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针刺对宫内窘迫缺氧缺血性脑损伤大鼠新生神经细胞凋亡的影响研究

李星儿  
【摘要】:目的 新生儿缺氧缺血性脑病(hypoxic-ischemic encephalopathy, HIE)严重危害新生儿的健康,是导致脑性瘫痪(cerebral palsy, CP)、癫痫(epilepsy)等儿童脑病的直接因素。对此类疾病的治疗至今仍为世界性医学难题。如何有效改善HIE所致的病理状况一直是医学界研究的重要内容之一。 近十几年来,针灸在治疗新生儿缺氧缺血性脑病后遗症之一的脑瘫方面,取得了很大突破,针灸在脑瘫领域展现出空前的繁荣景象。随着研究的深入,一些学者发现患儿接受针灸治疗的年龄越小,疗效越显著,因此萌生了在新生儿期即对缺氧缺血性脑损伤的患儿进行针灸治疗的想法。 但由于HIE的危险性和严重性、现代医学目前在我国医学系统尤其是新生儿急救领域的主导地位、中医针灸对该病作用机制的实验研究尚属空白、中医“科学性”受现代医学质疑、针灸作为有创治疗在新生儿领域的安全性等多种原因,决定了目前中医针灸难以进入该领域一展所长。因此,先在动物实验上验证中医针灸的有效性和安全性,并深入探索和揭示针灸治疗HIE的作用机制,将有助于推动针灸治疗进入新生儿HIE领域的进程。 靳三针疗法是已故广州中医药大学治疗弱智儿童的首席教授靳瑞教授所创立的学术体系,被誉为“岭南针灸新流派”。靳瑞教授及其带领的靳三针团队,以“靳三针头穴”为主治疗小儿脑病二十余年,疗效肯定,国家中医药管理局已将“靳三针治疗儿童精神发育迟滞和儿童自闭症临床规范化研究”两项成果作为临床适宜疗法向全国推广。目前对“靳三针疗法”治疗小儿脑病的临床观察研究很多,但缺乏对其作用机理的实验基础研究。 本论文目的有二:一方面,以“靳三针头穴”为切入点,旨在探索针刺对HIBD新生大鼠的作用机制是否与减少新生神经细胞凋亡有关,并进一步寻求其起效通路,为针灸治疗HIE寻找可靠的实验依据;另一方面,以针刺介入时间为切入点,比较HIBD发生后不同时间开始针刺对新生神经细胞凋亡相关指标的影响,为临床研究提供必要的理论支持。 方法 文献研究本部分回顾了现代医学对新生儿HIE的认识和治疗进展、古代中医对新生儿HIE认识和现代中医治疗进展、神经干细胞凋亡基因的研究进展等三大内容。在此基础上对新生儿HIE的中西医治疗现状进行了归纳总结。 实验研究本部分共包括六个实验项目。 实验一采用延迟5min剖宫产术模拟宫内窘迫制造HIBD新生大鼠模型,设立正常组(自然分娩的新生大鼠)和假手术组(正常剖宫产术分娩的新生大鼠)作为对照组。根据新生大鼠出生时神经行为学表现、脑组织HE染色鉴定造模成功。 将实验一中获得的各组新生大鼠随机分为正常组、假手术组、模型组、针刺1组和针刺2组,每组再根据处死观察的时间分为21d、28d、35d、42d、49d亚组,每组雌雄各半,饲养到第14天时,用苦味酸标记后,进入后续实验。 实验二观察各组新生大鼠14~49天的体重变化,研究针刺对HIBD新生大鼠体重的影响。 实验三~六研究针刺对HIBD新生大鼠大脑皮层缺血灶中的新生神经细胞凋亡的影响。其中: 实验三采用Tunel法检测大脑皮质中凋亡的神经细胞数量; 实验四采用免疫组织化学法检测大脑皮质中促凋亡基因Caspase-3蛋白的表达; 实验五采用免疫组织化学法检测大脑皮质中BrdU.Nestin蛋白的表达,来反映大脑皮质中新生神经干细胞的数量和细胞增殖状况; 实验六采用免疫组织化学法检测大脑皮质中抗凋亡基因14-3-3蛋白的表达。 结果 实验研究 1、建立模型 1)新生大鼠死亡率:出生21天时各组死亡率为正常组5.13%(4/78),假手术组6.82%(3/44),模型组14.66%(28/191),卡方检验p=0.049。 