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编号:10281410
帕金森病大鼠模型诱导型一氧化氮合酶基因表达的研究
http://www.100md.com 《医学研究生学报》 2000年第4期
     作者:周国庆 陈光辉 张隽 周孝达

    单位:周国庆(南京军区南京总医院神经内科,江苏南京 210002);陈光辉(南京军区南京总医院神经内科,江苏南京 210002);张隽(南京军区南京总医院神经内科,江苏南京 210002);周孝达(上海第二医科大学附属仁济医院神经内科,上海 200025)

    关键词:诱导型一氧化氮合酶;神经胶原纤维酸性蛋白;帕金森

    医学研究生学报000405摘要: 目的:观察帕金森病(PD)大鼠模型黑质区诱导型一氧化氮合酶(iNOS)的基因表达,探讨其与神经损伤的关系。 方法:用RT-PCR法、免疫印迹分析及还原型辅酶Ⅱ(NADPH)黄递酶组织化学法观察PD大鼠黑质区iNOS的基因表达、神经胶原纤维酸性蛋白(GFAP)和NADPH黄递酶阳性细胞的变化 结果:PD大鼠受损侧黑质有明显的iNOS基因表达,未损侧仅有轻度表达;对照组大鼠两侧黑质均无iNOS基因表达。PD大鼠受损侧黑质GFAP表达较未损侧明显增加,受损侧黑质较未损侧出现增多的NADPH黄递酶阳性胶质样细胞。 结论:iNOS基因在黑质反应性星形胶质细胞上的表达可能参与PD大鼠黑质多巴胺神经元的损伤过程。
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    中图分类号: R742.5 文献标识码: A

    文章编号: 1008-8199(2000)04-0224-04

    Studies on the expression of iNOS gene in the rat model of Parkinson disease

    ZHOU Guo-qing CHEN Guang-hui ZHANG Juan

    (Department of Neurology, Jinling Hospital, Nanjing 210002,Jiangsu,China)

    ZHOU Xiao-da

    (Department of Neurology, Renji Hospital, Shanghai 200025,China)
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    Abstract: Objectives:To observe the expression of inducible nitric oxide synthase(iNOS) gene and explore its role in dopaminergic neuron damage in rat model of Parkinson disease(PD). Methods:The expression of iNOS gene and glial fibrillary acid protein(GFAP) in the substantia nigra in rat model of PD were detected by RTPCR and Western blots analysis respectively. Results:High levels of iNOS mRNA were detected in the substanstia nigra of lesioned side in rat model of PD, while only low levels of iNOS mRNA in unlesioned side; no expression of iNOS were detected in both side of the substanstia nigra in control rat. The GFAP protein expression of lesioned substantia nigra in rat model of PD displayed a remarkable increase compared to unlesioned side, and an increased NADPH-diaphorase positive glial cell appeared in the lesioned substantia nigra. Conclusions:The expression of iNOS gene in reactive astrocytes may participate in the processes of dopaminergic neuron damage in the substanstia nigra of rat model of PD.
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    Key words: iNOS; GFAP; PD

    0 引 言

    大鼠纹状体注射六羟基多巴胺(6-OHDA)后先损伤多巴胺神经纤维,继而逆行性引起黑质的胞体发生迟发性变性。这种损伤模式更接近于帕金森病(PD)进行性变性的病理特点。由于保留了部分多巴胺神经元,因此这种模型能代表PD的早期阶段[1]。一氧化氮(NO)是自由基性质的生物活性分子,在中枢神经系统内具有多种生理功能,但产生过多时可引起神经损伤。催化合成NO的一氧化氮合酶(NOS)有神经型(nNOS)、内皮型(eNOS)及诱导型(iNOS)三种。iNOS属非结构型NOS,在正常细胞上表达缺乏。病理状态下iNOS可持续表达产生大量的NO引起细胞损伤。本研究是观察iNOS基因在PD大鼠模型中的表达,以探讨其在黑质多巴胺神经元损伤中的作用。

    1 材料与方法
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    1.1 动物分组及PD模型制作 SD大鼠(上海动物实验中心提供)麻醉后常规消毒,按文献[1]方法取两个靶点分别将6-OHDA立体定向注射一侧尾状核中部及外侧部。a点:前囟嘴侧0.4 mm,中线右侧3.0 mm,硬脑膜腹侧4.8 mm;b点:前囟嘴侧0.6 mm,中线右侧2.3 mm,硬脑膜腹侧4 mm。每点注射量12 μg,浓度为3 μg/μl。6-OHDA先溶于0.1%的抗坏血酸等渗盐水中,注射速度为4 μl/min,注射完毕后留针10 min。对照组按同样的方法向纹状体注射等容积的等渗盐水。

