美金刚对戊四氮致痫大鼠海马SOD、MDA、NO的影响

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  摘要:目的:建立戊四氮(Pentylenetetrazol,PTZ)点燃癫痫大鼠模型,观察大鼠行为学改变,了解美金刚(MMT)对点燃癫痫大鼠的干预作用,并探讨其干预机制,为拓展美金刚的临床应用提供实验依据。方法:健康21日龄Sprague-Dawley大鼠(简称SD大鼠)随机分成5组,每组确保8只:①正常NS对照组(Normal saline,NS+NS组);②PTZ+5%乙醇7天(day,d)组;③PTZ+5%乙醇14d组;④PTZ+MMT7d组;⑤PTZ+MMTl4d组。观察点燃及治疗过程中各组大鼠的发作情况,通过黄嘌呤氧化酶法测定SOD,硫代巴比妥酸(TBA)法测MDA含量,硝酸还原法测定NO水平。结果: 1.行为学变化:PTZ点燃后,PTZ点燃各组大鼠均有自发性的痫性发作,及时给予MMT治疗后,痫性发作次数明显减少(p<0.05),而MMT治疗7d与14d组大鼠痫性发作次数相互比较无统计学意义(p>0.05)。2.SOD、MDA、NO表达:2.1黄嘌呤氧化酶法测定超氧化物歧化酶(SOD):PTZ点燃组大鼠SOD水平明显下降,与正常对照组比较(p<0.05),MMT治疗组高于点燃组(p<0.05),但仍差于正常对照组(p<0.05),MMT治疗7d与14d组相互比较无统计学意义(p>0.05)。2.2硫代巴比妥酸(TBA)法测丙二醛(MDA)含量:PTZ点燃组大鼠MDA水平明显上升,与正常对照组比较(p<0.05),MMT治疗组低于点燃组(p<0.05),但仍高于正常对照组(p<0.05), MMT治疗7d与14d组相互比较无统计学意义(p>0.05)。2.3硝酸还原法测定一氧化氮(NO)水平:PTZ点燃组大鼠NO水平明显上升,与正常对照组比较(p<0.05),MMT治疗组低于点燃组(p<0.05),但仍高于正常对照组(p<0.05), MMT治疗7d与14d组相互比较无统计学意义(p>0.05)。结论:MMT改善点燃癫痫大鼠认知功能可能与减少或阻断SOD消耗及抑制NO、MDA的生成有关。
  关键词:美金刚 点燃癫痫模型 超氧化物歧化酶 丙二醛 一氧化氮
  癫痫是由多种原因引起的脑功能障碍综合征,是脑细胞群异常的超同步化放电引起的突发性、暂时性、发作性脑功能紊乱[1]。癫痫患者约有30-50%可伴有不同程度的学习记忆减退、注意力分散以至社会适应能力下降等认知功能障碍,直接影响患者的生活质量[2]。因此,研究癫痫造成记忆障碍的机制和筛选治疗这种学习记忆障碍的药物较为迫切。美金刚是一种非竞争性、低亲和力的NMDA受体拮抗剂,能阻断谷氨酸的兴奋毒性而不会妨碍其参与正常学习和记忆的生理作用[3]。但对美金刚在癫痫后认知功能损害中的作用及其机制研究较少。美金刚通过什么机制抑制癫痫发作、改善记忆,对这个问题的结论还不一致。对此,我们不妨进一步探讨美金刚对于改善戊四氮致癫痫大鼠空间记忆的作用及其机制,这将对癫痫及癫痫导致的空间记忆能力降低的临床治疗有很好的指导作用。
  1.材料和方法
  1.1 21日龄健康雄性SD大鼠,体重40-55g,购于河北医科大学实验动物中心。所有大鼠均在同一实验室和动物中心操作喂养,以保持喂养、光照、噪音条件相同,减少外界造成的差异。先用Y-型电迷宫初步筛选出健康的21日龄SD雄性大鼠,随机分为5组,每组确保8只大鼠:①正常NS对照组(Normal saline,NS+NS组);②PTz+5%乙醇7天(day,d)组;③PTz+5%乙醇14d组;④PTZ+MMT7d组;⑤PTZ+MMTl4d组。除了正常对照组,其余4组首先进行点燃模型的制备,腹腔注射无菌生理盐水配置的10mg/ml PTZ溶液(35mg/kg.d),容积为0.03ml/kg,正常对照组注射等体积生理盐水。造模成功后分别给予5%乙醇、MMT7d、MMT14d不同疗程的治疗。MMT采用腹腔注射(10m/kg)。
