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编号:10502827
慢性癫痫大鼠脑组织生长抑素mRNA及其表达产物的研究
http://www.100md.com 《中国神经免疫学和神经病学杂志》 2000年第1期
     汪银洲 阮旭中 张苏明

    摘要 目的:为探讨生长抑素(SOM)在癫痫发病中的作用。方法:应用原位杂交组织化学方法研究慢性癫痫大鼠海马回、齿状回、 大脑皮质SOM mRNA表达的变化,并用放射免疫法检测了海马、大脑皮质内基因表达产物的变化。结果:慢性癫痫大鼠海马回、齿状回、大脑皮质SOM mRNA胞体数量、 胞体截面积均明显高于对照组, 胞体灰度值均明显低于对照组。与此同时,海马及大脑皮质内SOM含量亦明显增高。结论:慢性癫痫发病过程中编码SOM的基因被活化, 同时伴随着其表达产物的增加, SOM与癫痫的发病密切相关。

    关键词:慢性癫痫 戊四氮 生长抑素 原位杂交组织化学

    癫痫作为一种常见的慢性临床综合征,其发病机制一直是研究的焦点,神经递质在其中起着不可忽视的作用。生长抑素(SOM)作为一种神经递质或神经调质在中枢神经系统内分布广泛,海马及大脑皮质内有着大量的SOM及其受体分布[1]。癫痫工作者常以此为研究的靶区。以往的研究大多是对癫痫患者及致痫动物血清、脑脊液及脑组织中SOM含量进行过检测。本研究拟用原位杂交组织化学方法观察慢性癫痫大鼠脑组织内SOM mRNA的变化,并用图像分析仪对其结果进行分析,同时应用放射免疫法检测了脑组织内SOM含量的变化,借以在转录水平及翻译水平研究SOM与癫痫发病的关系。
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    1 材料和方法

    1.1 材料 SOM mRNA探针购自第二军医大学组胚教研室。SOM放免试剂盒购自北京海科锐生物技术中心。Wistar大鼠由同济医科大学动物实验中心提供。戊四氮及多聚甲醛均为Sigma公司产品。

    1.2 动物模型制备

    1.2.1 实验动物分组: 健康雌性Wistar大鼠24只,体重150~250 g,其中用于原位杂交及SOM测定各12只,均随机分为实验组及对照组,分笼饲养。

    1.2.2 慢性癫痫模型制作方法:用戊四氮作为致痫剂,按40 mg/kg每日上午8∶30腹腔注射,全部动物均在点燃后2周内处死。

    1.2.3 对照组:均在相同条件下饲养,每日上午8∶30以等量的生理盐水腹腔注射,相同时间点处死动物。
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    1.2.4 致痫的确定:动物发作严重程度和潜伏期不尽相同,大部分动物注射17天(d)后出现Ⅰ级以上发作,全部动物注射22 d后均出现Ⅰ级以上发作,28 d后均出现Ⅳ级以上的发作。癫痫发作分6级:0级—正常;1级—咀嚼,须动,耳抖,伴典型棘波; Ⅱ级—前后肢痉挛伴典型棘波; Ⅲ级—全身阵挛性发作伴典型棘波; Ⅳ级—头偏向一侧,阵挛;Ⅴ级—全身阵挛发作; Ⅳ、Ⅴ级EEG均有高幅痫波。

    1.3 原位杂交组织化学方法 全部动物均在最后一次发作2 h经左心灌注,先用100 mL 生理盐水快速冲洗,继以500 mL质量浓度为40 g/L的多聚甲醛(Sigma公司产品) 500 mL灌注,先快后慢,维持2 h。取出脑组织入40 g/L多聚甲醛后固定(4℃,6 h),继入质量浓度为0.3 kg/L 蔗糖PBS缓冲液置于4℃冰箱待组织块下沉后行冰冻切片(片厚20 μm)。用经铬矾明胶/DEPC处理过的载玻片接片并按以下步骤进行原位杂交:烤片43℃ 12 h,0.1 mol/L 甘氨酸/PBS 5min,3 g/L Triton χ-100/PBS 5 min, 蛋白酶K1 mg/L于37℃ 30 min,40 g/L多聚甲醛 5 min, 0.1 mol/L PBS 3 min×2, 2.5 g/L 乙酸酐/三乙醇胺10 min, 2×SSC 10 min, Dig-SOM-cRNA 杂交液20 μL 置湿盒内于43℃ 16 h,4×SSC 洗2 min, 4×SSC 37℃ 20 min, RNaseA [20 μg/mL.(2×SSC)-1] 37℃ 30 min, 1×SSC 15 min, 0.5×SSC 15 min, 0.05 mol/L PBS 5 min ×3, 抗Dig-碱性磷酸酶复合物室温4 h,0.05 mol/L PBS 5 min×4, TSM15 min×2, NBT、BCIP显色,脱水,透明,封片。
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    对照实验: 杂交液中不加地高辛标记SOM cRNA探针和杂交前切片用20μg/mL RNaseA 37℃处理30min。其它步骤与上相同,结果阴性。

