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目的:帕金森病(PD)是一种常见的中枢神经系统退行性疾病。研究发现在PD病人黑质(SN)中有铁代谢的改变,由于过量的铁可催化产生具有高度细胞毒性的羟自由基(OH·),促进氧化应激,从而导致细胞死亡,使其在PD中的作用不容忽视。我们以往的研究表明,黄芩苷对鱼藤酮PD大鼠黑质纹状体多巴胺能神经具有保护作用,且能够阻止黑质损伤后铁在黑质的积聚。本课题用黄芩苷对PD大鼠模型进行治疗,应用免疫组织化学法、高频电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)和紫外分光光度法,检测中脑黑质酪氨酸羟化酶(TH)、二价金属离子转运蛋白1(DMT1)、膜铁转运蛋白1(FP1)等蛋白的表达,脑铁、血清铁和肝铁含量,以及脑组织抗氧化物还原型谷胱甘肽(GSH)、脂质过氧化产物丙二醛(MDA)的含量,研究PD大鼠中脑黑质DA神经损伤、铁积聚、铁转运蛋白表达及氧应激水平之间的关系,探讨PD发生发展的机制;同时研究黄芩苷对这些变化的影响,探讨黄芩苷保护DA能神经、抑制铁积聚的机理。
方法:实验用Wistar大鼠,除正常组动物外,鱼藤酮(2mg·kg-1·d-1)每日颈背部皮下注射3-5周制备PD模型,按照该模型神经行为学记分标准选择记2分的动物,随机分为4组:①模型1d组;②模型56d组;③黄芩苷56d组;④美多巴56d组。(1)斜板实验观察PD大鼠肌强直及耐力变化;(2)免疫组织化学方法观察PD大鼠中脑黑质多巴胺(DA)能神经元及铁转运相关蛋白DMT1、FP1表达的改变;(3)铁染色组织化学法检测PD大鼠中脑黑质铁含量的变化;(4)高频电感耦合等离子法检测PD大鼠血清及肝脏中铁含量的改变;(5)紫外分光光度法测定PD大鼠脑组织中GSH及MDA的含量。
结果:
1.黄芩苷对鱼藤酮PD大鼠黑质多巴胺能神经的保护作用
(1)模型1d大鼠沿斜板下滑次数显著增加,模型28d时下滑次数较1d时进一步增加,模型56d时斜板下滑次数仍多于正常,但已有所恢复(与模型1d相比P<0.05;与模型28d相比P<0.05);与模型28d相比,黄芩苷、美多巴治疗28d大鼠沿斜板下滑次数均明显减少;模型56d、黄芩苷56d和美多巴56d大鼠沿斜板下滑次数无显著性差异。
(2)模型大鼠1d时即有黑质DA能神经元显著脱失,模型56d时大鼠黑质DA能神经元进一步脱失;黄芩苷治疗56d可减少DA能神经元(TH阳性细胞)脱失,而美多巴治疗组与模型组大鼠黑质TH阳性细胞数无显著差异;黄芩苷对DA神经细胞有保护作用,但美多巴没有。
2.黄芩苷对鱼藤酮PD大鼠中脑铁积聚及铁转运相关蛋白表达的影响
(1)模型大鼠1d时黑质内铁含量虽较正常组有升高趋势,但未形成显著性差异,模型56d时,黑质铁显著高于正常对照组和模型1d组;黄芩苷、美多巴治疗56d均能显著减少黑质铁积聚,且黄芩苷降低作用较之美多巴更加显著。
(2)模型1d时即有大鼠中脑黑质DMT1表达明显升高和FP1表达显著降低,而56d时DMT1表达较1d时升高更加显著,FP1表达则较1d时进一步减少,与黑质DA能神经损伤加重同步并与铁的大量积聚同步;黄芩苷、美多巴治疗56d均可降低DMT1表达,同时升高FP1表达,而且黄芩苷降低DMT1表达较之美多巴更加显著。
(3)PD模型大鼠1d时血清铁含量明显降低,56d时血清铁含量继续降低;黄芩苷治疗56d后,血清铁含量进一步降低,而美多巴治疗56d后,血清铁含量与模型56d组无显著差异。
(4)PD模型大鼠1d时肝铁含量有所升高,但并未形成显著性差异,模型56d时肝铁含量显著增加;黄芩苷、美多巴治疗56d模型大鼠肝铁含量均明显降低,黄芩苷降低肝铁的作用较之美多巴更加显著。
3.黄芩苷对鱼藤酮PD大鼠脑内氧化应激的影响
(1)鱼藤酮PD大鼠1d及56d时脑内GSH含量均显著降低;黄芩苷治疗56d能明显增加大鼠脑内GSH含量,而美多巴治疗56d则不能。
(2)PD模型大鼠1d时脑内MDA含量显著增加,56d时增加更加明显;黄芩苷治疗56d可显著降低MDA,美多巴治疗56d则没有此作用。
结论:
(1)鱼藤酮PD模型DA能神经元显著脱失,同步发生了脑内氧化应激水平增加、GSH降低;血清铁降低而肝中铁增高,出现铁代谢紊乱;同时DMT1表达增加、FP1表达降低,黑质铁大量集聚发生在DA能神经元大量脱失和铁转运蛋白DMT1、FP1表达改变之后,研究证明铁转运蛋白DMT1表达增加和FP1表达降低参与了黑质铁积聚的发生与发展;铁积聚及过高的氧应激反应促进了黑质DA能神经细胞损伤的发展。
(2)黄芩苷对鱼藤酮PD大鼠DA能神经细胞具有保护作用,其作用机制与调节DMT1、FP1的表达、减少中脑黑质铁积聚、降低脑内氧应激水平、增加GSH有关;同时其还可抑制肝脏铁积聚、降低血清铁含量。
(3)与黄芩苷相比,美多巴亦能调节DMT1和FP1的表达、减少中脑黑质铁积聚,但不能降低脑内氧化应激反应,因而未对DA能神经形成保护作用,推测与DA代谢过程中产生自由基有关。