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编号:10226767
强啡肽A在大鼠脊髓继发性损伤作用中的受体机制
http://www.100md.com 《中国医学杂志》 1996年第4期
     作者:李明 杨晔 洪新如 叶晓健 王成海 路长林

    单位:200433 上海终结二军医大学长海医院骨科(李明、叶晓健),神经生理教研室(洪新如、王成海、路长林);中国人民解放军81167部队医院(杨晔)

    关键词:

    中华医学杂志960416 目的 探讨强啡肽A在脊髓继发性损伤中的作用机理。方法 利用Allen改良方法制作了大鼠脊髓损伤模型,比较了蛛网膜下腔注射抗强啡肽A1-13血清或nor-BNI对大鼠脊髓损伤后功能恢复的影响。结果 给予抗强啡肽A1-13血清后大鼠双后肢肌张力和运动功能的恢复明显快于nor-BNI组或对照组;nor-BNI组双下肢运动功能恢复也快于对照组。组织学观察表明,脊髓损伤后4周,抗强啡肽A1-13血清组残留脊髓面积最大(1.824±0.189mm2),显著超过nor-BNI组(1.354±0.188mm2)和对照组(0.946±0.449mm2);nor-BNI组大于对照组,差异有显著意义。结论 强啡肽A在脊髓继发性损伤作用中的受体机制,是阿片样和非阿片样联合作用的结果。
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    Receptor mechanism of dynorphin A in rat secondary spinal cord in juries Li Ming, Yang Ye, Hong Xinru, et al. Department of Orthopedics, Changhai Hospital, Shanghai 200433

    Objective To clarify the effects of dynorphin A on secondary spinal cord injuries. Methods Spinal cord injured rat model made according to modified Allen's method was used by comparing the effect of intrathecal dynorphin A antiserum and that of its receptor antagonist nor-BNI. Results The recovery of the muscle tension and motor function of the hindlimb in dynorphin antiserum group was markedly faster than that in both control and nor=BNI groups. Also, the recovery of motor function in the nor-BNI group was favorable at the early stage of injury, compared to the control group. Pathological observation showed that the residual area of the spinal cord in dynorphin A1-13antiserum group was larger than that in both control and nor-BNI groups. Thge residual area of the spinal cord in the nor-BNI group was also larger than that in the control group. Conclusion These observations support the hypothesis that dynorphin contrivutes to certain pathophysiological changes following traumatic SCI through both opiate-receptor mediated and nonopioid mechanisms.
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    Key words Spinal cord injury DynorphinA Receptors

    (Natl Med J China, 1996, 76:2590-293)

    内源性阿片肽作为一种自身损害因子,参与了脊髓外伤后的继发延迟性病理损害过程,其中以强啡肽A(DynA)的影响最大[1]。脊髓外伤后,损伤部位的DynA含量升高,可对脊髓损伤产生不利的作用,促进脊髓继发性损伤的发生与发展[2]。但迄今,有关DynA作用的受体机制尚无定论。为此,我们设计并进行了以下实验,探讨其作用的受体机制。

    材料和方法

    一、实验动物与试剂

    健康雄性SD大鼠40只,体重300±25g。抗DynAA1-13血清(AnDynA,浓度1:3万)由本校制备[3],与DynA1-8内啡肽、亮脑啡肽交叉反应极微(<0.01%),与DynA1-17交叉反应为1.8%;DynA1-13、DynA2-17以及阿片肽Kappa受体拮抗剂nor-BNI均为Sigma公司产品。
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    二、实验方法

    40只大鼠大腿肌内注射盐酸氯胺酮10mg/kg和腹腔注射戊巴比妥钠25mg/kg麻醉后,据Rudy改进法行蛛网膜下腔插管,插入和度使其末端至T5-6水平处[4]。18~24小时待动物苏醒,可自由活动后,去除插管时脊髓损伤的6只动物,剩余34只大鼠随机分成:对照组12只;抗血清组10只和拮抗剂组12只。同前法麻醉,所有动物据Allen法致脊髓中度损伤后立即经蛛网膜下腔插管注入:AnDyn1-1310μl(抗血清组),nor-BNI100ng/kg(拮抗剂组)或人工脑脊液(ACsF)10μl(对照组)。注射药物均以ACsF配成10μl注射,随后用710μlACsF冲洗导管,药物注射在2分钟内完成。损伤后48小时内按统一标准,定时观察各组动物神经功能评分。伤后1~7天的功能恢复情况,据Rivlin方法测定倾斜平面临界角度变化,每天定时记录一次。伤后4周,心腔灌注处死所有动物,对损伤脊髓作病理定时研究。
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    三、神经功能和病理学观察指标