    1.4 图像分析和数据处理 每只鼠取3张组织切片,这些组织片的断面水平在各鼠均相似,每组共18张组织片。首先在10倍物镜下,对海马回、齿状回,大脑皮质内表达SOM mRNA胞体进行计数。然后,每张组织片随机选择20个胞体,输入图像分析仪(TJTY-400真彩色细胞图像分析仪),对所选脑区内表达SOM mRNA胞体的灰度值和截面积进行测量。所得数据经统计学处理后,求出每组平均每张组织切片内表达SOM mRNA神经元的数量,每个表达SOM mRNA神经胞体的平均灰度值(分为256度,最黑者为0度,最亮者为255度)和平均截面积(μm2),然后作显著性检验。

    1.5 SOM的测定 动物断头后迅速取脑,置煮沸的生理盐水中煮5 min,按脑自然分界线分离海马及顶叶皮层,称重,用0.1 mol/L盐酸1 mL匀浆,0.4 mL磷酸缓冲液和0.6 mL综合液中和,离心(4℃,4500 r/min) 30 min,取上清液置-20℃保存待测。测定方法为放射免疫法。
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    1.6 统计学处理 以均值及标准差(x±s)表示,采用t检验。

    2 结果

    (1) 海马回、齿状回、大脑皮质SOM mRNA阳性细胞计数、胞体截面积、胞体灰度值比较

    见表1。杂交反应强弱用平均灰度值比较,数值愈大,表示颜色愈浅。由表1可知,海马回、齿状回、大脑皮质顶叶,实验组SOM mRNA胞体平均截面积、平均阳性细胞数明显高于对照组,而平均灰度值均明显低于对照组,两组间差异均有极显著性。

    (2) 慢性癫痫大鼠海马、顶叶皮质SOM含量比较见表2。由表2可见,慢性癫痫大鼠海马、顶叶皮质内SOM含量明显高于对照组。经统计学处理,两组间差异均有极显著性。

    表 1 慢性癫痫大鼠脑组织SOM mRNA胞体数量、灰度值、截面积与对照组比较
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    Table 1 Compared with results of the number, the gray value, the sectional area of SOM mRNA-postive cell bodies in chronic epileptic rats with controls (x±s)

    Hippocampus gyrus

    Dentate gyrus

    Cerebral cortex

    er

    cr

    er

    cr

    er
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    cr

    Number

    174.23±7.32*

    103.74±8.23

    179.43±4.68*

    109.24±8.76

    187.32±8.63*

    152.34±7.12

    Gray value

    87.28±9.03*

, 百拇医药     129.84±27.28

    117.28±20.72*

    151.63±10.48

    105.32±17.93*

    156.24±20.71

    Section area

    187.63±42.08* *

    124.70±34.73

    189.29±40.31* *

    138.71±37.72
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    141.32±28.74* *

    107.32±20.93

    *P<0.01,**P<0.05 compared with control group; er: epileptic rats; cr: control rats 表 2 慢性癫痫大鼠不同脑区SOM含量的变化

    Table 2 Changes of the contents of SOM in different brain area of chronic epileptic rats (x±s, ng/g)

    n

    Hippocampal

    Cerebral cortex
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    Epileptic rats

