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目的:
观察电针、GBE50及电针结合GBE50对 D-半乳糖致记忆障碍的影响,并进一步研究分析他们对海马损伤的保护性作用及神经免疫调节机制。
方法:
1、动物分组和处理方法两批SD雄性大鼠,第一批大鼠随机分成六组:正常对照组、模型组、电针组、银杏酮酯组、针药结合组和海马注射组。模型组按100mg/kg体重腹腔注射D-半乳糖,每天一次,持续六周;正常对照组每天腹腔注射等量的生理盐水,持续六周;电针组在腹腔注射D-半乳糖一小时后给予电针治疗,取“百会”和“足三里”穴,电针刺激20min,连续波,频率3Hz,电流强度1-2mA,以头部和肢体轻微颤动为度,电针从实验第21天开始,隔天一次,共电针10次;GBE50组在腹腔注射D-半乳糖后按150mg/kg给予GBE50灌胃,从实验第21天开始,每天一次,持续21天;针药结合组在给予D-半乳糖腹腔注射和GBE50灌胃一小时后给予电针治疗,D-半乳糖和GBE50的用法及用量同模型组和GBE50组,电针治疗方法与电针组相同;海马注射组在腹腔注射D-半乳糖六周结束后给予双侧海马注射IL-1ra,每侧注射0.2μg/1μl。各组大鼠造模及治疗完成,水迷宫测试、麻醉状态下检测海马LTP后,进行海马神经递质、细胞因子含量、mRNA表达的测定以及观察海马超微结构。第二批大鼠:用于慢性脑部埋藏电极动物实验,大鼠随机分成五组:正常对照组、模型组、电针组、银杏酮酯组、针药结合组。造模和治疗方法与第一批动物实验相同,各组大鼠造模及治疗完成后,将金属电极用牙托粉固定于各组大鼠颅骨上,在清醒活动状态下检测海马LTP以及海马神经递质、细胞因子含量的测定。
2、检测方法采用Mortis水迷宫进行大鼠的行为学检测,包括定位航行试验和空间探索试验,分别记录大鼠的逃避潜伏期,其原平台所在象限的游泳距离占总距离的百分比、时间百分比以及运动轨迹:海马CA1区LTP的记录方法为:用高频刺激(HFS)刺激CA3区发出的Schaffer侧枝,然后在同侧的CA1区的锥体细胞辐射层记录兴奋性突触后电位;海马单胺类递质含量的检测采用荧光分光光度法;海马细胞因子量的检测采用放射免疫分析法;IL-1β、IL-6、TNF-αmRNA表达的测定采用实时荧光定量PCR进行测定;利用透射电子显微镜观察海马神经细胞、神经胶质细胞及突触等超微结构的变化并拍照。
结果:
1、电针结合银杏酮酯对D-半乳糖致记忆障碍大鼠行为学的影响大鼠造模和治疗结束后通过水迷宫测试结果显示:模型组与正常对照组相比大鼠逃避潜伏期明显延长;距离百分比明显减少,时间百分比虽无统计学差异但有降低趋势:各组大鼠运动轨迹显示:正常对照组中为直线式,模型组大鼠多为边缘式及随机式,提示模型组大鼠记忆获取能力和记忆保持能力均下降。而电针组、GBE50组和针药结合组分别与模型组相比,逃避潜伏期均缩短,其中电针组和针药结合组与模型组相比差异显著;且电针组、GBE50组和针药结合组距离百分比明显增大,运动轨迹多为直线式及趋向式。由此可见D-半乳糖模型大鼠的空间记忆能力受损,且提示电针以及GBE50可以明显改善其学习记忆能力,同时针药结合的效果优于单纯电针和中药治疗。
2、电针结合银杏酮酯对D-半乳糖致记忆障碍大鼠海马CA1区LTP的影响两批大鼠分别在麻醉和清醒状态下测试海马CA1区LTP的结果均显示:各组大鼠海马在给予HFS前的基础对照值之间的斜率没有明显差异,但HFS后,各组大鼠之间海马CA1区的LTP斜率百分比显示出显著的差异,模型组大鼠海马LTP诱发明显受到抑制,通过电针、GBE50及针药结合治疗均对LTP的抑制有不同程度的恢复作用,提示电针和GBE50均可以逆转D-半乳糖对海马突触可塑性的抑制作用,而针药结合的疗效有优于单纯的针刺和GBE50治疗的趋势,其中在清醒动物实验中具有统计学差异。
3、电针结合银杏酮酯对D-半乳糖致记忆障碍大鼠单胺类神经递质的影响麻醉大鼠海马5-HT、DA含量检测结果显示:与正常对照组相比,模型组大鼠海马中5-HT、DA含量均明显降低;而针药结合组大鼠海马5-HT含量明显高于模型组,并且也明显高于电针组和GBE50组,提示电针结合GBE50治疗在一定程度上可以抑制D-半乳糖引起大鼠海马5-HT含量的降低,且针药结合的疗效优于单纯的电针或GBE50的治疗。
清醒大鼠海马5-HT、DA含量检测结果显示:模型组大鼠海马5-HT和DA含量与正常对照组相比均有所下降,其中5-HT含量下降有显著性差异;与模型组相比,电针组、GBE50组以及针药结合组大鼠海马5-HT和DA含量均有回升,但只有针药结合组大鼠海马5-HT含量和DA含量升高具有统计学意义。提示电针与GBE50合治具有协同效应,在一定程度上可以抑制D-半乳糖引起大鼠海马5-HT、DA含量的降低,且其疗效优于单纯的电针或GBE50的治疗。
