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编号:10281962
中药脊髓I号对脊髓损伤大鼠背根节CGRP表达的影响
http://www.100md.com 《首都医科大学学报》 2000年第1期
     作者:韩凤岳 苏静 刘卫东 张平 常超英 刘恩 马育平 高秀来 陈亚亮 陆涛 景鹏

    单位:(中国中医研究院骨伤科研究所)

    关键词:中药;脊髓再生;背根神经节;CGRP表达

    首都医科大学学报000104 摘 要:为研究在脊髓损伤后服用中药脊髓I号(SCI)对背根节(DRG)神经元降钙素基因相关肽(CGRP)表达的影响,探讨SCI促进脊髓修复再生效应的机制,用免疫细胞化学法和定量图像分析法,检查了SCI对Wistar大鼠下胸髓半横断损伤诱发的局部DRG神经元CGRP表达的影响。结果发现:①脊髓半横断引起同侧首、尾向各3个DRG内CGRP表达的明显和持续性下调;②损伤后投给SCI冲剂,可以明显减轻、但不能完全阻止脊髓损伤诱发的CGRP表达下调;③损伤后投给中药补阳还五汤,或用大剂量的氢化可的松治疗,不能减轻脊髓损伤诱发的CGRP表达下调;④在服用SCI大鼠脊髓的损伤区,显示有明显的修复再生。提示:CGRP表达程度与脊髓损伤及其修复再生的情况相关;SCI可能通过对CGRP-mRNA基因表达的调节,激发损伤脊髓组织的修复再生。
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    分类号:R744; R28

    Effect of Chinese Herb Spinal Cord Granule I on CGRP Expression

    in Located Dorsal Root Ganglia in Rats with Spinal Cord Hemisection


    Han Fengyue Su Jing Liu Weidong Zhang Ping Chang Chaoying Liu En

    (Institute of Orthopaedics and Traumatology, China Academy of TCM)

    Ma Yuping Gao Xiulai Chen Yaliang Lu Tao Jing Peng
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    (Department of Anatomy, Capital University of Medical Sciences)

    Abstract:In order to study effect of spinal cord granule I (SCI) on calcitonin gene related peptide (CGRP) expression in dorsal root ganglia (DRG) after spinal cord injury and to inquire into mechanism of promoting spinal cord regeneration in rats with SCI, effect of SCI on CGRP expression in DRG of Wistar rats subjected to right-hemisection at the lower thoracic spinal cord were evaluated by immunocytochemistry and quantitative image analysis. The results are followed as: ① A significant down-regulation of CGRP expression in ipsilateral 3 DRG oral and caudal to the injury level was caused by spinal cord hemisection respectively. The down-regulation of CGRP expression is consistent and no-reversed during one month after spinal cord injury. ② The down-regulation of CGRP expression was evidently relieved but not prevented with administration of SCI. ③ The down-regulation of CGRP expression induced by spinal cord injury was not relieved with administration of Buyang huanwutang or hydrocortisone in a large doses. ④The spinal tissue injured was repaired and regenerated in rats with administration of SCI. So that, the results not only suggested a possibility that reversion of CGRP expression following down-regulation may be as a mark for regeneration of spinal cord tissue injured, but also indicated that it may be one of mechanisms for promoting repair and regeneration of spinal cord injured that SCI regulates CGRP-mRNA expression.
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    Key words:Chinese herb; spinal cord regeneration; dorsal root ganglia; CGRP expression▲

    以前的研究表明,中药脊髓煎剂具有促进脊髓损伤组织修复再生的作用[1~3]。为了初步探索中药脊髓Ⅰ号(SCI)促进损伤脊髓修复再生的机制,1998年4~10月,我们应用免疫细胞化学法和定量图像分析法,检测在脊髓半横断损伤后,服用SCI对背根节(DRG)内降钙素基因相关肽(CGRP)表达的影响;同时观察损伤脊髓的修复再生是否伴随着DRG内CGRP表达的变化。

