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实验性变态反应性脑脊髓炎(ExperimentalAutoimmuneEncephalomyelitis,EAE)是实验动物发生的,由同种型,同种异型,异种异型致脑炎抗原诱导产生的,由细胞免疫反应介导的,以中枢神经系统白质脱髓鞘为特征的迟发型超敏反应性自身免疫性疾病。EAE具有与人类多发性硬化(MultipleSclerosis,MS)极为相似的临床、生化、免疫及病理特征,是研究MS理想的动物模型。文献报道的制备EAE模型的方法很多,其敏感品系多为啮齿类动物,如Lewis大鼠,SJL小鼠,PJ小鼠等。但国内缺乏相关的敏感品系,所以我们尝试用国内常见的非敏感品系SD大鼠建立EAE模型。
小胶质细胞占胶质细胞总数的10%~20%。既往的研究表明该细胞来源于骨髓的单核干细胞,在胎儿发育早期已广泛存在于中枢神经系统,被认为是中枢神经系统中主要的宿主巨噬细胞(MФ)。然而,近年来大量实验研究表明,在MS和EAE中,小胶质细胞除了具有巨噬细胞的吞噬功能之外,尚能发挥破坏髓鞘和少突胶质细胞的多种细胞免疫功能,是神经元变性、坏死的效应细胞。所以,在小胶质细胞活化早期适当抑制它的活化反应,能减少不必要的细胞毒作用和病理损害。
肿瘤坏死因子α(TumorNecrosisFactorAlpha,TNF-α)作为触发MS的重要炎症细胞因子,在MS的免疫机制中起着重要的作用。在MS病变中已经证明有许多TNF-α免疫阳性的细胞,主要是胶质细胞和巨噬细胞,TNF-α在组织培养中,可以破坏少数胶质细胞,诱导髓鞘降解。已经证明,在EAE易感鼠的胶质细胞与抵制EAE鼠的胶质细胞相比,前者表达较多的TNF-α。在活动的MS的CNS斑块中检测到TNF-α的存在。在慢性进展性MS患者的CSF中,TNF-α的水平与临床状态相关。因此对TNF-α的进一步研究是必要的。
NSAIDs类药物吲哚美辛(Indomethacin)是一种非甾体类抗炎药物,能通过血脑屏障,其主要作用是抑制前列腺素的合成,具有抗炎解热镇痛和抗血小板聚集作用。近年在阿尔茨海默病(AlzheimersDisease,AD)中的研究发现,吲哚美辛可缓解和治疗AD,增加吲哚美辛的使用可降低老年性痴呆的发生[29]。而Net-land等[33]的动物实验证实,吲哚美辛的确能显著抑制Aβ诱导的小胶质细胞活化增殖,下调大鼠AD模型的海马IL-1β和TNF-α表达,从而改善中枢神经系统炎症。MS/EAE作为一种中枢神经系统免疫性疾病,其CNS受损有很大一部分是由炎症引起的,那么,吲哚美辛是否也能在MS/EAE中发挥其在AD中相似的作用呢?其治疗机理又是什么呢?我们的研究目的在于探讨吲哚美辛在EAE中的治疗作用及其与小胶质细胞,TNF-α相关的可能机理,以期为临床上MS新的实用、方便、有效的治疗手段提供理论依据。
[材料与方法]1、SD大鼠实验性变态反应性脑脊髓炎模型的建立及鉴定:采用完全福氏佐剂-脑脊髓匀浆,并辅以注射百日咳疫苗诱导SD大鼠EAE模型,比较不同的免疫原(同种或异种),注射方法(一次或多次注射)以及性别差异对模型制作的影响。观察和比较动物的神经症状和病理改变。
