研究發(fā)現,對血管性癡呆(VD)大鼠應用胰島素增敏劑后可改善其認知功能。臨床上,糖尿病患者適當運動(dòng)可改善病情,而康復訓練對VD患者認知功能亦有一定改善,但其機制是否與改善胰島素抵抗及增加胰島素降解酶(IDE)活性有關(guān)尚不明確。本實(shí)驗對VD模型大鼠進(jìn)行運動(dòng)康復聯(lián)合藥物干預,通過(guò)檢測大鼠認知能力改變情況及海馬區神經(jīng)元損傷變化,初步探討運動(dòng)康復聯(lián)合藥物治療對VD的干預效果。
1材料與方法
1. 1材料清潔級SD雄性大鼠50只,4 -5月齡,體質(zhì)量180 - 220 g河南省實(shí)驗動(dòng)物中心);許可證號為SYXK孩-00S -0012。動(dòng)物房溫度18℃一20 0C,環(huán)境潔凈度5 000一8 000級,相對濕度40%一50%,換氣次數20次//h,氣流速度0. 15 -0.2 m/s,多級定向控制空氣壓差10%一15%,自動(dòng)定時(shí)器控制7 : 00一19 :00為光照期、19 :00一07 : 00為黑暗期,常規豚鼠飼料及二次凈化水飼養。氫化麥角堿。電動(dòng)轉動(dòng)倉、水迷宮,。
1. 2方法
1. 2. 1 VD模型制備大鼠術(shù)前12 h禁食,4h禁水。10%水合氯醛(0.33 ml/100 g)腹腔注射麻醉,保證手術(shù)期間有自主呼吸。仰臥固定,頸部去毛、強力碘消毒后沿頸正中切開(kāi),分出雙側頸總動(dòng)脈,并套以雙重”0”號線(xiàn),在雙側頸總動(dòng)脈的近心端及遠心端分別結扎,并從中間離斷,以確保阻斷動(dòng)脈血流。注意術(shù)中無(wú)菌操作,手術(shù)切口給予慶大霉素注射液2 ml縫合切口。手術(shù)后將動(dòng)物送至通風(fēng)良好的動(dòng)物房飼養。
1.2.2實(shí)驗設計與分組①正常對照組:常規飼養;②VD模型組:采用雙側頸總動(dòng)脈永久性結扎(2V0)制備大鼠VD模型;③藥物治療組:VD模型大鼠10只,每天清晨空腹予氫化麥角堿溶液灌胃給藥(灌胃濃度2mg/kg)灌胃容量為10 ml/kg),連續灌胃8 w;④運動(dòng)康復組:VD模型大鼠10只,每次在電動(dòng)轉動(dòng)倉(轉速20轉/min,半徑20 cm)里而運動(dòng)20 min,3次//d,連續8 w;⑤運動(dòng)康復聯(lián)合藥物治療組: VD模型大鼠10只,每次在電動(dòng)轉動(dòng)倉(轉速20轉/min,半徑20 cm,里而運動(dòng)20 min,3次//d;并且,每天清晨空腹予氫化麥角堿溶液灌胃(灌胃濃度2 mg/kg,灌胃容量為10 ml/kg),連續8 w。
1.2.3光鏡下觀(guān)察神經(jīng)元形態(tài) 取甲醛固定組織塊,石蠟包埋,制作3 -4 N,m厚切片,經(jīng)HE染色后在光學(xué)顯微鏡下觀(guān)察·
1.2.4電鏡下觀(guān)察神經(jīng)元形態(tài) 取液氮凍存組織塊,戊二醛固定,制作0. 5 mm'電鏡切片,經(jīng)透射電鏡下觀(guān)察。
1.2.5兔疫熒光顯微鏡下觀(guān)察NOS在神經(jīng)元胞質(zhì)之內的表達
取液氮凍存組織塊3一4塊,制作冰凍切片。分別用1: 800的鈣離子一抗以及熒光標記的二抗孵育,熒光顯微鏡下觀(guān)察。
1. 3統計學(xué)方法采用SPSS14. 0軟件,計量資料以x士s表示。組間比較用單因素方差分析,多重比較采用SNK-o法。
2結果
2. 1大鼠跳臺試驗 運動(dòng)康復組大鼠跳臺試驗潛伏期與VD模型組比較明顯延長(cháng),運動(dòng)康復聯(lián)合藥物組與藥物治療組比較有顯著(zhù)差異(P<0.05);運動(dòng)康復組大鼠平均5 min錯誤次數與VD模型組比較明顯減少,運動(dòng)康復聯(lián)合藥物組與藥物治療組比較有顯著(zhù)差異(P<0.05)。見(jiàn)表1。
2. 2大鼠避暗試驗運動(dòng)康復組大鼠避暗試驗潛伏期與VD模型組比較明顯延長(cháng),運動(dòng)康復聯(lián)合藥物組與藥物治療組比較有顯著(zhù)差異(P<0.05);運動(dòng)康復組大鼠平均5 min錯誤次數與VD模型組比較明顯減少,運動(dòng)康復聯(lián)合藥物治療組與藥物治療組比較有顯著(zhù)性差異印<0.05)。見(jiàn)表2。
2. 3大鼠水迷宮實(shí)驗運動(dòng)康復組大鼠通過(guò)平臺次數與VD模型組比較明顯增加,運動(dòng)康復聯(lián)合藥物組與藥物治療組比較有顯著(zhù)差異(P<0.05);各組織間的總游泳距離和平均游泳速度沒(méi)有明顯差異。