    1. 运动功能评分:大鼠脊髓损伤后,由未知实验细切者,按如下统一标准,定时对各组动物的后肢运动功能进行评分:0分,完全瘫痪,无肌肉收缩:1分,重度瘫痪,肌张力不存在,可活动,但不能站立或站立不稳(站立维持<5秒);2分,中度瘫痪,可长久站立,且能走或跑,但不稳;3分,正常走、跑。

    2. 倾斜平面临界角度测定:大鼠脊髓损伤后期的功能恢复情况采用了Rivlin方法观察。即在一长方形木制板上垫一5mm厚的橡胶垫,板可绕下边旋转,斜面角度可以测出。将大鼠头向前,身体纵轴与斜板纵轴垂直放置,渐渐增大板与水平面间的角度,直至大鼠在恒定位置上刚好可能维持5秒,记录下这一临界角度。大鼠肢体抓握能力决定角度大小,从而反映大鼠脊髓神经功能恢复情况。

    3. 组织病理评分:大鼠脊髓损伤后4周,用生理盐水、10%中性甲醛心内灌注法处死大鼠,脊髓标本取出后置10%中性甲醛液中固定1周。以打击点为中心,取1cm脊髓段脱水,石蜡包埋,边续切片,厚1010μm。每第5张切片行HE染色以寻找最大损伤部分。损伤区域最大的切片连接apollo NH3500图像工作站的20倍显微镜下,对脊髓横断面总面积,脊髓残留面积和损害面积作定量图像分析。
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    四、数据的统计学处理

    实验数据均以均数±标准差(±s)表示。实验组与对照组之间用t检验;多组之间的差异显著性判别用方差分析法;百分数之间的显著性检验用U检验,差别两变量的等级间是否相关用等级相关分析法。

    结果

    一、大鼠双后肢运动功能评分的影响

    大鼠麻醉、脊髓损伤前,双后肢运动机能均正常。脊髓损伤5小时后全部运动功能完全,各组后肢运动功能评分见表1。抗血清组双后肢运动功能恢复最快,拮抗剂组与对照组之间差别不显著。

    表1 脊髓中度损伤后鞘内注射抗强啡肽A[1-13]备清
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    或nor-BNI对后肢功能评分的影响(鼠数) 组别及评分

    鼠数

    损伤后时间(h)

    5

    8

    12

    20

    30

    40

    对照组

    12

    0

    11
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    10

    8

    4

    1

    0

    1

    1

    2

    3

    5

    6

    3

    2

    0
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    0

    1

    3

    4

    8

    3

    0

    0

    0

    0

    1

    1

    抗血清组

    12
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    0

    6

    4

    3

    0

    0

    0

    1

    4

    5

    4

    3

    0

    0
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    2

    0

    1

    3

    6

    8

    3

    3

    0

    0*

    0*

    1*

    2*

    7*
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    拮抗剂组

    12

    0

    10

    9

    7

    3

    0

    0

    1

    2

    3

    4

    5
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    2

    0

    2

    0

    0

    1

    4

    6

    6

    3

    0

    0

    0

    0
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    4*

    6

    *与对照组比较P<0.05,与nor-BNI组比较P<0.05

    二、对大鼠倾斜平面临界角度改变的影响

    脊髓损伤后1~7天,3组运动临界角度值变化如表2。抗血清组动物临界角度增大明显快于拮抗剂组或对照组(P<0.05或P<0.01);拮抗剂组动物临界角度显著大于对照组,但后期相关不明显。

    表2 应用抗强啡肽A1~13血清或nor-BNI对脊髓损伤后倾斜临界角度的影响(±) 组别
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    鼠数

    损伤后时间(d)

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    对照组

    12

    32±6

    35±6

    40±8
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    45±9

    50±9

    57±9

    66±10

    抗血清组

    10

    40±8*

    46±8*

    50±9

    59±10
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    64±12

    71±14*△

    77±10*

    拮抗剂线

    12

    38±6*

    40±7*

    45±7

    48±8

    54±10

    62±14

    69±15

    注:表中数值单位为度。与对照组比较*P<0.05,**P<0.01;与nor-BNI组比较P<0.05,△△P<0.01
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    三、组织病理评分

    脊髓损伤后4周、3组动物脊髓有如下共同病理变化:灰质出血、液化、坏死、空洞形成,白质部分液化、残留白质环绕中央坏死空腔:空腔周边有由血管成份、神经胶质,巨噬细胞等形成的界膜(图1);残留白质由周边至中央逐渐脱髓鞘,以近中央空腔边缘处最为明显;神经纤维、神经元肿胀。残留脊髓组织面积(主要由白质构成),3组之间比较:抗血清组最大(1.824±0.189mm2),显著超过拮抗剂组(1.354±0.188mm2)和对照组(0.946±0.449mm2,P均<0.05);拮抗剂组大于对照组(P<0.05)。(图2~4)。脊髓损伤后4周,用Spearman等级相关分析,运动功能评分和脊髓残留面积在抗血清组(r=0.68, P<0.05),拮抗剂组(r=0.67, P<0.05)和对照组(r =0.59,P<0.05)均呈正相关。
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    图1 脊髓脶伤后4周,中央空腔包含非神经元细胞如巨噬细胞神经胶质和血管成分HE80