    1.2 纹状体多巴胺(DA)的检测 动物在手术后第4周,将5只PD模型大鼠快速断头,迅速分离出两侧纹状体称重,加入0.05 mol/L的过氯酸0.5 ml制备匀浆。然后以1 000 r/min离心30 min,取上清液20 μl于高效液相色谱检测。色谱条件:色谱柱:15 cm×0.5 cm ID,填料Lichrosorbe RP(10 μm)。流动相:6%甲醇-0.15 mol氯乙酸缓冲液,内含0.1 mol/L的EDTA Na2,125 mg/L辛烷磺酸钠,流量为1 ml/min。检测条件:工作电压0.7 V,灵敏度20 nA,最小灵敏度10 pg。标样DA浓度在0.05~20 pmol/L间,与峰面积有良好的线性关系。
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    1.3 RT-PCR法检测黑质区iNOS基因表达 术后4周,随机取4只PD大鼠,对照组取1只,断头处死后,快速取出鼠脑包埋于干冰中。然后分离两侧黑质,硫氰酸胍一步法提取RNA(美国Gibcol BRL公司RNA试剂盒),经紫外分光光度仪测定,光密度值(A)260/A280>1.8。以β-肌动蛋白为内对照行RT-PCR扩增iNOS基因(美国Promega公司RT-PCR检测试剂盒)。所用引物序列如下:

    iNOS(416 bp)

    上游 5'CCACATCTGGCAGGATGAGAA3

    下游 5'AGGCACAGAACTGAGGGTACA3

    β-肌动蛋白(540 bp)

    上游 5'GTCGCCGCTCTAGGCACCAA3
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    下游 5'CTCTTTGATGTCACGCACGATTTC3

    按下列参数进行PCR反应:94℃×30 s,55℃×1 min,72℃×1 min,72℃×7 min。经琼脂糖凝胶电泳后显色摄像。

    1.4 免疫印迹法检测黑质区神经胶原纤维酸性蛋白(GFAP) 术后4周随机取3只PD大鼠,分离两侧黑质组织后匀浆,置Eppendorf管内离心,弃上清液。置液氮罐内反复冻融,使细胞破裂。离心后取蛋白样品30 μl(50 μg),在配制的12%聚丙烯酰胺(PAGE)凝胶上电泳。按凝胶大小剪取硝酸纤维素膜(NC膜)和滤纸置入电泳槽内电泳,将蛋白转移到NC膜上,并标出蛋白标准分子量。按NC膜的总面积,以0.1 ml/cm2加入封闭液稀释的GFAP单抗(1∶200)于塑料袋中密封,4℃振荡过夜。取出NC膜PBS漂洗后,加入碱性磷酸酶标准二抗(1∶200封闭液稀释),封口后室温振荡2 h。配制NBT/BCIP显色液,加入NC膜显色达到满意后拍照记录NC膜条带。
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    1.5 黑质区NADPH黄递酶组织化学染色 术后4周,随机取1只PD大鼠快速分离出两侧黑质,标本经4%的多聚甲醛固定后以黑质中部做冰冻冠状连续切片,片厚50 μm,冰冻切片经0.1 mol/L的Trish缓冲液漂洗后进行脱水、透明、冲洗,树脂封片后光镜下观察。反应液:0.3%Triton X-100,0.5 mg/ml NBT和1 mg/ml NADPH的0.1 mol/L磷酸缓冲液,pH为7.4。常规封片后观察黑质区NADPH阳性细胞。

    2 结 果

    2.1 纹状体DA的改变 大鼠注射6-OHDA后4周,受损侧纹状体DA为(11.4±1.2)ng/g湿组织(n=5),较未损侧纹状体DA(3.2±0.4)ng/g湿组织(n=5)减少72%。

    2.2 黑质iNOS基因的表达 大鼠纹状体注射6-OHDA 4周后,受损侧黑质区有明显的iNOS基因表达,而未损侧仅有轻度的iNOS表达。对照组大鼠(一侧纹状体注射等渗盐水)两侧黑质区均无iNOS基因表达(图1)。
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    图1 帕金森病大鼠模型黑质区iNOS基因的表达

    Figure 1 The expression of iNOS gene in the substantia nigra in rat model of PD

    1:The unlesioned substantia nigra of controled rat;2:The lesioned sustantia nigra of controled rat;3~4:The unlesioned substantia nigra in rat model of PD;5~8:The lesioned substantia nigra in rat model of PD

    2.3 黑质GFAP蛋白的表达 大鼠纹状体注射6-OHDA 4周后,受损侧黑质区GFAP蛋白表达较未损侧明显增加(图2)。
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    图2 帕金森病大鼠模型黑质区GFAP蛋白的表达

