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编号:10266891
猴颈上交感神经节脑内移植治疗实验性帕金森病的病理学研究
http://www.100md.com 《中华病理学杂志》 1998年第2期
     作者:高志学 刘艳生 魏学忠 洪执忠 刘大荣 杨莉

    单位:650032 昆明,成都军区昆明总医院病理科(高志学、刘大荣),神经外科(刘艳生、洪执忠);沈阳军区总医院神经外科(魏学忠);昆明医学院第一附属医院(杨莉)

    关键词:动物实验替代试验;组织移植;帕金森病;神经节,交感

    中华病理学杂志980209 【摘要】 目的 为交感神经节移植脑内能否长期存活寻找组织病理学证据,并为帕金森病的外科治疗寻找一种较理想的移植方法。方法 用9只恒河猴以1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP)诱发帕金森病,自体颈上交感神经节移植至脑内尾状核(以相同方法移植肌腱做对照)并观察2年,所有标本采用连续冰冻切片,除HE染色观察外,并用乙醛酸诱发多巴胺荧光,免疫组织化学染色用抗嗜铬颗粒蛋白A、神经丝蛋白、突触素、神经元特异性烯醇化酶(NSE)、胶质纤维酸性蛋白(GFAP)等抗体标记观察。结果 移植2年后除动物行为症状明显好转外,脑尾状核部位仍可见存活的神经节细胞,移植的神经节组织与脑组织间有神经轴树突联系,多巴胺荧光阳性,神经丝蛋白、突触素及嗜铬颗粒蛋白A阳性表达。结论 神经节的自体脑内移植细胞可存活达2年,交感神经节作为移植物治疗帕金森病优于其它组织,连续冰冻切片与诱发荧光、免疫组织化学染色相结合是观察神经节脑内移植的较好方法。
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    A pathological study on the autotransplantation of monkey′s cervical sympathetic ganglion into brain for the treatment of Parkinson′s disease Gao Zhixue, Liu Yansheng, Wei Xuezhong, et al. Department of Pathology, Kunming General Hosptial, Chengdu Military Command, Kunming 650032.

    【Abstract】 Objective In order to find out evidences in explicating whether the transplanted ganglion cells can be kept surviving longer in the brain and to find out an ideal transplantation way for the surgical treatment of Parkinson′s disease. Methods Cervical sympathetic ganglions autotransplantation into the caudate nuclei of the brain in 9 rhesus monkeys known to have the symptoms and signs of the Parkinson′s disease beforehand induced by using 1-methy1-4-phen-1, 2, 3, 6-tetrahydropynidne (MPTP) and in addition, muscle tendon tissue was also grafted for comparison. The experimental animals were followed up for 2 years. All the specimens taken were processed and prepared in continuous frozen sections for H & E, glyoxlyic acid induced dopamine fluorescence and immunochemistry stainings including anti-chromogranin A, synaptophysin, neurofilament, NSE, GFAP as markers. Results Two years after the autotransplantation operation, there were still surviving ganglion cells left in the caudate nuclei. The grafted ganglion cells were connected by the neurodendrites with the brain tissue which showed dopamine fluorescence positive and also had expression of chromogranin A, synaptophysin and neurofilaments. Conclusions The grafted cells survived in the brain over 2 years. It′s considered that the sympathetic ganglion is the first choice in comparing with other tissues as the graft for the surgical treatment of Parkinson′s disease. Continuous frozen sections accompanying with inducing fluorescence and immunohistochemistry staining are seemed reliable as the parameters in checking the result after neural transplantation.
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    【Key words】 Animal testing alternatives Tisssue transplantation Parkinson disease Ganglia, sensory

    用组织移植方法治疗帕金森病的研究已有文献报道,但多以胎脑及肾上腺髓质为移植物,用猴的颈上交感神经节移植的研究很少且缺乏组织学的形态资料[1]。1993年~1995年我们用猴为实验对象,诱发帕金森病动物模型并以自体颈上交感神经节移植,观察移植后2年的动物行为症状改变,移植区域脑组织用连续冰冻切片,免疫组织化学方法及诱发荧光观察。其目的在于从组织形态学方面及分子生物学方面为外周—中枢神经系统组织移植寻找客观指标。

    材料与方法

    1.实验动物:健康成年恒河猴9只,体重5.5~10.0kg,雌雄不限,同种饲料喂养。诱发帕金森病模型后随机以7只为移植组,2只为对照组。
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    2.动物模型的建立及测定:用5%硫喷妥钠(20 mg/kg体重)腹腔麻醉,解剖暴露出一侧颈总动脉并夹闭颈外动脉,按0.3 mg/kg体重1甲基-4苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP)50 ml生理盐水稀释自颈内动脉缓慢推入[2]。1周后动物患肢屈曲,唇及肢端呈运动性震颤、表情呆滞、间隙性闭眼、动作慢。用丹麦2000型肌电图仪记录双侧大鱼际肌及胫前肌等部位肌电图符合帕金森病,随机取一动物处死取中脑组织切片发现核质区嗜色素细胞少,神经元变性,符合帕金森病的组织学改变。