2、吲哚美辛的干预治疗及其相关机制研究:随机取SD大鼠160只:正常组SD大鼠10只,实验组SD大鼠150只(建立EAE模型)。将所有动物分为四组并予药物干预:1)正常组(10只):用PBS与CFA等量混合后注射,不予处理。2)EAE组(24只):诱导EAE大鼠但未予治疗,每日2ml生理盐水灌胃。3)治疗组1(24只):诱导的EAE大鼠从发病前(即致敏后第9天)每日吲哚美辛1mg/kg灌胃治疗14天。4)治疗组2(24只):诱导的EAE大鼠从发病前(即致敏后第9天)每日吲哚美辛5mg/kg灌胃治疗14天。观察各组动物行为学的改变。每组动物均于致敏后第9天,发病后第1天,第5天,第50天(即起病前,发病早期,发病高峰期,发病恢复期)各处死6只动物,无菌取血,并留取大脑标本。制作冰冻切片,常规HE染色、尼氏染色、髓鞘特殊染色进行病理学观察和组织学评估,应用免疫组化和共聚焦显微镜观察脑组织中小胶质细胞的形态和数量,应用免疫组化和ELISA观察脑组织及外周血中TNF-α的表达。本试验所得数据用t检验,p<0.05为有显著差异,p<0.01为有非常显著差异。
[结果]1、使用同种脑脊髓匀浆,多次注射雌性SD大鼠诱导的模型,其发病持续时间分别为16~20天,10~14天;发病率为85%;复发率为46.67%,而致死率仅有5.88%;明显优于其他组别。病理学证实发病大鼠具有多发性硬化典型的病理改变。
2、正常大鼠的脑组织中可看到散在,均匀分布于皮质和白质的小胶质细胞,呈细小分枝状。EAE大鼠发病前可观察到小胶质细胞开始激活,胞体轻度变大,数量较正常增多,呈高度分枝状。发病初期到高峰期小胶质细胞激活达高峰,在病灶处,小胶质细胞高度聚集,形态多异,以阿米巴状、圆状为主,胞体明显增大,呈多边形、圆形或不规则形胞体。EAE缓解期的小胶质细胞与发病前相似,呈高度分枝状。两治疗组大鼠脑组织中小胶质细胞的阳性细胞数在高峰期和EAE组相比,有统计学意义(p<0.05),且两治疗组之间相比也有统计学意义(p<0.05)。
3、免疫组化染色显示TNF-α阳性细胞胞体均较小,呈卵圆形、梭性或三角形。胞浆浓染,突起较少,大多为小胶质细胞。各组大鼠脑组织中TNF-α的阳性细胞数及外周血中TNF-α的含量在EAE大鼠发病之前已经升高,并持续到高峰期。两治疗组大鼠脑组织中TNF-α的阳性细胞数及外周血中TNF-α的含量在高峰期和EAE组相比,有统计学意义(p<0.05),且两治疗组之间相比也有统计学意义(p<0.05)。
4、高剂量吲哚美辛(发挥环氧化酶抑制剂作用所需的剂量)可以抑制EAE的体重降低、缓解临床症状、缩短病程、降低EAE的缓解率、复发率,减轻炎症反应及脱髓鞘,抑制小胶质细胞的活性,降低TNF-α的表达。但是,其疗效远没有低剂量吲哚美辛好,二者比较有统计学意义。
[结论]1、使用同种脑脊髓匀浆,多次注射雌性SD大鼠诱导的动物模型其临床表现、病程特点、病理特征与人类的多发性硬化(MS)具有很大的相似性,适用于MS的研究。
2、在EAE大鼠发病之前,小胶质细胞已开始激活,到高峰期,激活也达到高峰,它说明小胶质细胞的激活对启动EAE大鼠CNS损害起着重要作用。
3、EAE大鼠脑组织及外周血中TNF-α表达增强在MS临床症状加重前即出现,并与病情的严重程度相平行,可作为EAE新的复发的一个可靠的预测指标。
4、吲哚美辛能够改善症状,抑制小胶质细胞活性,下调细胞因子TNF-α的水平;从而对EAE具有保护作用。
5、低剂量吲哚美辛和高剂量吲哚美辛(发挥环氧化酶抑制剂作用所需的剂量)相比,疗效更好,这说明,可以采用低剂量的吲哚美辛保护EAE,同时也说明吲哚美辛不仅通过抑制COX发挥疗效,尚能通过其他途径发挥作用。