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[目的]:验证咖啡因对实验性变态反应性脑脊髓炎(experimentalautoimmuneencephalomyelitis,EAE)保护作用,并探讨咖啡因干预EAE的可能机制。
[方法]:采用药理学和神经生物学方法。(1)实验分组:雌性Wistar大鼠40只(140~160g)随机分成4组:①CFA对照组(Control组,n=10只),②经典EAE组(EAE组,n=10只),③咖啡因10mg/kg组(CAF10组,n=10只),④咖啡因30mg/kg组(CAF30组,n=10只)。抗原致敏前一周,CAF10组和CAF30组开始分别按10mg/kg.d和30mg/kg.d饮用咖啡因,其余各组正常饮水。EAE组、CAF10组、CAF30组Wistar大鼠四肢足垫皮下注射0.4ml的豚鼠脊髓匀浆(guineapigspinalcordhomogenate,GPSCH)和完全弗氏佐剂(completeFreud’sadjuvant,CFA)制成的抗原乳剂,免疫诱导EAE模型。Control组四肢足垫皮下注射0.4ml的生理盐水和CFA制成的混合乳剂。GPSCH-CFA免疫当日定为第0天。所有大鼠分别于0、48h腹股沟皮下注射百日咳疫苗0.1ml(1×109菌体)。(2)观察指标:每日观察并记录动物体重及行为学的变化两次。观察咖啡因对实验动物的EAE发病率、神经功能缺损评分的影响。致敏后第20天处死动物,取胸髓、腰髓、大脑和脑干以4%多聚甲醛固定,送做病理学检查,应用苏木素-伊红和Kluver&Barrera髓鞘染色方法观察实验动物中枢神经系统(centrolnervoussystem,CNS)病理变化;采用逆转录-聚合酶链反应(reversetranscriptasepolymerasechainreaction,RT-PCR)法检测颈髓干扰素-γ(interferon-γ,IFN-γ)、白介素-10(interleukin-10,IL-10)、转化生长因子β1(transforminggrowthfactorβ1,TGF-B1)和腺苷A1、A2A受体mRNA的表达。
[结果]:
(1)行为学观察:EAE大鼠于免疫后11天开始陆续发病,12-15天为发病高峰期。EAE组平均潜伏期为12.00±0.53天,与EAE组相比,CAF10mg/kg组(14.67±0.88天)和CAF30mg/kg组(14.50±1.04天)潜伏期明显延长,均有统计学意义(P<0.05)。患病大鼠发病前2-3天出现进食减少、体重下降、活动减少,继而出现尾巴无力、远端下垂、瘫痪,随后出现步态蹒跚、跛行、后肢无力、瘫痪等症状,多伴有大小便失禁,严重者累及前肢,部分出现肢体瘫痪而不伴尾巴瘫痪。EAE组发病率8/10,CAFlomg/kg组和CAF30mg/kg组发病率为4/10,与EAE组相比有降低趋势,但无统计学差异。EAE组最大症状评分达3.63±0.18,CAF10mg/kg组(2.67±0.33)明显低于EAE组,有统计学意义(P<0.05)。Control组大鼠体重持续增加,也未见尾巴无力、下垂、麻痹和后肢无力、麻痹等异常。
(2)病理学改变:EAE组的脑、脊髓实质内有大量炎性细胞浸润(以淋巴细胞为主),神经细胞肿胀、变性、坏死,胶质细胞增生,典型者可见血管套形成、噬神经现象。其中以脑干、脊髓处病理改变最为明显。Kluver&Barrera髓鞘染色可见广泛的神经髓鞘变性、脱失。CAF10mg/kg和CAF30mg/kg组炎细胞浸润和髓鞘变性、脱失程度比EAE组减轻。
(3)RT-PCR检测:①CD4+T型细胞因子:EAE组大鼠颈髓内的IFN-γ、IL-10、TGF-β1的mRNA表达比Control组大鼠升高;CAF10组和CAF30组表达的Th1型细胞因子IFN-γ比EAE组明显下降(P<0.05),Treg型细胞因子TGF-β1的mRNA表达比EAE组升高(P<0.05)。②A1、A2A腺苷受体:A1受体的mRNA水平在EAE组大鼠颈髓内比Control组大鼠下调,该受体在CAF10组和CAF30组内比EAE组明显上调,且有显著统计学意义(P<0.01);EAE组大鼠颈髓内的A2A受体比Control组大鼠稍有上调,同EAE组相比,该受体在CAF10组和CAF30组内略有上升,但无统计学意义。
[结论]:
(1)低剂量的咖啡因(10mg/kg和30mg/kg)慢性处理能减轻EAE病情。
(2)EAE发病与腺苷受体有联系:EAE大鼠颈髓内A1腺苷受体(adenosineA1receptor,A1AR)的表达比正常大鼠明显下调。
(3)A1和A2A受体非选择性拮抗剂咖啡因可能是通过上调A1AR,伴随着下调促炎细胞因子IFN-γ和上调抑炎细胞因子TGF-β1而发挥抑制/逆转EAE病情的作用。