    1 材料和方法

    Wistar大鼠80只(购自北京医科大学动物中心),雌雄兼有,体质量110~140 g。75只大鼠在1%戊巴比妥钠30 mg/kg麻醉下,按无菌手术的要求进行下胸髓右侧半横断手术。术后随机分为4组,即空白对照组(BCG,20只)、补阳还五汤组(BYG,20只)、激素对照组(HCG,15只)和脊髓I号组(SCI,20只);每组各分术后1、3、15和30 d等4个亚组(激素对照组无30 d亚组),每亚组5只大鼠;另设未作脊髓损毁术的正常对照组(NCG,5只)。在脊髓损伤手术后1、3、15和30 d分别处死各组动物,从脊髓损伤节段的头、尾侧各取出3个DRG,立即放入Bouin液内固定。把同组每一亚组大鼠的DRG包埋在1个石蜡块内,制备成6 μm厚的石蜡切片。在1张载玻片上,裱有同组各亚组大鼠DRG的切片,每组各取6张同样的载玻片。4张载玻片按ABC法进行免疫细胞化学染色[4],以检测DRG神经元CGRP的表达情况;1张载玻片按ABC法进行CGRP阴性对照染色;另1张载玻片进行HE染色。用Leica Q500MC型图像分析仪,对前4张载玻片逐张进行图像分析。在每一亚组动物的1张切片内,随机提取5个视野,主要进行CGRP标记细胞计数和CGRP颗粒光密度分析。把每组20个视野测得的平均值再输入计算机,用SPSS软件进行方差分析和q检验。
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    2 结果

    DRG内CGRP表达的观察:CGRP阴性对照染色样本中既无CGRP神经元,也无CGRP免疫阳性反应物。切片的相对灰度值平均为254.128,略高于CGRP阳性染色切片背底的灰度值。正常大鼠DRG神经元CGRP的表达活跃,CGRP阳性神经元的数量很多,在1个低倍视野内,约有40个CGRP阳性神经元,约占该视野神经元总数的1/2。CGRP免疫阳性反应物的光密度平均为0.069 1,它们呈棕褐色颗粒状,大多分布在胞浆内,在胞核周围区较多。有少数神经元的轮廓都被CGRP阳性颗粒“覆盖”,有时透过CGRP颗粒可以隐约看出细胞核的轮廓。此外,在许多神经纤维内可以看到呈串珠状分布的CGRP颗粒。在背根神经纤维内,也可以观察到CGRP阳性颗粒(图1)。

    图1 ABC法正常大鼠背根节CGRP表达 CGRP阳性神经元数量多,CGRP颗粒着色深 8×20
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    在脊髓损伤后服用SCI冲剂大鼠的DRG内CGRP表达见图2。脊髓半横断损伤后大鼠DRG神经元CGRP的表达见表1(CGRP阳性神经元数量)、表2(CGRP颗粒光密度均值)。

    图2 ABC法SCI组术后30 d背根节CGRP表达 CGRP标记细胞数量比正常组少,CGRP阳性颗粒着色略浅8×20

    表1 各组大鼠CGRP阳性神经元数量比较 组别

    n

    t(损伤后)/d

    1

    3

    15
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    30

    SCI

    20

    22.90±1.91△△

    23.00±1.26△△

    23.15±1.32△△

    23.10±1.17△△

    BYG

    20

    11.00±2.13**

    11.45±1.05**
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    8.35±2.66**

    6.40±1.52**

    HCG

    15

    10.95±3.53**

    13.40±1.22**

    10.15±2.04**

    —

    BCG

    20

    11.60±2.82**
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    8.50±3.52**

    7.50±2.31**

    6.70±1.89**

    NCG

    5

    39.75±2.25

     **与SCI和NCG组比较P<0.01;△△与NCG组比较P<0.01表2 各组大鼠CGRP颗粒光密度平均值比较 组别

    n

    t(损伤后)/d

    1
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    3

    15

    30

    SCI

    20

    0.046 8±0.00 6△△

    0.046 7±0.00 4△△

    0.046 8±0.00 6△△

    0.053 1±0.01 0△△

    BYG

    20
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    0.017 9±0.00 6**

    0.008 8±0.00 4**

    0.009 4±0.00 4**

    0.007 0±0.00 2**

    HCG

    15

    0.005 0±0.00 2**

    0.013 0±0.00 2**

    0.011 2±0.00 4**
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    —

    BCG

    20

    0.005 4±0.00 2**

    0.008 2±0.00 4**

    0.008 8±0.00 4**

    0.012 4±0.00 4**

    NCG

    5

    0.069 1±0.002 0

    **与SCI和NCG组比较P<0.01;△△与NCG组比较P<0.01
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    由表1、2可见,脊髓损伤可引起CGRP表达明显下调,表现为CGRP阳性神经元数量减少和CGRP免疫反应颗粒光密度降低。其中BYG、HCG和BCG组与SCI、NCG组比较P<0.01,SCI组与NCG组比较P<0.01。SCI组DRG内CGRP表达介于NCG和其他3组之间。

    脊髓损伤区光镜所见:通过对脊髓损伤区水平切片的观察和比较,可以看出SCI组大鼠脊髓损伤组织有明显的修复再生(图3);BCG组大鼠脊髓损伤区未见可确认的神经组织再生(图4);HCG组和BYG组大鼠脊髓损伤组织呈现一定程度的修复再生,但是很不理想。