  1.2点燃癫痫模型的建立
  采用文献[4]的方法,用PTZ亚惊厥剂量(35mg/kg.d),腹腔注射,每天1次,连续注射28 d。停药l周后,再用相同剂量的PTZ测试。癫痫发作行为按Racine标准分为6级[5],即0级:未发作;I级:头面部抽搐;II级:肌阵挛、跳起,但无直立;III级:肌阵挛,双前肢抬起伴有直立;Ⅳ级:强直一阵挛性惊厥;V级:全身强直一阵挛性惊厥伴有翻滚、跌倒。凡显示连续5次2级以上惊厥的大鼠,被认为达到点燃标准。未达到点燃标准与死亡者均被剔除。
  1.3 行为学观察
  在动物模型建立的5周(w)内及治疗的1W及2w内,每天观察各组动物上午、下午各2 h(8:00-~10:00,14:00--16:00),记录每组大鼠发作的次数、点燃时间、点燃率、死亡率。
  1.4 SOD MDA NO的测定
  严格按照试剂盒要求配制各种试剂。将脑组织匀浆在低速离心机上1000r/min离心10分钟,取上清液采用硝酸还原法采用721分光光度计在波长550nm测各吸光光度值,计算NO水平,4000r/min离心10分钟取上清液采用黄嘌呤氧化酶法及硫代巴比妥酸法分别在波长550nm 595nm处测各标本吸光度值,用公式计算SOD活力及MDA水平。
  2.结果
  1  慢性点燃癫痫SD大鼠行为学观察
  在SD大鼠点燃模型建立的5周(w)内及治疗的lW及2w内,每天上午、下午各2 h观察各组大鼠的活动状态,并记录其发作的次数。实验发现各点燃模型组大鼠在腹腔注射PTZ10d左右大鼠逐渐有兴奋性增高的表现,陆续出现程度不等的反复痫性发作,表现为凝视、头面部抽搐、肌阵挛、奔跑跳起,根据Racine判断标准为I-III级,以后发作级别逐渐增加至V级,表现为全身肌阵挛、全身强直一阵挛性发作、跌倒、翻滚等。大鼠的痫性发作基本上在每次腹腔注射PTZ后4-6min出现,一般在10min左右达到高峰,高峰过后时而表现安静,时而有阵发性阵挛,一般30min后少数有抽搐发作。连续注射28d后除了有3只大鼠(1只在PTZ注射14天,2只在PTZ注射20天时,均出现V级惊厥发作并呈持续状态而死亡)死亡外,其余全部达到点燃标准。停药1w后再次用PTZ诱导,除NS对照组外,所有PTZ点燃大鼠均可以出现III级以上发作。进一步统计分析,表l表明各点燃模型组大鼠在点燃过程中平均点燃时间、癫痫发作次数上无明显差别(p>0.05),而MMT治疗7d和14d两组大鼠癫痫发作的次数较单纯PTZ点燃对照组明显减少,差异有统计学意义(p<0.05),但MMT治疗7d与14d组间进行比较,其癫痫发作次数差异无统计学意义(p>0.05)(表1)。   表1   各组大鼠点燃时间及治疗前后痫性发作平均发作次数的比较(x士s,n=8)
  表示四组两两比较p>0.05,★与5%乙醇7d组比较p<0.05,#与5%乙醇14d组比较p<0.05,﹡与MMT7d组比较p>0.05。
  2 SOD、MDA、NO表达:
  2.1 SOD活力变化:
  SOD活力在癫痫点燃后明显降低,治疗前PTZ点燃各组与正常NS对照组相比,大鼠SOD活力明显减低(p<0.05),而点燃各组之间没有明显差异(p>0.05);MMT治疗7d和14d组与相对应的单纯PTZ点燃对照7d和14d组相互比较,SOD活力明显升高,差异有统计学意义(p<0.05),而MMT治疗7d与14d组相比,SOD活力无明显差异(p>0.05)。
  表2   各组大鼠治疗前后SOD活力变化
  注:#与造模四组比较p<0.05,而造模各组两两比较p>0.05,★与5%乙醇7d组比较p<0.05,△与5%乙醇14d组比较p<0.05,▲与MMT7d组比较p>0.05。
