卒中为最主要致死致残原因之一,严重影响患者的生存与生活质量。卒中运动障碍和认知障碍是康复期治疗的重点与难点之一,目前主要通过强化肌力训练和服用治疗阿尔兹海默病的药物来改善相应症状。前期研究发现,银杏内酯注射液2.5mg/kg可改善大脑中动脉阻塞(tMCAO)模型大鼠急性期神经缺损症状,保护血管神经单元;银杏内酯B与白果内酯为银杏内酯注射液主要成分,均已被证实在脑缺血急性期具有神经保护作用。本研究旨在评价银杏内酯注射液及其主要成分银杏内酯B、白果内酯对缺血再灌注恢复期大鼠运动认知功能的影响,探明银杏内酯注射液主要药效成分。
将tMCAO大鼠于缺血1.5h、再灌注24h后进行神经功能评分筛选,模型成功大鼠按评分均等地分入4组,即模型对照组、银杏内酯B组(2.5mg/kg,ip,bid)、白果内酯组(2.5mg/kg,ip,bid)、银杏内酯注射液组(2.5mg/kg,ip,bid)。另设假手术组,同法手术但不插入栓线,给药方法同模型对照组。
对大鼠恢复期运动功能障碍的影响
于术后第7、14、21、28d开展转棒测试,结果如表1所示,假手术组在棒上运动至少s,运动协调能力正常。模型组术后各时间段棒上停留时间较假手术组均显著减少。与模型对照组相比,银杏内酯B组、白果内酯组(术后14、21、28d)及银杏内酯注射液组(术后28d)棒上停留时间均显著延长。提示,银杏内酯注射液及其主要成分银杏内酯B和白果内酯均能改善tMCAO大鼠运动协调能力。
术后第29~31d对大鼠进行网屏悬挂测试(表2)。网屏呈垂直位后,假手术组可以牢固抓握网屏,不发生滑动;模型组出现滑动、抓握不稳的情况,肌力功能评分结果较假手术组增高,悬挂潜伏期显著缩短;而银杏内酯B组和白果内酯组在网屏上抓握牢靠,不发生滑落,肌力功能评分较模型组显著降低,悬挂潜伏期显著延长,银杏内酯注射液治疗后肌力较模型组有改善趋势。提示,银杏内酯B和白果内酯可改善tMCAO损伤导致的运动肌力障碍。
对大鼠恢复期学习记忆能力的影响Morris水迷宫定位航行测试结果显示(表3),随着训练时间的延长,各组找到平台的逃避潜伏期逐渐缩短,模型组各天的逃避潜伏期较假手术组均显著延长,白果内酯组(第2、3天)、银杏内酯注射液组(第3天)逃避潜伏期较模型组显著缩短,而银杏内酯B组与模型组相比没有差异。提示,银杏内酯注射液及白果内酯长期给药可改善tMCAO模型大鼠学习记忆能力。
第4天撤平台测试大鼠空间探索能力,结果显示(表4),与假手术组相比,模型组逃避潜伏期显著延长,穿台次数、平台象限运动时间比与平台象限运动路程比均显著减少;与模型组相比,白果内酯组及银杏内酯注射液组逃避潜伏期较显著缩短,穿台次数、平台象限运动时间比和平台象限运动路程比均显著增加,银杏内酯B组各项数据较模型组无差异。提示,银杏内酯注射液及白果内酯长期给药可改善tMCAO模型大鼠的空间探索能力。
在4d的水迷宫测试中,各组大鼠间游泳速度相近,各时间点差异均无差异,排除了游泳速度对实验结果的干扰。
再灌注损伤后第57天再次进行水迷宫空间探索测试,结果显示(表5),模型组较假手术组首次到达平台的逃避潜伏期显著延长、穿越平台区域次数显著减少;与模型组相比,白果内酯组逃避潜伏期显著缩短,穿越平台区域次数显著增加;银杏内酯B及银杏内酯注射液治疗对大鼠记忆损伤有改善趋势,但与模型组相比无差异。结果提示,白果内酯长期给药具有改善tMCAO模型大鼠长期记忆的作用。
对大鼠恢复期脑组织形态学的影响