    6

    243.24±43.16

    240.87±40.14

    Control rats

    6

    134.72±35.70*

    141.21±37.73*

    *P<0.01 compared with control group

    3 讨论

    SOM是一种脑肠肽, 广泛分布于中枢神经系统和胃肠道组织中, 在中枢神经系统中具有神经递质或神经调质的作用, 多数学者认为SOM是一种兴奋性递质[2]。 将不同剂量的SOM注入大鼠脑室, 小剂量可引起动物运动失调,加大剂量可引起动物注射对侧半身或全身痉挛性强直, 并伴有意识障碍。 用半胱胺耗竭动物脑内SOM含量或应用SOM抗体作侧脑室注射, 均发现动物杏仁核点燃率明显降低[3]。这些实验结果均提示SOM具有致痫作用。 动物实验及人类癫痫灶中SOM含量的改变有增加及减少的报告,这些异同有些是因实验方法如免疫组化本身的缺陷或各实验条件不一所造成,给正确解释SOM在癫痫中的作用带来一定的困难。
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    戊四氮是一种常用的致痫剂,本研究应用戊四氮成功地复制出较接近人类癫痫的慢性癫痫模型。在此基础上采用原位杂交组织化学方法对慢性癫痫大鼠海马回、齿状回、大脑皮质内SOM mRNA的表达进行了观察,结果发现实验组SOM mRNA胞体数量、胞体截面积均明显高于对照组,平均灰度值均明显低于对照组。从而证实了慢性癫痫发病过程中编码SOM的基因被活化。进一步从分子水平上说明SOM与癫痫发病密切相关。然而,到目前为止致痫因素通过何种途径激活SOM基因尚不清楚,有待于今后更进一步研究。

    基因最终通过其编码的蛋白质产物而发挥着广泛的生物学功能,因此活化的基因能否得到正确而及时的翻译是十分重要的。本研究同时还对戊四氮诱导的慢性癫痫大鼠海马、顶叶皮质内SOM含量进行了检测,结果发现实验组较对照组明显升高。这与本课题组王铭维等报道的癫痫患者脑脊液中SOM含量升高相吻合[4]。结合本实验的结果认为在慢性癫痫中SOM基因被激活,活化的基因得到了正确的翻译。

, 百拇医药     SOM 及其受体分布广泛,其中以海马、大脑皮质、杏仁核等部位最多,而这些部位正是癫痫研究的常用靶区。本研究揭示,慢性癫痫大鼠这些部位SOM基因活化,同时伴随着其表达产物的增高。推测增高的SOM作为一种可能的兴奋性递质,通过调控离子通道的启闭而可能具有直接的致痫作用[5]。另外,SOM亦可能通过影响脑内其它递质而起着致痫作用。如已有的研究表明,SOM可抑制GABA的合成和释放[6]。将SOM和谷氨酸(GLU)同时注入兔皮层神经元,发现SOM可明显增强GLU的去极化作用。将SOM和GLU同时注入体外培养的大鼠皮层神经元内,SOM也增强GLU的去极化作用[7]。GABA、GLU作为脑内主要的抑制和兴奋性递质,分别具有抗痫和致痫作用,这一点为大多数研究者所公认,因而SOM也可能通过影响这两种主要的递质而起着致痫作用。

    基金项目:国家自然科学基金资助项目(39330210)

    作者简介:汪银洲(1966年生),男,安徽省望江县人,博士,副主任医师。现在安徽省立医院工作,为安徽省跨世纪学术技术带头人,主要从事癫痫基础与临床研究。
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    作者单位:汪银洲(同济医科大学同济医院神经科,武汉 430030)

    阮旭中(同济医科大学同济医院神经科,武汉 430030)

    张苏明(同济医科大学同济医院神经科,武汉 430030)

    参考文献

    [1]Havilucek V. Central nervous system effects of hypothalamic hormones and other peptides[M]. New York: New York Raven Press, 1979.381-387.

    [2]Raiteri M, Bonanno G, Fedele E. GABA stimulates somatostatin release following activation of a GABA uptake carrier located on somatostatin nerve ending of rat cerebral cortex[J]. J Pharmacol Exp Ther, 1991, 256:88-91.
, http://www.100md.com
    [3]Higuchi T, Sikand G, Kato N, et al. Profound suppression of kindled seizures by cysteamine: possible role of somatostatin to kindled seizures[J]. Brain Res, 1983, 288:359-362.

    [4]王铭维,阮旭中,朱遂强.癫痫患者脑脊液生长抑素的测定[J].脑与神经疾病杂志,1997,5:5-7.

    [5]Miyoshik, Kitk S, Katayama S, et al. Somatostatin increases intncellular Ca2+ concentration in cultured rat hippocampus neurons[J]. Brain Res, 1989, 489:361-364.

    [6]Delgado-Escucta AV, Green berg D. The search for epilepsies ideal for clinical and molecular genetic studies [J]. Ann Neurol, 1984, 16(suppl 2):S6-S12.

    [7]梁卫兰,吴希如.生长抑素与惊厥[J].生理科学进展,1990,21:164-169., 百拇医药