处理切片和无探针的预杂交切片未见任何特异性着色。正常组及假手术组海马CA1区NMDAR1 mRNA阳性细胞成层排列,在辐射层和腔隙分子层可见大量平行排列的阳性树突纵断面,与假手术组比较,模型组NMDAR1 mRNA的阳性表达明显减弱,着色淡,呈极微弱阳性表达。经电针干预后,NMDAR1 mRNA的阳性表达显著增强。在CA3区,正常组及假手术组海马细胞各层均可见NMDAR1 mRNA阳性产物分布,棕褐色颗粒较为致密,模型组阳性产物呈微弱表达,而电针组阳性产物较模型组明显增强。经图像分析,模型组大鼠海马CA1、CA3区NMDAR1 mRNA阳性细胞平均灰度值与假手术组相比明显升高(P<0.01)。电针组大鼠海马CA1、CA3区NMDAR1 mRNA阳性细胞平均灰度值与模型组相比明显降低(P<0.01)。见图1、图2。
  3 讨论
  AD属于中医学“呆病”范畴。本病起病缓慢,临床表现纷繁多样,四诊八纲见证并不突出,辨证论治难度较大。正如张景岳在《景岳全书·杂证谟》中所言:“其证千奇百怪,无所不至……变易不常。”但总以呆傻愚笨为其特征。其中记忆力减退往往是最早出现的症状。目前比较一致的观点是,AD为本虚标实之证,其“虚”以肾(脑)虚为根本,其“实”是在脏虚的基础上,产生气滞、血瘀、痰浊等,痹阻脑络,导致神失所用。一虚一实互为因果,形成恶性循环,以致病程缠绵,见症多端。神机失用是其发病的关键。
  肾俞是肾气输注于背腰部的腧穴,内应命门,借足太阳膀胱经“上额,交巅……从巅入络脑……络肾”、“肾俞二穴……先天之真源,本牢则不死(《扁鹊心书》)”。故取肾俞可针对AD之本虚,补肾生髓益智。国外研究表明,电针肾俞能改善衰老大鼠的学习记忆能力[7]。“心者,五脏六腑之大主也,精神之所舍也(《灵枢·邪》)”,精神、情志活动虽分属于五脏,然最终受控于心,心主宰着人的情志活动。流行病学调查表明,心肾功能的失调与AD的关系更为明显,其中涉及肾的频次最高(占87.76%),其次为心(71.94%)[8]。内关为手厥阴心包经之络穴,心包代心受邪,为治疗神志异常之首选穴。丁氏等[9]比较电针内关穴位组和外关穴位组在治疗脑损害认知障碍上的差异,结果内关穴位组明显优于外关穴位组(P<0.05)。大椎穴属督脉,在第七颈椎棘突下,位近脑部。而督脉是与脑联系最直接、最密切的经脉,还联系心、肾二脏。我们前期研究表明,三穴相配伍的穴位组合可以明显提高AD大鼠的学习记忆能力[10-11]。
  NMDAR是由NR1、NR2、NR3组成的异聚体,广泛分布于中枢,在大脑皮层、海马、纹状体、杏仁体密度最高,这些区域同时也是脑内易损区。NMDAR最重要的功能就是调控突触可塑性,以及成为皮层和海马神经元长时程增强效应(LTP)的中心环节,构成学习记忆的分子基础[12]。其中,NR1亚单位对NMDAR通道功能是必须的。徐氏等[13]探讨大鼠海马NMDA受体NR1亚单位蛋白表达水平与学习记忆的关系,结果空间学习能力强组大鼠海马NR1亚单位蛋白含量比弱组高45.4%(P<0.05)。商氏等[14]的研究表明,Aβ注入大鼠海马建立大鼠AD模型2 周后,LTP检测的结果与NMDAR mRNA的表达呈正相关,表明Aβ可能通过降低NMDAR的活化状态,导致大鼠海马LTP降低,造成AD学习记忆障碍。
  本实验结果显示,模型组大鼠海马NMDAR1 mRNA的表达明显减弱。我们推测其原因一方面是Aβ25-35诱导神经元凋亡,导致海马区神经细胞丢失[15];另一方面,在存活的神经细胞内, Aβ25-35使海马神经元功能受损,NMDAR基因的转录功能下降,从而影响受体的合成,导致LTP难以维持,表现出认知障碍。而电针通过某些因子或途径激活了NMDAR1 mRNA的转录和蛋白翻译过程,从而合成新的受体分子,以维持长时程增强效应形成的结构基础,从而适应了学习记忆功能的需要。
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  (收稿日期:2012-02-10,编辑:华强)
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