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帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是一种常见的中枢神经系统退行性疾病,以黑质(substantia nigra,SN)多巴胺(dopamine,DA)能神经元退行性变性死亡和残存的神经元内形成Lewy小体(Lewy bodies,LBs)为主要病理特征。近年来许多研究表明,PD已不再是仅仅由于黑质病变所致的区域性神经疾病,而是累及中枢和外周的全身性疾病,在出现运动症状之前,98.6%的患者会出现一些非运动症状。PD的非运动症状包括睡眠障碍、嗅觉障碍、心血管功能异常等,其中心血管功能异常的发生率占80%以上。PD常见的心血管功能异常包括过度的血压变动、体位性低血压、夜间高血压和夜间血压波动减少,但其出现的时间及导致该症状的原因尚不清楚。血压的调节主要受到神经和体液调节两个方面因素的影响,其中神经调节主要与多种心血管神经反射活动有关,包括压力感受性、化学感受性和容量感受性反射;而体液调节与肾素、血管紧张素、肾上腺素(epinephrine,E)和去甲肾上腺素(norepinephrine,NE)等体内多种激素的水平有关。心血管神经反射性活动的多种感受器在接受刺激后,沿着迷走、舌咽神经等传入神经到达延髓心血管中枢,继而通过交感神经和迷走神经等传出神经,调控包括心脏、血管和肾脏等多个功能脏器的活动,从而维持动脉血压的相对稳定。延髓心血管中枢包括延髓头端腹外侧区(rostral ventrolateral medulla,RVLM)、尾端腹外侧区(caudal ventrolateral medulla,CVLM)和孤束核(nucleus tractus solitarii,NTS)。该区域含有包括谷氨酸能神经元、γ-氨基丁酸能神经元和儿茶酚胺能神经元在内的多种类型的神经元,其中儿茶酚胺能神经元被认为与包括压力感受性反射活动在内的多种心血管活动的调节有直接的关系。研究表明,PD出现心血管症状的原因包括外周和中枢两个方面,外周机制的研究集中在交感神经节及其传出神经的损伤上,而中枢机制的研究则集中在延髓心血管中枢儿茶酚胺能神经元的变化上。而在 PD中,延髓心血管中枢儿茶酚胺能神经元损伤的部位报道不统一。有的研究发现,RVLM区及中缝背侧区的苯乙醇胺氮甲转位酶(phenylethanolamine-N- methyltransferase,PNMT)阳性神经元数目明显下降,但延髓头端背外侧区和NTS部位却没有明显变化。也有研究发现,RVLM区和延髓尾端背外侧区的酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase,TH)阳性细胞数明显下降。还有研究指出,CVLM区和延髓尾端背外侧区TH阳性细胞数目没有变化;或CVLM区和RVLM区儿茶酚胺能细胞数目没有减少,但延髓尾端背外侧区和延髓头端背外侧区儿茶酚胺能细胞数目有中等程度的减少。因此,阐明 PD中心血管中枢儿茶酚胺能神经元是否有损伤,损伤出现的时间,与 PD的非运动症状心血管功能改变之间的关系,并深入揭示其机制,对PD的早期诊断和早期预防具有重要的意义。 本研究验采用鱼藤酮制备的PD大鼠模型,首先通过免疫荧光和免疫印迹技术观察 SN区TH阳性细胞数和TH蛋白表达的变化,通过免疫组织化学技术观察纹状体(striatum,Str)区TH阳性神经纤维末梢的改变,通过高效液相色谱电化学检测技术(high-performance liquid chromatography electrochemical detection,HPLC-ECD)观察Str区DA及其代谢产物含量的变化,通过方桥实验和旷场实验等技术观察动物运动行为的变化,明确SN-Str系统损伤以及动物运动障碍出现的时间。