    3.神经节移植:猴注入MPTP后1个月(动物行为及肌电图检查符合帕金森病模型)常规麻醉并暴露一侧颈总动脉,在其分叉上2.5 mm处解剖出颈上交感神经节,迅速取出在显微镜下尽量切除结缔组织,神经节切成20~40小碎片置培养液保存。猴置于定向仪上固定头部,参照尾状核头部坐标前囟前16.5 mm,中线旁开4.5 mm,硬膜下14.0 mm,确定坐标点位置,钻孔切开硬脑膜,将神经节碎片连同少许培养液装入套管针内通过调试好的定向仪送入尾状核头部,留针5分钟后拔除,依次缝合。对照组取小腿肌腱以同样方法植入。当天所有移植动物CT扫描了解移植情况[3]
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    4.观察移植后2年动物行为症状改变并收集标本:(1) 常规麻醉后解剖双侧颈总动脉并结扎颈外动脉,颈内动脉插管后用2%乙醛酸泰洛缓冲液灌注约250 ml,再用铝甲醛蔗糖液灌注300 ml。取出猴脑寻找移植部位并切取2 cm× 2cm× 2cm组织置恒冷式冰冻切片机-27 ℃连续切片(7~15 μm),观察切面颜色变化同时做HE染色,部分保存做免疫组织化学染色及诱发荧光。(2) 免疫组织化学染色按SP法,一抗为嗜铬颗粒蛋白A、神经丝蛋白、突触素、NSE、GFAP、S-100(对照片一抗以PBS代替,试剂均为DAKO产品)。(3) 乙醛酸诱发荧光检测:15 μm冰冻切片温风吹干后在干燥器内干燥24小时,再用硫酸平衡过的70%相对湿度的多聚甲醛80 ℃作用1小时,石蜡油封片。用奥林巴斯荧光显微镜、BG滤镜(波长410 μm)检测荧光,用空白对照及水淬灭荧光法鉴别多巴胺荧光与组织自发荧光(试剂为Sigma产品)[4]

    结果

    1.动物注射MPTP后1周出现患肢及口唇震颤,肌张力增高,表情呆滞。肌电图检查患肢呈节律性阵发性放电电位,与对侧肢 体明显不同,符合帕金森病肌电图改变。移植当天CT扫描发现术侧(右侧)颅内脑中线旁7~10 mm有低密度圆形区域(图1)。移植后1个月上述症状减少。2个月后出现震颤与MPTP后1周无明显区别,但3~4个月后症状减退,6个月后基本恢复正常:动物已无震颤,表情丰富。对照组动物仍有不规则震颤及表现呆滞、寻食能力差,1例术后10个月死亡。
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    2.病理学观察结果:(1) 移植手术后2年猴脑表面软脑膜可见疤痕存留,两组动物中脑尾状核区域(根据解剖脑及连续冰冻切片的组织切面颜色定位)组织切片均可见淋巴细胞、浆细胞浸润、结缔组织增生及胶质增生,组织坏死后空腔形成。神经节移植组可见数量不等(与正常神经节对照明显减少)的椭圆形、多角形大细胞、胞浆颗粒状、核小而圆形或椭圆形、偏位,细胞外周空晕并有较小的椭圆形卫星细胞(图2),此组织相与神经节组织(图3)比较,其大小、形态相似,而对照组无此类细胞且坏死空腔较大,并伴陈旧性出血及胶质、结缔组织增生(图4)。(2) 免疫组织化学染色:移植组的大细胞(节细胞)嗜铬颗粒蛋白A、神经丝蛋白阳性(图5),移植物与脑组织交界处可见具有一定方向性的丝状结构,神经丝蛋白及突触素阳性(图6)。其外周的小细胞S-100、GFAP阳性。(3) 多巴胺荧光:移植物中可见不均匀片状或网状荧光(图7),与脑组织交界区域可见有纤维样荧光分布(图8)。
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    图1 移植后24小时猴头颅CT扫描 图2 猴交感神经节移植尾状核2年,可见散在多角形椭圆形大细胞,数量少,胞浆颗粒状、核偏位(神经节细胞↑)及椭圆形小细胞(卫星细胞△) HE×400 图3 猴正常交感神经组织.神经节细胞(↑)及其外周的卫星细胞(△) HE×400 图4 移植对照组脑尾状核组织坏死,陈旧性出血、胶质及结缔组织增生 HE×100 图5 移植存活在脑内的神经节细胞嗜铬颗粒蛋白A染色阳性 SP法×400 图6 移植组织与脑组织交界区丝状纤维具有方向性神经丝蛋白阳性 SP法×400 图7 脑尾状核区域组织(△),移植物多巴胺荧光呈片状及网状阳性 乙醛酸诱发荧光BG滤镜(410μm)×100 图8 移植物与脑组织之间有纤维丝状结构(△),多巴胺荧光阳性 乙醛酸诱发多巴胺荧光BG滤镜(410μm)×100讨论