  2.2 海马组织MDA含量变化:MDA在癫痫点燃后明显升高,治疗前PTZ点燃各组与正常NS对照组相比,大鼠海马组织MDA含量明显升高 (p<0.05),而点燃各组之间没有明显差异(p>0.05);MMT治疗7d和14d组与相对应的单纯PTZ点燃对照7d和14d组相互比较,MDA含量明显升高,差异有统计学意义(p<0.05),而MMT治疗7d与14d组相比,MMT含量无明显差异(p>0.05)。
  表3 各组大鼠治疗前后MDA的变化
  注:#与造模四组比较p<0.05,而造模各组两两比较p>0.05,★与5%乙醇7d组比较p<0.05,△与5%乙醇14d组比较p<0.05,▲与MMT7d组比较p>0.05
  2.3海马组织NO含量变化:NO含量在癫痫点燃后明显升高,治疗前PTZ点燃各组与正常NS对照组相比,大鼠海马组织NO含量明显升高 (p<0.05),而点燃各组之间没有明显差异(p>0.05);MMT治疗7d和14d组与相对应的单纯PTZ点燃对照7d和14d组相互比较,NO含量明显升高,差异有统计学意义(p<0.05),而MMT治疗7d与14d组相比,NO含量无明显差异(p>0.05)。
  表4   各组大鼠治疗前后NO含量的变化
  注:#与造模四组比较p<0.05,而造模各组两两比较p>0.05,★与5%乙醇7d组比较p<0.05,△与5%乙醇14d组比较p<0.05,▲与MMT7d组比较p>0.05
  3.讨论
   临床研究发现,反复的癫痫发作能够引起患者认知功能改变[6,7]。本实验选择的药物为MMT,MMT是一种非竞争性、低亲和力的NMDA受体拮抗剂,具有缺血缺氧的脑保护作用,能阻断谷氨酸的兴奋毒性而不会妨碍其参与正常学习和记忆的生理作用。MMT治疗癫痫导致的认知功能障碍是有效的,本文从神经递质的角度观察了MMT改善认知功能的基础机制之一即可能与减少SOD消耗及抑制NO、MDA的大量生成有关。一般认为NO在癫痫中的作用存在量效关系,在低量时NO有抗痫作用,在高量时NO有致痫作用,但其剂量的分界标准尚无定论。潘云曦[8]等报道在癫痫发作时,SOD活力下降,发作刚停止时则有明显升高。SOD活力/NO含量比值在癫痫发作时有明显下降,而癫痫发作刚停止时又有升高。说明NO在癫痫中的作用与SOD活力明显相关,SOD活力低时,NO以氧化态NO-存在,具有致痫作用;SOD活力高时,NO以还原态NO+存在,具有抗痫作用。 丙二醛(Malondialdehyde,MDA)与癫痫超氧化物歧化酶(SOD)和谷光甘肽过氧化物酶(GSH-Px)均是重要的抗氧化酶,其活力可反映集体清除自由基的能力。而MDA是体内过氧化作用的最终产物,其含量高低间接反映机体细胞受自由基攻击的严重程度。MDA能带着原自由基的损伤潜能,从它生成的部位扩散到其他细胞成分,甚至能从细胞逸出,带着自由基的损伤潜能到其他细胞,引起细胞损伤。张洪燕[9]等动物实验发现,大鼠癫痫发作后,其海马、皮层、下丘脑及垂体的SOD活性明显下降,而MDA含量却升高;随癫痫发作次数增加,这种变化更加显著。推测,癫痫发作后,因脑内缺氧、脂质过氧化作用加强所致。提示癫痫发作可使脑抗氧化能力降低。本实验研究发现,点燃组大鼠SOD大量消耗及NO、MDA大量生成较正常对照组比较明显(p<0.05),经MMT治疗后,MMT治疗7d和14d组大鼠的海马SOD水平升高,NO、MDA水平减低明显,与点燃组比较有明显差别(p<0.05)。从神经递质角度认识MMT改善认知功能障碍的可能机制之一可能阻断SOD的大量消耗,抑制NO、MDA的生成有关,从而为MMT进一步应用于临床提供实验理论依据。然而本实验并没有显示出MMT14d疗程比7d疗程有明显的疗效优势,因此达至MMT最大疗效的疗程及其机制尚需进一步研究。
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