    图3 Weigert染色法SCI组术后30 d脊髓损伤区(右侧)水平切片 损伤灶中心区为结缔组织-神经胶质瘢痕填充,在损伤灶表面及其深部有首尾侧纵行神经纤维通过。在损伤灶深部有1个小空泡,沿着空泡的内外侧壁有小股神经纤维通过。在瘢痕的浅层,有一些呈网状分布的神经纤维 8×10
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    图4 Weigert染色法BCG组术后30 d脊髓损伤区(右侧)水平切片 损伤灶波及范围较大,为结缔组织-神经胶质瘢痕填充。首尾侧纵行的神经纤维被阻挡在瘢痕两侧,在瘢痕内未见首尾侧纵行的神经纤维通过,在损伤灶深部有许多空泡 8×10

    3 讨论

    1985年Kawai等报告,在中枢神经系统内,CGRP含量丰富,分布广泛,并且以神经递质或神经调整因子的方式参与神经系统多种机能活动的调节[5]。所以,许多情况可以诱发DRG内CGRP表达的变化。当伤害性传入增多时,诸如DRG炎、关节炎和皮炎等病变,可以导致背根节CGRP表达的上调[6]。另一方面,切断DRG神经元的中枢突、周围突,或周围神经的损伤,则导致CGRP表达的下调[7,8];一些研究表明,神经损伤后及时给予适宜的治疗措施,诸如进行神经外膜缝合或投给NGF等,可以提高DRG和脊髓后角区CGRP的表达。所以实验大鼠DRG内CGRP表达的强弱,可以从一个侧面反映出脊髓损伤后其修复再生的情况。本研究结果表明,在脊髓损伤后的1个月内,CGRP下调没有自发的恢复,所以在这个时期内CGRP表达的情况可以作为评定脊髓修复再生的一个指征。
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    据文献报道,SCI可以促进大鼠损伤脊髓修复再生,其效应是[1~3]:①可以明显地减小脊髓损伤波及的范围;②可以保护损伤区的神经元;③可以激发被切断的脊髓上、下行传导束再生和轴浆传输功能的恢复;④促进由脊髓损伤区中介的感觉诱发电位和运动诱发电位的恢复。本研究进一步表明,在脊髓损伤后服用SCI,可以明显地减轻脊髓损伤诱发的DRG内CGRP表达的下调。根据近代中药药理研究的记载,组成SCI的一些中药,可以改善微循环、增加组织血流灌注量、提高组织细胞对缺血、缺氧的耐受性和加速清除自由基等多方面的作用[3]。因此,服用SCI可以迅速纠正脊髓损伤区的循环障碍,有效地抑制继发性脊髓损伤的进程,发挥神经元保护作用。此外,脊髓损伤后服用SCI可以明显减轻损伤诱发的CGRP表达下调。提示SCI可以在分子水平发挥作用,它可能通过对CGRP-mRNA等相关基因的调节激发脊髓的修复再生。

    感谢首都医科大学北京神经科学研究所鲁强老师对本文图片作出的帮助。■
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    基金项目:北京市教委1997年基金资助项目.

    参考文献:

    [1]刘卫东,韩凤岳.脊髓Ⅱ号治疗大鼠脊髓损伤的电生理研究.中国骨伤,1997,10 (1):10~11

    [2]刘卫东,韩凤岳,景向红.脊髓Ⅱ号对大鼠脊髓轴浆运输的影响.中国骨伤,1997,10(3):15~17

    [3]苏静,韩凤岳.用中西医结合观点探讨中药治疗急性脊髓损伤的机理.美国中华骨科杂志,1998,4(3):298~300

    [4]石善溶.免疫组织化学技术.成都:四川科学技术出版社,1986.9~19

    [5]Breimer L H, Iain MacIntyre, Mono Zaidi. Peptides from the calcitonin gene: Molecular genetics, structure and function. Biochem J, 1988,255:377~390
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    [6]Bolden D A, Sternini C, Kruger L. GAP-43 mRNA and calcitonin gene-related peptide mRNA expression in sensory neurons are increased following sympathectomy. Brain Res Bull,1997,42(1):39~50

    [7]Christensen M D, Hulsebosch C E. Spinal cord injury and anti-NGF treatment results in changes in CGRP density and distribution in the dorsal horn in the rat. Exp Neurol,1997,147(2):463~475

    [8]Mulder H, Zhang Y, Danielsen N, et al. Islet amyloid polypeptide and calcitonin gene-related peptide expression are down-regulated in dorsal root ganglia upon sciatic nerve transection. Brain Res Mol Brain Res, 1997,47(1~2):322~330

    收稿日期:1998-12-21, http://www.100md.com