    Figure 2 The expression of GFAP in the substantia nigra in rat model of PD

    1~3:The unlesioned substantia nigra,4~6:The lesioned substantia nigra

    2.4 黑质NADPH阳性细胞的变化 大鼠纹状体注射6-OHDA 4周后,受损侧黑质区较未损侧出现增多的NADPH阳性胶质样细胞(图3~5)。

    图3 帕金森病大鼠模型未损侧黑质区NADPH阳性胶质样细胞×200

    Figure 3 NADPH-diaphorase positive glia cell in the substanstia nigra of unlesioned side in rat model of PD
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    图4 帕金森病大鼠模型受损侧黑质区NADPH阳性胶质样细胞×200

    Figure 4 NADPH-diaphorase positive glia cell in the substanstia nigra of lesioned side in rat model of PD

    图5 帕金森病大鼠模型受损侧黑质区NADPH阳性胶质样细胞 ×400

    Figure 5 NADPH-diaphorase positive glia cell in the substanstia nigra of lesioned side in rat model of PD

    3 讨 论
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    大鼠纹状体注射6-OHDA 4周后,受损侧纹状体DA较未损侧减少72%,这可作为PD早期的动物模型[1]。iNOS为非结构型NOS,正常情况下不表达。许多细胞因子如白介素-1(IL-1)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、干扰素-γ(INF-γ)及细菌脂多糖可诱导细胞表达iNOS。经研究发现,iNOS存在于多性硬化患者的病灶区,并与临床症状的轻重程度密切相关[2]。大鼠局部脑缺血后诱发iNOS表达是缺血后神经损伤进行性加重的重要原因[3]。近来相继有文献报道,神经变性疾病也伴有细胞因子的改变。Mogi等[4]发现,PD患者脑脊液(CSF)中IL-2、IL-4、IL-6和TNF-α均较对照组升高。由于任何细胞因子改变均可能诱发iNOS的表达,本研究用RT-PCR法观察了PD大鼠模型黑质区iNOS基因的变化。结果发现,受损侧黑质区有明显的iNOS mRNA表达,未损侧黑质区仅有少量表达;而对照组大鼠两侧黑质区均无iNOS mRNA表达。

, 百拇医药     神经系统内的iNOS主要由反应性胶质细胞表达,其胞质内含有高浓度合成NO的前体物质L-精氨酸构成了它在细胞因子增高时诱导iNOS表达产生NO的基础[5]。胶原纤维酸性蛋白(GFAP)是用以鉴别星形胶质细胞的常用标志。本研究用Western blot法观察到,PD模型4周时GFAP在受损侧黑质区的表达明显高于未损侧黑质区。NADPH黄递酶与NOS共存,是反映NOS阳性细胞的常用方法。本研究同时在受损侧黑质区观察到增多的胶质细胞样的NADPH阳性细胞。已知病理状态下iNOS一旦表达后,则可持续存在,产生大量的NO引起神经损伤。受损侧黑质区GFAP增加及出现大量的NOS阳性胶质样细胞,这说明反应性星形胶质细胞表达iNOS产生过量的NO在PD大鼠损伤中起重要作用。Hunton等[6]的资料是目前唯一直接观察PD患者脑内iNOS表达与神经损伤关系的研究。其结果发现,PD中脑部NADPH阳性胶质细胞密度较正常对照组增多,推测反应性胶质细胞表达iNOS是黑质多巴胺神经元损伤的重要原因。我们首先在PD动物模型黑质区检测出iNOS基因的表达,则进一步支持了这一假设。
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    周国庆(1963-),男,山东平度县人,副主任医师,医学博士,从事神经内科专业.

    参考文献:

    [1] Bjoeklund A,Rosenblad C,Winkler C.Studies on neuroprotective and regenerative effect of GDNF in a partial lesion model of Parkinsons disease[J].Neurobiol Disease,1997,4:186-200.

    [2] Bo L,Dawson TM,Weselingh S,et al.Induction of nitric oxide synthase in demyelinating regions of mutiplw sclerosis brain[J].Ann Neurol,1994,36:778-786.
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    [3] Iadecola C,Zhang F,Xu S,et al.Inducible nitric oxide synathase gene expression in brain following cerebral ischemia[J].J Cereb Blood Flow Metab,1995,15:378-384.

    [4] Mogi M,Hsrada M,Natabayashi T,et al.IL-1,IL-2,IL-4,IL-6 and TNF-α levels are elevated in ventricular cerebrospinal fuid in juvenile Parkinsonism and Parkinsons disease[J].Neurosci Lett,1996,211:13-13.

    [5] Aoki F,Simaba R,Mikoshiba T,et al.Predominant location in glial cells of free Largime:immunocytohemical evidence[J].Brain Res,1991,547:190-192.

    [6] Hunot S,Boissiere F,Faucheux B,et al.Nitric oxde synthase and neuronal vulnerability in Parkinsons disease[J].Neurosci,1996,72:355-366.

    收稿日期:2000-01-24, 百拇医药