2. 4大鼠海馬區神經(jīng)元染色 模型組海馬C1區三層錐體細胞排列紊亂;大腦額葉區及海馬C1區皮層錐體細胞腫脹,并有炎細胞浸潤,星形膠質(zhì)細胞增生;部分錐體細胞胞體變小或呈三角形,頂樹(shù)突延長(cháng),有核固縮和破裂現象,胞質(zhì)呈均勻嗜伊紅色;部分錐體細胞胞核變淺,基質(zhì)疏松伴明顯微空泡形成;血管周?chē)屑t細胞滲出,個(gè)別可見(jiàn)小血管增生。氫化麥角堿治療組和運動(dòng)康復組對VD均有明顯的抑制作用,運動(dòng)康復聯(lián)合藥物治療組要優(yōu)于藥物治療組和運動(dòng)康復組。見(jiàn)圖1
2.5電鏡觀(guān)察大鼠海與區神經(jīng)元 模型組血腦屏障內膜不光滑;神經(jīng)元細胞皺縮、膜結構不清;胞核固縮,染色質(zhì)聚集成團、邊集,異染色質(zhì)增多,核周可見(jiàn)高電子密度團塊;高爾基體增多,線(xiàn)粒體腫脹,峭融合并出現空泡變性。見(jiàn)圖2。
2. 6大鼠海馬區鈣離子熒光 模型組海馬區神經(jīng)元鈣離子熒光明顯增強,藥物治療組和運動(dòng)康復組熒光減弱,運動(dòng)康復聯(lián)合藥物治療組熒光更加弱。
3討論
VD與AD不同,存在很大的異質(zhì)性,VD是由于腦血管病引起的系列神經(jīng)損傷和腦灌注不足,使疾病的發(fā)展變得更為復雜。關(guān)于血管性癡呆的診斷,應用比較廣泛的是美國國立神經(jīng)疾病與卒中研究所和瑞士神經(jīng)科學(xué)研究國際協(xié)會(huì )(NINDA-AIREN)的診斷標準。預防VD的主要策略是干預腦血管病的危險因素,包括高血壓、糖尿病、高脂血癥和心房顫動(dòng),治療原發(fā)病,預防腦血管病的復發(fā)。
目前,治療VD的一線(xiàn)藥物主要是乙酞膽堿酷酶(Ac;hE)抑制劑,AchE抑制劑在緩解癡呆進(jìn)展和行為障礙方而安全有效。一直以來(lái),對VD的治療多采用治療阿爾茨海默病(AD)的藥物,如AchE抑制劑、胞磷膽堿、尼莫地平、加蘭他敏等。早期的研究認為多奈呱齊對VD患者的認知功能和日常生活能力都有一定的改善。最近的研究表明,盡早地采用多奈呱齊和加蘭他敏治療,VD患者的執行功能等認知功能均好于對照組,但總體功能和日常生活能力并無(wú)明顯區別。而長(cháng)效胞磷膽堿治療VD的研究未能發(fā)現其對患者的認知損害具有改善作用。 Kavirajan等認為,AchE抑制劑只對VD患者的認知功能有輕微的益處,而對總體功能和日常生活能力都無(wú)明顯改善,雖然皮質(zhì)下血管病變使膽堿能纖維損傷為膽堿酷酶抑制劑治療VD的有效性提供了合理的理論支持,但其中的一些有效性很可能與VD患者潛在的AD病理改變有關(guān),故不推薦常規使用這些藥物治療VD 。 Mohius等研究證實(shí)鹽酸關(guān)金剛可以改善VD患者的認知功能,特別是對小血管病變的VDoMuresanu等證實(shí)腦活素治療對VD的認知功能和腦電活動(dòng)有明顯的改善。有研究指出,尼莫地平能夠明顯改善患者的認知功能,但也只是可能對VD的高危人群有保護作用。
臨床上,康復訓練在治療VD雖取得一定療效,但其機制尚不完全明確??祻陀柧毧赏ㄟ^(guò)改善胰島素抵抗以增強胰島素信號通路。胰島素信號通路參與海馬與皮層的記憶形成、突觸可塑性,改善記憶等過(guò)程。有研究表明,腦缺血性損傷后可出現機體對胰島素敏感性及腦組織對糖利用率下降基于此,可以推測腦缺血時(shí)可能導致胰島素抵抗。當機體出現胰島素抵抗時(shí),可因高胰島素血癥過(guò)多與IDE結合,而使其活性下降,進(jìn)而可導致a粉樣多膚(A田清除下降,并可能出現類(lèi)似AD的病理過(guò)程。研究發(fā)現,對VD大鼠應用胰島素增敏劑后可改善其認知功能。臨床上,糖尿病患者適當運動(dòng)可改善病情,而康復訓練對VD患者認知功能亦有一定改善,但其機制是否與改善胰島素抵抗及增加IDE活性有關(guān),尚不明確。本實(shí)驗結果提示運動(dòng)康復聯(lián)合藥物治療對VD的干預效果優(yōu)于單獨的藥物治療。
康復訓練改善VD大鼠認知功能障礙可能與改善胰島素抵抗并增加海馬IDE的表達有關(guān),改善胰島素抵抗機制可能與康復訓練激活PPAR,通路進(jìn)而改善胰島素抵抗有關(guān)〔‘9〕。本實(shí)驗發(fā)現運動(dòng)康復聯(lián)合藥物治療對VD有明顯的抑制作用,或能為了解VD發(fā)病機制以及通過(guò)運動(dòng)治療VD提供新的思路。