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目的:帕金森病(Parkinson Disease,PD)是一种多发于中老年人的神经系统变性疾病,是黑质内多巴胺(DA)能神经元大量减少,使纹状体中的神经递质。DA和乙酰胆碱之间的相互拮抗作用失调,而导致的神经系统疾病。临床上以进行性加重的运动缓慢、肌强直、静止性震颤、姿势步态异常等为特征。PD患者黑质.DA能神经元大量减少的机制目前尚不清楚,但普遍认为与多种因素参与有关,近年来,诸多研究显示小胶质细胞参与的炎症反应与PD关系密切。小胶质细胞激活能释放肿瘤坏死因子-alpha(TNF-α)等多种细胞毒性物质促发DA能神经元变性。PD患者的脑和脑脊液TNF-α升高已得到普遍证实,但作为联系神经系统和全身其它部分的重要媒介,血液在PD发生发展中的作用却仍很模糊。Dobbs等检测PD患者血清TNF-α浓度,发现有姿势障碍者增高,而症状控制者浓度正常,表明TNF-α的分泌与PD的临床严重程度相关。Bessler等由体外实验测得PD中外周血单核细胞分泌的IL-6、TNF-α也比对照组增高。PD患者外周血单核细胞培养,检测上清液,结果IL-1α、IL-1β、IL-2、IL-6和TNF-α明显低于正常对照。研究结果有所不同,可能与口服左旋多巴(L-dopa)等药物治疗有关。有研究表明脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)可诱导小胶质细胞激活,释放致炎因子(TNF-α、IL-1α等)和细胞毒性因子(NO、活性氧ROS等)导致DA能神经元变性,因此常用来模拟机体感染和免疫激发状态。国内外已有多人采用LPS黑质注射诱导的PD模型进行研究,但DA能神经元的毁损情况不甚一致,而且目前尚不清楚外周血TNF-α的变化究竟如何,它能否反映黑质DA能神经元毁损的情况。本研究旨在通过于大鼠黑质内立体定向注射LPS造成一炎症环境,研究黑质DA能神经元的毁损情况及血清TNF-α与黑质DA能神经元变性之间的关系,加深对PD的免疫机制的了解,以期为PD的治疗提供新的思路。
方法:将30只健康雌性SD大鼠随机分为4组, 24h、14d、28d三个组各8只,利用立体定位仪向大鼠右侧的黑质致密部注射2μl LPS(5μg/μl,溶于无菌PBS中),对照组6只,于黑质内定位注射PBS。除24h组外,各组大鼠自术后7天起行悬空摆动试验及其他异常行为观察。在相应时间点,深度麻醉后,自右心耳取血,灌注、固定、包蜡、切片。免疫组化染色观察DA合成限速酶酪氨酸羟化酶(Tyrosine-hydroxylase,TH)阳性细胞数在形态与数量上随时间的变化情况。用放射免疫法(RIA)测定各组大鼠血清TNF-μ水平,分析其与黑质TH阳性神经元损伤的相关性。结果采用SPSS11.5统计软件处理,所有计量资料采用均数±标准差表示,统计学方法采用两样本比较的t检验、配对t检验、单因素方差分析、q检验和直线相关分析。
结果:术后1周部分大鼠即开始出现弓背、震颤、活动迟缓、少动、嗅探、尾僵直、竖毛、频繁洁毛、后肢站立等异常行为,少数大鼠出现自发性左向旋转行为。14d、28d组的16只鼠中共有14只向左侧摆动的次数/两侧总次数的百分比≥70%视为成功模型。24h时即观察到右侧黑质TH阳性神经元较左侧减少,右侧占左侧的百分比(存留率)为66.0±4.8%,差异有显著性(P<0.001),随着时间的延长,右侧黑质TH阳性神经元逐渐减少,24h、14d、28d和PBS组分别为71.3±5.4、50.5±4.1、49.8±14.3、96.6±7.5个/片,24h与14d或28d组比较差异有显著性(P<0.001),但14d与28d组比较差异无显著性(P>0.05);黑质TH阳性神经元的存留率,24h、14d、28d三个组间无显著性差异,同时该三组左侧的黑质也有不同程度的神经元损伤。24h、14d、28d和PBS组大鼠血清TNF-α水平分别为3.22±0.98fmol/ml、3131±0.97fmol/ml、2.26±0.47fmol/ml、0.42±0.18,mol/ml,24h、14d、28d的与PBS组相比较均有显著性差异(P<0.001或<0.01),24h、14d的较28d组为高,但24h、14d、28d之间无显著性差异(P>0.05)。相关性分析显示LPS组大鼠的黑质TH阳性细胞的存留率与其血清TNF-α水平之间存在负直线相关关系(P<0.01)。
结论:本研究以LPS作为诱导剂,摸索了LPS诱导的PD的早期动物模型,采用免疫组化和RIA技术研究了PD与免疫炎性反应之间的关系。研究证实:1.黑质立体定向注射LPS,可以诱导出类似PD早期的动物模型,为研究PD与炎性反应的关系奠定基础;2.炎症导致的TH阳性神经元变性呈时间依赖性,但PD的发病过程中炎症过程的破坏作用只是阶段性的,长期的抗炎治疗也许并不明智;3.一侧黑质受损或炎症反应可能进一步导致双侧的TH阳性神经元及DA含量减少,可能有助于PD往往由单侧发展为双侧病变的机制的研究;4.PD发病中黑质局部的炎症反应可以引起全身的炎症反应;5.血清TNF-α水平与黑质DA能神经元变性、死亡密切相关。