    帕金森病是以脑内多巴胺神经元异常为主的疾病,治疗除补充多巴胺外,组织移植可使其症状改善。文献报道用肾上腺髓质及胎脑移植治疗帕金森病有效,但维持时间较短(1年内者多)[5]。日本学者用猴颈上交感神经节移植观察1.5年,并用乙醛酸诱发多巴胺荧光认为移植物存活并与宿主脑整合,但未见组织形态资料报道[6]
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    我们利用猴MPTP诱发帕金森病模型,自体颈上交感神经节移植至尾状核,观察时间达2年,除了记录动物行为及肌电图外并对切取移植区脑组织连续冰冻切片,乙醛酸诱发多巴胺荧光,用对神经节细胞及神经轴、树突有特异性的免疫标记物进行系统观察。发现移植区域的细胞与颈上交感神经节的细胞形态相似,但数量减少。免疫组织化学染色结果提示移植区的两类细胞:嗜铬颗粒蛋白A、神经丝蛋白阳性细胞及 S-100、GFAP阳性细胞分别是神经节细胞及其卫星细胞。突触素及多巴胺荧光阳性则提示移植物与宿主脑之间具有功能联系,说明移植2年后不但有细胞存活而且有功能通路的建立。移植后动物行为的变化规律亦支持这一推论。近年的研究发现中枢神经本身具有再生能力:在外周神经提供的微环境中,中枢神经的轴、树突可再生、出芽或建立侧枝[7]。Berry等[8]将纯化的雪旺细胞植入中枢神经发现其轴突可长入植入物。提示了中枢神经再生的关键是雪旺细胞,这种细胞能为神经轴突再生提供必要的细胞因子(如神经生长因子)及相应的受体。本实验也发现类似的结果:移植物与脑组织交界区有多巴胺荧光阳性、神经丝蛋白及突触素阳性纤维。组织学观点认为神经节的卫星细胞也属于雪旺细胞,因此将神经节作为移植物既移植了能补充多巴胺类神经递质(也包括肾上腺素及去甲肾上腺素类)的神经节细胞,又移植了能提供神经再生、促进移植物与宿主脑神经突触建立通路所需微环境的雪旺细胞(神经节中的小细胞)。从神经再生的分子生物学基础看,神经节移植优于肾上腺髓质移植及胎脑移植,当然,移植的方法与技术还需要进行大量的实验研究。我们还认为在神经移植研究中,除了应用组织化学,免疫组化及荧光等方法观察移植物的细胞起源及神经生物学功能外,更重要的是对移植物长期、细致的组织形态学观察,了解移植物的功能细胞在宿主组织内是否存活。
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    参考文献

    1 张瓦城,曹家康,张志明.肾上腺髓质脑内移植治疗震颤麻痹Ⅲ,临床应用.中华外科杂志,1988,26:1:1-12.

    2 板仓澈,龟井一郎,中井国雄,他.颈上交感神经节の脑移植—Parkinson病の新くこ治疗目指して.脑神经,1988,40:285-290.

    3 Madrazo I, Drucker-colin R, Diaz V, et al. Open microsurgical autograft of adrenal medulla to the right caudate necleus in two patients with ineractable Parkinson′s disease. N Engl J Med, 1987, 316;831-834.

    4 陈啸梅,周文郁,彭梭云,等.组织化学手册.北京:人民卫生出版社,1982.227-284.
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    5 Backlund E O, Granberg P O, Hamberger B, et al. Transplantation of adrenal medullary tissue to strlatum in Parkinsonism. First clinical trials. J Neurosurg, 1985, 62:169-173.

    6 板仓澈,中尾直之,驹井则彦.颈部交感神经节の脑内移植.脑神经外科,1994,22:199-205.

    7 Korsching S, The neunotrophic factor concept: a reexamination. J Neurosci, 1993, 13:2739-2784.

    8 Berry M, Hall S, Follow R, et al. Response of axons and glia at the site of anastomosis between the optic nerve and cellular or acellular sciatic nerve grafts. J Neurocytol, 1988, 17:727-744.

    (收稿:1997-04-15 修回:1997-11-21), 百拇医药