4、电针结合银杏酮酯对D-半乳糖致记忆障碍大鼠海马细胞因子(IL-1β、IL-6和TNF-α)含量和mRNA基因表达的影响麻醉大鼠海马IL-1β、IL-6和TNF-α含量的检测结果显示:D-半乳糖腹腔注射后大鼠海马IL-1β和TNF-α含量显著增高,IL-6含量明显降低。分别给予电针、GBE50、针药结合治疗后,大鼠海马IL-1β含量均明显降低;电针组、GBE50组和针药结合组中IL-6的含量均有升高趋势,其中GBE50组、针药结合组有统计学差异;而电针组和针药结合组的TNF-α含量与模型组相比则有显著性差异。提示电针、GBE50以及针药结合治疗对D-半乳糖引起海马细胞因子均有不同程度的调节作用,且针药结合治疗对IL-6和TNF-α的调节与单纯电针或GBE50治疗相比显示出一定的优势。同时Realtime PCR检测结果显示:与正常对照组相比,模型组大鼠海马IL-1β、TNF-α mRNA相对表达量明显上升;电针、GBE50及针药结合治疗后对IL-1β mRNA相对表达量均有明显下调作用,而对IL-6均有上调作用,其中GBE50组和针药结合组升高显著,三种治疗方法对TNF-αmRNA也都有降低现象,但只有针药结合组TNF-α mRNA下降与模型组相比有统计学差异。提示电针和GBE50均可以不同程度改善D-半乳糖对大鼠海马细胞因子mRNA表达的影响,同时表明,电针和GBE50合用可增强治疗效果。清醒大鼠海马IL-1β、IL-6和TNF-α含量的检测结果显示:D-半乳糖腹腔注射后大鼠海马IL-1β、IL-6的含量均有升高现象,但无统计学意义。电针组和针药结合组IL-6与模型组相比无显著性差异,但有上调趋势;GBE50组和针药结合组对IL-1β和TNF-α均有显著的下调作用,提示GBE50治疗和针药结合治疗对IL-1β和TNF-α分别有调节作用。
5、透射电镜观察大鼠海马区神经元和神经胶质细胞超微结构的变化结果显示:模型组海马区可见神经胶质细胞增生,数量较正常对照组明显增多,细胞水肿甚至坏死,细胞内线粒体变形、肿胀;变性的神经细胞胞体缩小,核染色体固缩、边聚并出现空化,核膜断裂、核膜间隙增宽,细胞器不完整,线粒体肿胀、空化,粗面内质网轻度扩张。电针组和GBE50组可见神经胶质细胞轻度水肿,数量较模型组明显减少;神经元核较完整,空化程度减轻,细胞器较模型组增多;针药结合组大鼠海马区神经胶质细胞数量基本正常,神经元核完整,结构清晰,结构破坏进一步得到改善。结果提示:电针和GBE50均可对抗D-半乳糖对海马超微结构的损伤作用,且两者合用具有协同效应。
6、海马注射IL-1ra对D-半乳糖致记忆障碍大鼠LTP和神经免疫调节机制的影响结果表明:与模型组相比,海马注射IL-1ra后明显改善D-半乳糖引起大鼠LTP的抑制作用;同时海马5-HT、DA水平明显提高,海马IL-1β、TNF-α的蛋白含量以及mRNA基因表达明显下降。提示海马注射IL-1ra可通过阻断IL-1β的作用,影响大鼠海马LTP、调节神经递质系统以及其他细胞因子的作用,从而发挥神经免疫调制作用,进一步阐明细胞因子对衰老致记忆障碍的作用机制。
结论:
1.水迷宫测试以及海马LTP检测结果表明电针和GBE50对D-半乳糖致记忆障碍大鼠的行为学和海马LTP的抑制具有不同程度改善的作用。
2.D-半乳糖可干扰海马单胺类神经递质的平衡,为D-半乳糖致记忆障碍的作用机制之一。电针结合GBE50的治疗对大鼠海马5-HT、DA含量明显有上调作用,从而保护神经系统免受损伤,改善学习记忆能力。
3.电针和GBE50对大鼠海马IL-1β、IL-6和TNF-α含量及mRNA表达均有不同程度的调节作用,同时对海马超微结构的损伤具有一定的恢复作用,抑制D-半乳糖引发的中枢神经系统免疫炎性反应,抑制海马区神经元变性、坏死和神经胶质细胞增生的病理进程,从而改善学习记忆能力。
4.在清醒状态下测试大鼠海马LTP以及检测海马单胺类递质和细胞因子的结果进一步说明电针和GBE50治疗可显著改善大鼠记忆障碍,提高学习能力,由于清醒动物实验使得大鼠更接近自然状态,其所得的各项测定结果能更真实、客观地反映电针和中药的疗效,有利于对作用机理的客观研究与评价。
5.海马注射IL-1ra对D-半乳糖所引起的损伤有明显的对抗作用,与抑制中枢神经系统的免疫炎性反应和对神经免疫调节机制的影响有关。
6.针药合用有一定的协同作用,表明针药结合为提高疗效的一种方法。