术后32d,处死部分动物用于观察脑组织形态学变化,假手术组脑组织完整,左右半球大小对称,tMCAO术后各组损伤侧脑组织均有明显缺损,主要部位为额叶、颞叶皮质,纹状体外侧缘,白果内酯组及银杏内酯注射液组缺损较小,部位主要为额颞叶皮质(图2A)。
根据免疫组化病理切片积分所得脑组织缺损体积数据显示(表6),模型组损伤侧与非损伤侧脑组织比值较假手术组显著缩小;白果内酯组及银杏内酯注射液组脑组织体积比较模型组显著增加;而银杏内酯B对脑组织缺损无明显影响。提示,银杏内酯注射液及白果内酯长期给药具有修复tMCAO大鼠脑组织缺损的作用。
术后58dMRIT2加权成像显示(图2B),假手术组头部冠状面未见梗死病灶;模型组和银杏内酯B组于纹状体、颞叶皮质处可见高亮区域,磁共振信号较强,表明损伤侧存在一定体积的梗死病灶或空腔体;而白果内酯组及银杏内酯注射液组损伤侧梗死病灶或空腔体区域较少。提示,银杏内酯注射液及白果内酯长期治疗可减少由tMCAO模型导致的脑组织缺损。
讨论卒中患者在发病过程易继发运动障碍,表现为肌肉萎缩,关节僵硬等,本研究显示银杏内酯注射液及其主要成分银杏内酯B、白果内酯均能增强tMCAO大鼠运动协调能力和运动肌力,改善运动功能障碍,提示银杏内酯B与白果内酯为改善运动功能障碍的有效成分。
卒中后50%~75%的患者出现认知功能障碍,郑健等通过颅脑影像学研究发现,额叶和颞叶为卒中后认知功能障碍的主要病灶区,其病灶区的大小与认知功能障碍的严重程度呈正相关。本研究tMCAO大鼠术后出现明显的认知功能障碍,表现为学习记忆能力下降,同时脑组织形态学观察发现额叶与颞叶均有组织缺损,头部共振成像检查显示颞叶皮质存在一定体积的梗死病灶,提示tMCAO可致额叶与颞叶组织受损,从而导致认知功能障碍,银杏内酯注射液通过抑制额叶与颞叶组织受损改善tMCAO大鼠的认知功能障碍。
银杏内酯B与白果内酯均为银杏内酯注射液治疗缺血性卒中的主要药效成分,本研究显示,白果内酯可抑制tMCAO大鼠额叶与颞叶组织缺损,改善认知功能障碍,而银杏内酯注射液另一主要成分银杏内酯B对此没有作用,提示白果内酯为银杏内酯注射液改善认知功能障碍的关键药效成分。大量文献报道亦证实了白果内酯对认知功能的改善作用。
海马与皮质结构是主导运动和记忆功能的重要区域,伴随皮质和海马CA1区神经元凋亡的减少,白果内酯能显著改善血管痴呆大鼠认知功能;白果内酯还可改善阿尔兹海默病(AD)模型小鼠智力障碍,抑制TNF-α与Aβ1-40肽的表达,AD小鼠智力的改善可能涉及白果内酯对淀粉样前体蛋白(APP)分泌的调节作用,白果内酯促进APP向sAPPα分裂,抑制其向淀粉样蛋白Aβ分裂,sAPPα可促进神经元生成而Aβ沉积可引起活性氧增加和Ca2+超载而产生神经毒性。
在体外实验中,白果内酯可促进海马神经元增殖与突触形成,上调海马脑源性神经营养因子(BDNF)的表达,促进长时程增效(LTP)的形成,阻断GABAa受体从而能拮抗抑制性递质的神经传导,增加海马神经元的兴奋性,利于学习与记忆。
卒中后认知功能障碍降低患者治疗配合度,影响神经功能康复与日常生活,降低患者生存质量与社会适应能力,给患者及其家庭带来极大的精神痛苦与沉重的经济负担,以白果内酯为关键药效成分的银杏内酯注射液,可抑制额叶与颞叶组织受损,对认知功能障碍具有显著的改善作用,其深层次作用机制有待进一步研究。
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