2)新生大鼠出生时表现:正常组甫出生即全身呈现较深的粉红色,在雌鼠的舔舐下可扭动身体、挥舞四肢、发出叫声,并可迅速吃乳。假手术组和造模组甫从子宫中取出时,均全身青紫或苍白,四肢伸展,没有呼吸,心跳过速,对触觉刺激无反应。 3)新生大鼠出生第2天翻正反射:最短翻正时间假手术组正常组模型组,其中模型组与正常组和假手术组的差异均有统计学意义(P0.01)。10次翻正中的成功次数正常组假手术组模型组,其中模型组与正常组和假手术组的差异均有统计学意义(P0.01)。 4)新生大鼠出生第14天悬吊试验:正常组和假手术组完成试验的时间差别无统计学意义(P0.05),造模组完成试验的时间均短于正常组(P0.01)和假手术组(P0.01)。 5)新生大鼠出生第14天斜坡试验:正常组和假手术组完成试验的时间差别无统计学意义(P0.05),造模组完成试验的时间长于正常组(P0.01),而和假手术组的差别无统计学意义(P0.05)。其中,正常组参加斜坡试验的新生大鼠27只,成功25只(92.6%),不成功2只(7.4%);假手术组参加斜坡试验的新生大鼠15只,成功13只(86.7%),不成功2只(13.3%);造模组参加斜坡试验的新生大鼠84只,成功55只(65.5%),不成功29只(34.5%)。卡方检验P0.01,可以认为斜坡试验成功与否的结果与组别有关。 6)脑组织HE染色:正常组大脑皮质的神经元分布由表及里可见分子层、外颗粒层、外锥体细胞层、内颗粒层、内锥体细胞层、多形细胞层,神经元的6层结构完整。神经元圆形或锥形,细胞质内见嗜碱性均匀分布的尼氏体,细胞核位于胞体中央,核膜明显。在一片正常细胞中间或出现个别固缩细胞。假手术组大脑皮质神经元的6层结构基本完整,局灶区域可见3层(外锥体细胞层)锥体细胞胞浆红染,胞核浓缩深染,结构消失。模型组大脑皮质的3层和5层(外锥体细胞层和内锥体细胞层)锥体细胞数量减少,细胞体积缩小,变成三角形,胞浆呈均匀的嗜伊红染色,胞核浓缩深染,结构消失。部分海马椎体细胞层细胞亦见上述变化。 2、针刺对体重的影响:新生大鼠14-49天体重:35天龄前,模型组、针刺1组、针刺2组和正常组或假手术组的体重差异有统计学意义,42天龄后,各组的体重差异均无统计学意义。 3、针刺对细胞凋亡的影响:针刺1组凋亡细胞个数21-35天龄时和模型组的差异均无统计学意义(P0.05)。针刺2组凋亡细胞个数35-49天龄时均少于模型组(P0.01)。35天龄时,针刺2组凋亡细胞个数少于针刺1组(P0.05)。 4、针刺对Caspase-3的影响:针刺1组Caspase-3的表达21天龄时和模型组的差异无统计学意义(P0.05),28天龄时低于模型组(P0.01),35天龄时高于模型组(P0.01)。针刺2组Caspase-3的表达35天龄时高于模型组(P0.01),42和49天龄时和模型组的差异无统计学意义(P0.05)。35天龄时,针刺1组和针刺2组Caspase-3的表达差异无统计学意义(P0.05)。 5、针刺对BrdU的影响:针刺1组BrdU的表达21-35天龄时和模型组的差异无统计学意义(P0.05)。针刺2组BrdU的表达35-42天龄时和模型组的差异无统计学意义,49天龄时低于模型组(P0.01)。35天龄时,针刺1组和针刺2组BrdU的表达差异无统计学意义(P0.05)。 6、针刺对Nestin的影响:针刺1组Nestin的表达21和35天龄时和模型组的差异无统计学意义(P0.05),28天龄时高于模型组(P0.01)。针刺2组Nestin的表达35-42天龄时和模型组的差异无统计学意义(P0.05),49天龄时高于模型组(P0.01)。35天龄时,针刺2组Nestin的表达低于针刺1组(P0.01)。 7、针刺对14-3-3的影响:针刺1组14-3-3的表达21天龄时高于模型组(P0.01),28天和35天龄时,表达急剧降低,和模型组的差异无统计学意义(P0.05)。