进而利用动物心电图检测和在体血压监测技术观察不同时间点PD大鼠心律变异性(heart rate variability,HRV)和平均动脉压(mean blood pressure,MBP)的变化;进一步通过免疫荧光和免疫印迹技术观察RVLM、CVLM和NTS区儿茶酚胺能神经元数目的变化以及α-突触核蛋白(α-synuclein,α-Syn)的表达。进一步将携带突变型α-Syn的腺病毒过表达载体立体定位注射至 RVLM区,再次观察相关指标的变化,以期阐明 PD心血管功能异常出现的时间及其相关机制。 本研究表明:⑴在鱼藤酮制备的PD大鼠模型中,鱼藤酮注射7、14和21天后,SN区TH阳性细胞数分别减少了31%、52%和73%;TH蛋白表达水平分别减低了17%、30%和68%,与对照组相比,差别有高度统计学意义(P<0.01)。鱼藤酮注射7天后,Str区TH免疫阳性神经纤维末梢明显减少。⑵在鱼藤酮制备的PD大鼠模型中,鱼藤酮注射14和21天后,Str区DA含量由2.02±0.58 ng/mg分别减少到0.89±0.31 ng/mg和0.44±0.15 ng/mg,DOPAC含量由0.80±0.25 ng/mg分别下降到0.49±0.10 ng/mg和0.48±0.09 ng/mg,与对照组相比,差别有统计学意义(P<0.05);鱼藤酮注射21天后,HVA含量由0.53±0.19 ng/mg下降到0.35±0.12 ng/mg,与对照组相比,差别有统计学意义(P<0.05)。⑶在鱼藤酮制备的PD大鼠模型中,鱼藤酮注射13和20天后,方桥实验滞留时间和旷场实验移动速度都明显降低,差别有高度统计学意义(P<0.01)。⑷在鱼藤酮制备的PD大鼠模型中,鱼藤酮注射7、14和21天后,低频(low-frequency power,LF)频段下降,高频频段(high-frequency power,HF)增加,与对照组相比,差别有统计学意义(P<0.05);而标准化LF(normalized LF power,LFnu)和LF/HF比值出现显著降低(P<0.01)。⑸在鱼藤酮制备的PD大鼠模型中,鱼藤酮注射3天后,MBP开始下降,注射11天后降至最低点,至第21天稍有恢复。鱼藤酮注射3、7、14和21天后,血浆中NE含量由0.65±0.23 mg/mL分别下降到0.40±0.19 mg/mL,0.28±0.14 mg/mL,0.20±0.14 mg/mL和0.23±0.16 mg/mL。鱼藤酮注射7、14和21天后,血浆中E含量由0.35±0.10 mg/mL分别减少到0.16±0.08 mg/mL,0.15±0.13 mg/mL和0.16±0.13 mg/mL,与对照组相比,差别有统计学意义(P<0.05)。血浆中NE(r=0.466,P<0.01)和E(r=0.662,P<0.01)的含量与MBP之间呈正相关。⑹在鱼藤酮制备的PD大鼠模型中,鱼藤酮注射7、14和21天后,RVLM区多巴胺β羟化酶(dopamine beta hydroxylase,DBH)阳性神经元数目分别减少了37%,50%和58.5%,DBH蛋白表达水平分别减少了33%,47%和63%,与对照组相比,差别有统计学意义(P<0.05)。鱼藤酮注射7和14天后,CVLM区DBH阳性神经元数目和DBH蛋白表达没有明显变化,21天后出现降低。鱼藤酮注射21天后,NTS区DBH阳性神经元数目和DBH蛋白表达水平未出现明显的变化。各部位TH阳性神经元数目和蛋白表达量的变化也观察到同样的结果。⑺在鱼藤酮制备的PD大鼠模型中,鱼藤酮注射21天后,RVLM区α-Syn阳性细胞数目增加了42%,α-Syn蛋白表达水平增加了27%,与对照组相比,差别有统计学意义(P<0.05)。⑻大鼠RVLM区立体定向注射α-Syn过表达腺病毒ADV4-SNCA,注射3天后,MBP开始下降,4天后降至最低点,至第8天稍有恢复,与对照组相比,差别有高度统计学意义(P<0.01)。注射8天后,RVLM区TH阳性神经元数目降低了43%,TH蛋白表达水平降低了37%,α-Syn蛋白表达水平增加了99%,差别有高度统计学意义(P<0.01)。