麻黃堿促進(jìn)腦缺血大鼠運動功能康復(fù)的細(xì)胞及分子機(jī)制

1、麻黃堿促進(jìn)腦缺血大鼠運動功能康復(fù)的細(xì)胞及分子機(jī)制    麻黃堿促進(jìn)腦缺血大鼠運動功能康復(fù)的細(xì)胞及分子機(jī)制作者：趙曉科 肖農(nóng) 周江堡 張曉萍 【關(guān)鍵詞】 腦缺血；功能恢復(fù)；生長調(diào)節(jié)素類；突觸素；麻黃；麻黃堿 【Abstract】 AIM: To investigate the effect of ephedrine on motor recovery after middle cerebral artery occlusion (MCAO), and explore the molecular and c     作

2、者：趙曉科 肖農(nóng) 周江堡 張曉萍 【關(guān)鍵詞】 腦缺血；功能恢復(fù)；生長調(diào)節(jié)素類；突觸素；麻黃；麻黃堿 【Abstract】 AIM: To investigate the effect of ephedrine on motor recovery after middle cerebral artery occlusion (MCAO), and explore the molecular and cellular mechanisms of ephedrine in accelerating rehabilitation in rats. METHODS: Sixty male SD rats

3、 were randomly divided into shamoperated group, natural recovery group and ephedrine treatment group. The unilateral MCAO models were induced by using bread occlusion method. Electron microscope was used to observe the tissue damages and newly born synapses around ischemic area at week 1, 2, 3 and 4

4、 after operation. The expression levels of growthassociated protein 43 (GAP43) and synaptophysin around ischemic area were examined by RTPCR techniques. RESULTS: The ephedrine treatment group was lighter in degree of injury and more in the number of newly born synapses as compared with the natural r

5、ecovery group. Both GAP43 and synaptophysin proteins were demonstrated statistically significantly increased in RTPCR product as determined by optical density measurements in ephedrine treatment group as compared with natural recovery group (P<0.01). CONCLUSION: The mechanisms of behavioral recov

6、ery with ephedrine treatment are associated with the enhanced synaptogenesis and the increased expression of molecules involved in neuronal remodeling around ischemic area. <【Keywords】 cerebral ischemia； functional recovery； somatomedins； synaptophysin, ephedra； ephedrine 【摘要】 目的： 研究麻黃堿加速大鼠大腦中動脈閉

7、塞(MCAO)模型運動功能康復(fù)的細(xì)胞和分子機(jī)制. 方法： 雄性SD大鼠60只，隨機(jī)分為假手術(shù)組、自然康復(fù)組和治療組. 應(yīng)用線栓法建立單側(cè)MCAO模型. 術(shù)后1，2，3，4 wk電鏡檢測缺血周圍區(qū)組織損傷及新生突觸形成情況，RTPCR檢測缺血周圍區(qū)生長相關(guān)蛋白(GAP43), 突觸素(SYP)表達(dá)的變化. 結(jié)果： 治療組神經(jīng)損傷程度輕，新生突觸較自然康復(fù)組多；RTPCR顯示治療組GAP43和SYP的表達(dá)水平高于自然康復(fù)組(P<0.01). 結(jié)論： 增加缺血周圍區(qū)新生突觸形成，在基因水平上促進(jìn)GAP43及SYP的表達(dá)增高是麻黃堿促進(jìn)神經(jīng)康復(fù)的機(jī)制之一. 【關(guān)鍵詞】 腦缺血；功能恢復(fù)；生長調(diào)節(jié)

8、素類；突觸素；麻黃；麻黃堿 0引言 祖國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)認(rèn)為，麻黃具有活血通絡(luò)的功效. 大量中醫(yī)藥報道顯示，麻黃與其他中藥配伍用于治療腦缺血所致的中風(fēng)后遺癥，可明顯改善其神經(jīng)功能缺損癥狀1-2. 在我們的前期研究中，發(fā)現(xiàn)麻黃中的主要藥用成分麻黃堿可加速腦缺血后動物的運動功能恢復(fù)速度3. 本研究試圖通過對缺血周圍區(qū)超微結(jié)構(gòu)的觀察及皮層生長相關(guān)蛋白(growthassociated protein 43，GAP43)及突觸素(synaptophysin，SYP) mRNA表達(dá)的檢測，了解其細(xì)胞及分子機(jī)制. <<     麻黃堿促進(jìn)腦缺血大鼠運動功能康復(fù)的

9、細(xì)胞及分子機(jī)制(2)表1GAP43及SYP mRNA表達(dá)的相對量（略） bP0.01 vs假手術(shù); dP0.01 vs自然康復(fù). 1：麻黃堿治療組GAP43/SYP; 2：自然康復(fù)組術(shù)GAP43/SYP； 3：假手術(shù)組GAP43/SYP； 4， 5， 6：action 600 bp；7： marker. 圖3術(shù)后1 w     表1GAP43及SYP mRNA表達(dá)的相對量（略） bP<0.01 vs假手術(shù); dP<0.01 vs自然康復(fù). 1：麻黃堿治療組GAP43/SYP; 2：自然康復(fù)組術(shù)GAP43/SYP； 3：假手術(shù)組GAP43/SY

10、P； 4， 5， 6：action 600 bp；7： marker. 圖3術(shù)后1 wk各試驗組Gap43 mRNA的表達(dá)（略） 1：麻黃堿治療組GAP43/SYP; 2：自然康復(fù)組術(shù)GAP43/SYP； 3：假手術(shù)組GAP43/SYP； 4， 5， 6：action 600 bp；7： marker. 圖4術(shù)后1 wk各試驗組SYP mRNA的表達(dá)（略） 運動功能的恢復(fù)，必然伴隨腦內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)的調(diào)整4. 再灌注7 d電鏡觀察，自然康復(fù)組細(xì)胞水腫嚴(yán)重，細(xì)胞器損傷重；而治療組神經(jīng)元、神經(jīng)膠質(zhì)受損程度輕，僅表現(xiàn)為細(xì)胞輕度水腫，細(xì)胞器基本正常；這提示麻黃堿治療可能有減輕缺血損害，促進(jìn)神經(jīng)修復(fù)的作用.