    图2 对照组大鼠脊髓中度损伤后4周,灰质大部分坏死、空腔形成HE20

    图3 鞘内注射nor-BNI组大鼠脊髓中度损伤后4周,灰质部分坏死、空腔形成HE20

    图4 鞘内注射抗强啡肽A1~13血清组大鼠,脊髓中度损伤后4周灰质少量坏死HE20

    讨论

    我们以往的实验[4,5]证实,脊髓损伤后,损伤部位DynA含量升高,且和神经功能受损、神经组织形态学改变显著相关。蛛网膜下腔注射DynA,实验动物可产生剂量依赖性驰缓性瘫痪。预先给予AnDynA,能显著改善脊髓损伤的程度。这表明过量的DynA对脊髓损伤产生了不利作用,促进了脊髓继发性损伤的发展。DynA为K阿片受体以K受体为主[6],所以DynA在脊髓继发损伤中的作用可能经由阿片肽K受体所介导。Krumins等[7]的研究也支持这一理论。
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    然而Faden等[8]的研究表明,小剂量DynA导致的脊髓损伤可被纳洛酮对抗,所需剂量大于1mg/kg,大剂量DynA所致脊髓损伤不能被纳洛酮所对抗。Faden等人(1990年)发现并报告DynA2-13或DynA3-13由于氨基末端缺少赖氨酸而不具有阿片样活性,即不能与K受体结合引起效应,但这两种DynA类似物鞘内注射均能引起后肢瘫痪。这些研究提示DynA在继发性损伤中的作用除经由阿片肽K受体介导外,还可能存在非阿片样途径。

    我们用了阿片肽的两种特异性拮抗物AnDynA1-13和nor-BNI,分别从阿片肽(配体)水平和阿片肽K受体水平阻断DynA的作用,观察到了作用有明显的差别。虽然nor-BNI短时间内(伤后1-2天)在一定程度上促进神经功能的恢复,使动物肢体抓握能力增强,因而临界角度升高。但无论是作用强度还是持续时间,nor-BNI与AnDynA1-13都是无法比拟的。脊髓病理的定量研究也表明:AnDynA1-13对脊髓损伤的保护作用最强,4周后脊髓残留面积最大,nor-BNI的作用次之,且两组动物4周后的运动功能评分与列留脊髓面积均成呈相关。无论是nor-BNI与AnDynA1-13都是采用药理剂量,理论上足以拮抗或中和脊髓中全部K受体及DynA。由于AnDyn1-13的功能大大超过nor-
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    BNI,而后者在改善神经功能中也起一定的作用,可以认为脊髓中的DanA在脊髓损伤的病理过程起重要作用,这种作用一方面是通过特异性K受体而产生的,另一方面是通过K受体以外(非阿片机制)的媒质介导的。

    本研究结果提示:DynA在脊髓继发性损伤中的作用,除经由阿片肽K受体介导外,尚存在非阿片样介导途径,DynA的致瘫机理是阿片样和非阿片样联合作用的结果。

    本课题为国家自然科学基金资助项目

    参考文献

    1 Gentile NT,Mclntos TK,Antagonists of excitatory amino acids and endogenous opioid peptides in the treatment of experimental central nervous system injury.Ann Emerg Med,1993,22:1023.
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    2 Eduardo F,Roberto P,Enrico M,et al,Experimental studies on spinal cord injuries in the last fifteen years. Nurol Res,1991,13:138.

    3 吴德林,刘 真,林葆城,等。脑啡肽抗血清的制备。第二军医大学学报,1982,3:199。

    4 本世纪明,洪新如,吴岳嵩,等。蛛网膜下腔注射强啡肽A(1~13)致大鼠部分、可逆性瘫痪的实验研究,第二军医大学学报,1994,15:335。

    5 洪新如,李明,刘植珊,等。创伤后不同时间神经肽含量变人的临床观察与实验研究。中华外科杂志,1994,32:200。

    6 Traynor JR,Kelley PD,Rance MJ,et al.Multiple opiate binding sites in rat spinal cord.Life Sci,1982,31:1377.

    7 Krumins SA,Faden AI.Tranmatic injury alters opiate receptor binding in rat spinal cord.An Neurol,1986.19:498.

    8 Faden AI,Jacobs TP.Dynorphine-related peptides cause motor dysfanction in the rat through a non-opiate action.Br J Pharmacol,1984,81:271.

    (收稿:1995-03-18 修回:1995-12-19), http://www.100md.com