针刺2组14-3-3的表达35天龄时低于模型组和正常组(P0.01),42天和49天龄时,表达略有上升,而模型组和正常组在此阶段的大脑皮质中已经没有表达。35天龄时,针刺2组14-3-3的表达低于针刺1组(P0.01)。 结论 文献研究 1、新生儿缺氧缺血性脑病的发病机制和病理生理过程复杂,中西医多种方法综合治疗是未来的发展方向。目前国内外对该病的治疗仍以支持疗法和对症处理为主,高压氧、亚低温、神经营养因子、神经干细胞移植等多种方法仍以动物实验研究为主,未大规模应用于临床。 2、古代中医对该病的理论认识和临床经验相当丰富,古人已经发展出一套处理新生儿缺氧缺血性脑病类似症状的辨证论治方案。迄今为止,尚未有学者对古代中医治疗该病的方法进行过系统总结,也未与现代中医的临床和实验研究成功对接。这是一个巨大的宝库,值得广大中医研究者去挖掘和应用。 3、现代中医在新生儿缺氧缺血性脑病治疗领域以数种单一中药提取物制剂为主,临床应用也未体现中医的辨证论证精神。针灸推拿对该病的治疗集中于其神经后遗症——脑性瘫痪上,真正在新生儿期介入治疗的临床报道非常少。 实验研究 1、延迟5min剖宫产术在短期内可以制备大量长期存活的HIBD新生大鼠,高度模拟胎儿宫内窘迫的发病机制,且操作简便,是一种值得推广的研究缺氧缺血性脑损伤的造模方法。该方法可造成相对温和的缺氧缺血性脑损伤,新生大鼠出生后21-49天存在神经细胞“延迟凋亡”现象,是研究中枢神经细胞凋亡的理想模型。 2、获得正常新生大鼠神经系统发育和细胞凋亡的生理规律:(1)正常新生大鼠21-42天龄时大脑皮质的神经干细胞持续存在,42-49天年龄段突然下降,表明42-49天年龄段,新生大鼠神经系统发育接近成熟。(2)正常新生大鼠42天龄大脑皮质的神经细胞出现凋亡高峰,随后逐渐下降。42天以前,大脑皮质中可能存在某些抑制Caspase-3促凋亡作用的因素,抑制神经细胞过度凋亡,14-3-3可能是其中一个因素。42天以后,14-3-3表达消失,大量神经细胞进入凋亡程序,但Caspase-3可能与此无关。 3、获得模型组新生大鼠细胞凋亡相关的病理规律:(1)该模型42天后大脑皮质的神经细胞开始大量凋亡,新生神经干细胞减少,同时伴随异常的细胞增殖,这些增殖的细胞很可能不是正常成熟的神经元,而是修复损伤的其他神经细胞。(2)42-49天年龄段,大脑皮质神经细胞出现“延迟凋亡”的现象,与Caspase-3的表达存在因果关系。 4、获得针刺对观察指标的作用规律:(1)针刺具有抑制HIBD新生大鼠大脑皮质中的细胞凋亡和BrdU的表达、提高大脑皮质中Nestin和14-3-3表达水平的作用。其中,针刺2组的上述作用均优于针刺1组。(2)针刺对神经细胞凋亡的抑制作用,可能与针刺提高14-3-3的表达水平有关,并通过抑制凋亡,间接抑制了BrdU的表达,另一方面,针刺具有促进Nestin在大脑皮质中表达的作用,能提高损伤区的新生神经干细胞水平,从而修复受损组织。(3)针刺对Caspase-3的抑制作用不明显,针刺抑制HIBD新生大鼠神经细胞凋亡的作用很可能不是通过Caspase-3途径来实现的。 5、针刺介入时间研究对临床应用的启示:(1)决定针刺介入时间的关键,不一定在于越早越好。最佳的针刺介入时机,应取决于受针刺影响的靶蛋白,以及该蛋白在HIBD模型神经系统发育过程中表达发生转折的年龄段。(2)针刺影响靶蛋白表达的维持时间偏短,提示机体对针刺具有耐受性。因此找准关键时间点介入针刺治疗,才能更大限度地提高疗效。在治疗过程中,定时更换穴位进行刺激,可能有利于减少机体对该穴位的耐受性,提高针刺治疗敏感度。


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