创伤性脑损伤(TBI)是临床脑外科常见的疾病之一,据WHO估计,全世界每年有多万人死于TBI,其占所有死亡人数的9%,是艾滋病、肺结核和疟疾所致死亡人数的1.7倍。TBI主要以神经细胞丢失为特征,从而导致认知功能改变以及残疾的发生。如何保护神经细胞免于凋亡以及替代缺失的神经细胞,一直是研究的热点和难点。
本研究旨在探讨白果内酯对大鼠TBI的神经保护作用及可能机制,为白果内酯应用于治疗TBI提供理论以及实验参考依据。
材料与方法
将36只~gSD大鼠按数字随机表法分为假手术组、溶剂组以及白果内酯组各12只。假手术组大鼠只开颅,不制备TBI模型;溶剂组及白果内酯组大鼠应用液压损伤装置制备TBI模型。所有大鼠术后腹腔注射5-溴脱氧尿苷(BrdU)以标记新生神经元,溶剂组及白果内酯组大鼠尾静脉分别注射溶剂、白果内酯。
术后1、3、7和14d尾静脉抽血,检测血清丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)水平。术后第15d所有大鼠进行连续5d的Morris水迷宫试验观察大鼠认知功能情况,然后应用TUNEL法检测损伤区细胞凋亡情况,应用神经元核抗原(NeuN)/BrdU免疫荧光双标检测损伤区皮质新生成熟神经元情况,应用Westernblot检测海马组织中双皮质素(DCX)蛋白情况。
结果
1.血清MDA水平
溶剂组和白果内酯组大鼠血清MDA水平术后1、3d升高,均高于假手术组(P<0.05);7、14d回落,溶剂组仍高于假手术组(P<0.05),白果内酯组回落至与假手术组相近水平(P>0.05)。见表1。
2.血清SOD水平
溶剂组和白果内酯组大鼠血清SOD水平术后1、3d下降,均低于假手术组(P<0.05);7、14d回升,溶剂组仍低于假手术组(P<0.05),白果内酯组回升至与假手术组相近水平(P>0.05)。见表2。
3.大鼠水迷宫试验学习记忆情况
与假手术组比较,溶剂组大鼠定位巡航试验的逃避潜伏期明显延长,白果内酯组大鼠逃避潜伏期也有所延长,但是短于溶剂组(P<0.05)(图1);与假手术组比较,溶剂组大鼠空间探索试验的平台跨越次数明显减少,白果内酯组大鼠平台跨越次数也有所减少,但是多于溶剂组(P<0.05)(图2)。见表3。
4.大鼠皮质细胞凋亡情况
假手术组大鼠皮质未见到凋亡细胞,溶剂组大鼠损伤区皮质可见较多的凋亡细胞,白果内酯组大鼠损伤区皮质凋亡细胞明显少于溶剂组(P<0.05)。见图3。
5.大鼠皮质新生成熟神经元情况
假手术组大鼠皮质未见到、溶剂组见到少量NeuN+/BrdU+双标阳性新生成熟神经元,白果内酯组大鼠损伤区皮质可见到较多NeuN+/BrdU+双标阳性新生成熟神经元,明显多于溶剂组(P<0.05)。见图4。
6.海马DCX蛋白表达水平情况
与假手术组大鼠比较,溶剂组大鼠海马组织DCX蛋白表达明显减少,白果内酯组大鼠海马组织DCX蛋白表达也有所减少,但是明显多于溶剂组(P<0.05)。见图5。
讨论
成年哺乳动物中枢神经系统内也存在内源性的神经发生现象,这一观点已经得到共识。目前认为成年哺乳动物中枢神经系统中内源性的神经发生现象主要在脑室室下带以及海马齿状回颗粒下层。海马齿状回颗粒下层的神经发生与学习记忆功能密切相关。随着研究的深入,发现损伤区的皮质也有神经发生现象,这一现象不但在缺血性脑损伤区域被观察到,在TBI脑损伤区也被观察到。
目前认为损伤区皮质的神经发生来源主要有两个,一个是邻近的脑室室下带区域的神经干细胞迁移至损伤区,另一个是损伤区的胶质细胞激活,恢复神经干细胞特性,主要是其中的放射状胶质细胞。但是在无外在干预因素的情况下,损伤区皮质的神经发生能力有限。如何提高内源性的神经发生以促进TBI的治疗,成为一种潜在的新治疗思路。因此本研究应用白果内酯治疗TBI大鼠以观察其促进内源性神经发生以及认知功能恢复情况。
本研究主要观察大鼠学习记忆认知功能情况,因此大鼠TBI模型的损伤区域选择在大鼠海马上方的皮质区域,此区域损伤对大鼠肢体运动功能无影响。
在造模成功的基础上,本研究首先观察了大鼠学习记忆情况。水迷宫试验结果提示TBI大鼠学习记忆功能下降,应用白果内酯治疗,能够提高TBI大鼠学习记忆功能。
研究同时观察了白果内酯的抗氧化作用,主要的指标是血清中的MDA及SOD。MDA是脂质氧化产物,其水平增高说明体内氧化水平增高;SOD是抗氧化的主要酶,其水平代表了体内抗氧化能力。研究结果提示TBI后大鼠处于氧化应激状态,而白果内酯具有抗氧化作用,降低大鼠氧化应激水平,对神经细胞有保护作用,这与其他学者研究的结果基本一致。
本研究应用TUNEL法观察了皮质的细胞凋亡情况,结果提示,白果内酯能够一定程度保护TBI大鼠损伤皮质细胞免于凋亡。
上述结果说明白果内酯对TBI具有神经保护作用,那么其对内源性的神经发生有何影响呢?首先,应用NeuN/BrdU免疫荧光双标来检测损伤区皮质新生成熟神经元的情况。NeuN是成熟神经元核抗原标记物之一,BrdU是细胞增殖时期标志物之一,两者双标阳性说明是新生的成熟神经元。研究结果提示,白果内酯能够促进TBI后损伤皮质神经元的再生。此外,应用Westernblot检测大鼠海马组织中DCX蛋白表达量,DCX是神经元微管结合蛋白,仅出现在神经元前体细胞中。结果提示,TBI后海马组织中新生神经元前体细胞减少,应用白果内酯治疗后,能够明显促进TBI后海马组织中新生神经元前体细胞的发生。
综上所述,白果内酯能够降低TBI大鼠体内氧化应激水平,保护神经细胞免于凋亡,而且能够促进损伤区皮质以及海马的神经元发生,从而提高TBI大鼠的学习记忆等认知功能。
文献来源:
杨泗华,刘希光,李爱民,等.白果内酯对大鼠创伤性脑损伤的神经保护作用[J].中国临床研究,,33(6):-