11、28 d時自然康復(fù)組突觸數(shù)量仍較低，治療組突觸數(shù)量則顯著增多，有超過假手術(shù)組的趨勢；且治療后新生突觸數(shù)量明顯增多. 從而在細(xì)胞水平上，我們檢測到麻黃堿的正性神經(jīng)可塑作用. GAP43是二十世紀(jì)80年代初發(fā)現(xiàn)的與神經(jīng)發(fā)育、軸突再生、突觸重建密切相關(guān)的一種快速轉(zhuǎn)運磷酸蛋白，其表達(dá)產(chǎn)物主要位于軸突生長錐質(zhì)膜面5. 成熟腦中，GAP43僅在一些突觸形成和功能改建活躍的部位有高水平表達(dá)，如邊緣系統(tǒng)、皮質(zhì)聯(lián)合區(qū)、海馬、嗅球等. 損傷時，GAP43的表達(dá)顯著增強(qiáng)，其表達(dá)強(qiáng)度與軸突芽生、突觸重建的狀態(tài)相一致，從而GAP43的表達(dá)成為腦缺血損傷后常用的神經(jīng)生長及再生的量化指標(biāo)6.我們用藥3次后對3組GAP43

12、mRNA的表達(dá)進(jìn)行檢測. 結(jié)果顯示缺血損傷后，自然康復(fù)組及治療組GAP43 mRNA表達(dá)均增高，且麻黃堿治療組GAP43 mRNA的表達(dá)高于自然康復(fù)組，顯示麻黃堿在基因?qū)用嫔弦鄬AP43的表達(dá)起上調(diào)作用. <SYP是一種位于突觸囊泡膜上的鈣結(jié)合蛋白，是蛋白酪氨酸激酶的底物，在鈣依賴性神經(jīng)遞質(zhì)釋放過程中起重要作用. SYP在神經(jīng)元胞體合成后主要被轉(zhuǎn)運至軸突終末，特異性分布于突觸前囊泡膜上. 由于突觸終末囊泡重吸收循環(huán)機(jī)制的存在，在正常狀態(tài)下突觸素的量在突觸處保持相對恒定，因而可被作為突觸分布和密度的定量指標(biāo)7. 通過測定其積分光密度值，可以在光鏡水平對其進(jìn)行間接定量. 突觸數(shù)量的增加，提

13、示新生突觸的形成8. 在7 d時SYP mRNA的表達(dá)，治療組和自然康復(fù)組比較有統(tǒng)計學(xué)意義，說明麻黃堿在基因水平上可以上調(diào)SYP的表達(dá). 軸突的芽生和伸長，以及隨后出現(xiàn)的新生突觸，為腦缺血后功能缺損的恢復(fù)提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)9,10. 該研究證實麻黃堿對腦的結(jié)構(gòu)再塑的促進(jìn)作用與此有關(guān). 【參考文獻(xiàn)】 1 許士驃. 巧用麻黃治頑疾J. 上海中醫(yī)藥雜志, 2001, 35(7):8-9. 2 李錦成. 麻黃運用之我見J. 四川中醫(yī), 2003, 21(3): 22-23. 3 趙曉科，肖農(nóng)，周江堡,等.麻黃堿對腦缺血大鼠運動功能恢復(fù)的影響及分子機(jī)制研究J. 中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志，2005,22(3):172

14、-174. 4 黃如訓(xùn)，張艷，方燕南,等.大鼠腦梗死后運動功能可塑性物質(zhì)基礎(chǔ)及發(fā)生機(jī)制J. 中華醫(yī)學(xué)雜志，2000，80(10):769-772. <5 Bulsara KR, Iskandar BJ, Villavicencio AT, et al. A new millenium for spinal cord regeneration: Growthassociated genesJ.Spine, 2002, 27(17):1946-1949. 6 Carmichael ST, Archibeque I, Luke L, et al. Growthassociated gene e

15、xpression after stroke: Evidence for a growthpromoting region in periinfarct cortex J. Exp Neurol, 2005,193(2):291-311. 7 Shen LH, Li Y, Chen J, et al. Intracarotid transplantation of bone marrow stromal cells increases axonmyelin remodeling after strokeJ. Neuroscience, 2006, 137(2):393-399. 8 Marin

16、 R, Williams A, Hale S, et al. The effect of voluntary exercise exposure on histological and neurobehavioral outcomes after ischemic brain injury in the ratJ. Physiol Behav, 2003,80(23):167-175. 9 Sawaki L, Werhahn KJ, Barco R, et al. Effect of an alpha(1)adrenergic blocker on plasticity elicited by motor trainingJ.Exp Brain Res, 2003, 148(4