丘脑底核脑深部电刺激治疗帕金森病的实验研究

【摘要】：帕金森病(Parkinson’s disease, PD)是一种慢性退行性运动系统疾病,其主要的病理变化为黑质致密部多巴胺能神经元变性,纹状体内多巴胺(dopamine,DA)大量减少。丘脑底核(subthalamic nucleus ,STN) 脑深部电刺激(deep brain stimulation,DBS)对于中晚期帕金森病有良好的疗效,延长了运动障碍缓解期,手术安全性高,术后并发症较少,并且一部分病人术后可逐渐减少口服左旋多巴类药物的剂量。但DBS STN仍是一项有待于探索的领域,许多问题仍待解决,包括一些基本理论如作用机理、长期疗效的评定以及临床适应征等。 PD的病理学改变主要是黑质纹状体系统DA的减少伴有基底节神经核团的功能改变。多巴胺神经递质在PD的病程及治疗中起到了重要的作用。目前有研究表明,刺激鼠PD模型的STN核,可以增加纹状体区DA的释放和代谢。但是也有学者通过对临床病例的研究后提出,STN DBS治疗后并不能增加纹状体区DA的释放。因为6-羟基多巴(6-hydroxy-dopamine,6-OHDA)制备的鼠PD模型和人PD差别较大,并且动物试验研究所用的高频电刺激均为短期结果,临床病例研究有很多方面受到了限制。因此,本研究采用目前与人类PD最接近的MPTP灵长类动物模型,对猴PD模型STN核给予长期慢性高频电刺激,观察纹状体区域DA系统的变化,并结合了临床PD病人STN DBS手术前后的影像学资料进行对比研究,以确定STN DBS治疗后纹状体多巴胺神经递质的代谢变化,对STN核脑深部电刺激的作用机理和可能的神经保护机制作出合理的分析,为临床提高治疗帕金森病疗效,探索一种有效的方法延缓或阻止帕金森病的病程提供理论基础。 第一部分:偏侧猴帕金森病模型的制作 目的:分别采用血管内介入和手术两种方法颈内动脉注射1-甲基-4-苯基-1,2,3,6四氢吡啶(1-methy-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropy-rindine,MPTP)制备偏侧猴PD模型,为下一步STN DBS实验提供帕金森病灵长类动物模型,并对两种制 WP=8 备模型的方法进行比较。 材料和方法:动物均采用老年健康恒河猴,年龄均在10岁龄以上,体重在5～7Kg。制备模型药物采用MPTP。方法有以下二种: 血管内介入方法:恒河猴2只,全麻后在数字减影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)下, Seldinger法股动脉穿刺,置5F鞘,4F单弯造影管超选颈内动脉造影,确认造影管置入颈内动脉后,缓慢注入MPTP生理盐水溶液(0.2mg/ml)。 直接手术方法:恒河猴2只,全麻后切开一侧颈部皮肤,经钝性分离暴露一侧颈总动脉,向上继续分离,显露颈动脉分叉部,暂时夹闭颈外动脉,缓慢注入MPTP生理盐水溶液(0.2mg/ml)。 术后均进行行为学观察和评估,指标包括运动障碍评分,阿朴吗啡诱发旋转实验等。MRI影像学检查验证注药侧黑质及纹状体区域信号强度变化,单光子放射计算机断层显像术 (single photon emission computed tomography, SPECT)对多巴胺转运体(Dopamine Transporter, DAT)及多巴胺D2受体(D2R)进行检查,与正常侧对比观察MPTP对于纹状体区多巴胺神经递质系统的损伤情况。待模型稳定后6个月,猴处死分别取两侧尾核、壳核和黑质组织,行病理切片,HE 和酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase ,TH)免疫组织化学染色。猴制作模型前后的脑脊液(cerebrospinal fluid,CSF)标本中的DA及其代谢产物的高效液相色谱-电化学法(high performance liquid chromatography and electrochemical detection , HPLC-ECD)检测。 结果:两种不同的方法制备偏侧PD模型后,行为学观察均发现猴自主运动明显减少,注药对侧肢体肌张力增高,部分猴伴有静止性震颤,运动迟缓,向患侧趴伏,步态不稳,运动障碍评分1个月后稳定在6分以上。阿朴吗啡 (apomorphine, APO)试验可诱发出特殊的向健侧的旋转动作。 MRI检查显示注药侧纹状体区域信号较对侧稍减低,未观察到注药侧黑质区域的信号改变。SPECT检查显示注药侧纹状体区的DAT明显降低,并一直保持较低状态,多巴胺D2受体在一个月时注药侧较正常侧摄取浓度明显增高, 3个月后仍保持稳定。 WP=9 HPLC-ECD检测CSF中DA及其代谢产物二羟苯乙酸(dihydroxyphenylacetic acid ,DOPAC)和高香草酸(homovanillic acid ,HVA)含量发现给予MPTP1周后迅速下降,平均下降98%以上,并且一直保持在较低的水平。病理切片经HE 染色和TH免疫组织化学染色,发现注药侧黑质区域神经细胞变性减少,纹状体区域的神经细胞数目也减少,残留神经元变性。黑质纹状体区TH阳性多巴胺神经元较正常侧减少85%以上。 结论:血管内介入和外科手术颈内动脉注射MPTP的两种方法均可建立偏侧PD猴模型,通过行为学观察、阿朴吗啡诱发旋转试验观察到猴出现了偏侧的帕金森症状,MRI、SPECT及病理学检查证实在猴注药侧纹状体区有PD特征性改变,为进一步STN DBS研究提供了有用的实验模型。血管内介入较外科手术方法时间短,用药剂量少,可控性好,创伤小,更适合老年猴PD动物模型的建立。 关键词: 帕金森病 动物模型 猴 MPTP SPECT 第二部分:偏侧猴PD模型的脑深部电刺激 目的:通过观察丘脑底核慢性高频电刺激治疗猴偏侧PD模型后症状的改善情况,纹状体区DAT及D2R含量和葡萄糖代谢的变化,以及CSF中DA及其代谢产物的测定,探讨STN DBS对纹状体多巴胺神经递质的影响。 材料和方法:偏侧帕金森猴模型2只,在