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目的:采用立体定位技术用6-羟基多巴胺(6-OHDA)诱导的帕金森症(PD)大鼠模型已被广泛的应用于基础研究,本文利用6-OHDA构建大鼠PD模型,选取造模成功的PD模型大鼠,研究聚乙二醇(PEG)修饰后的碱性成纤维细胞生长因子(rh FGF-2)对PD大鼠的神经保护作用,并探索其对帕金森症的作用功效。
方法:
一、6-OHDA构建PD大鼠模型
取体重300克左右的雄性SD大鼠82只,随机选取造模组大鼠70只用脑立体定位仪给大鼠脑内注射6-OHDA制备大鼠PD模型,随机选取对照组6只注射等量的溶剂,其余6只作为空白组不作任何处理。术后观察各组的阿朴吗啡(APO)诱导的旋转行为学变化。各组随机选取6只进行剖杀,观察组织形态的变化以及神经生化变化,以此来判定PD模型是否构建成功。选择模型成功的PD大鼠(54只),另外选取同一批次SD健康大鼠18只作为空白组,继续进行下一步实验。
二、PEG rhFGF-2对PD大鼠的长效神经保护和更好的功效
(1) PD大鼠中的神经保护选取PD模型成功的大鼠54只随机分为3组,每组18只,即PEG修饰的rhFGF-2组;野生型rh FGF-2组,以及模型组。空白组为18只健康SD大鼠。模型成功后次日开始药物治疗。PEG修饰的rh FGF-2组以100ug/kg剂量尾静脉注射聚乙二醇修饰的碱性成纤维细胞生长因子(rh FGF-2),野生型rh FGF-2组以同样浓度同等剂量尾静脉注射野生型FGF-2,模型组不作处理;对照组给同样剂量的药物溶剂PBS,空白组不作任何处理;连续注射2周后,每组取6只大鼠观察APO诱导大鼠的行为学变化;每组随机取6只用HPLC-ECD检测大鼠相关脑组织中单胺类神经递质的含量变化情况;ELISA法检测rhFGF-2在纹状体中的含量;另外6只免疫组化技术检测相关神经元的形态和数量等变化情况;western blot技术检测相关脑组织中蛋白含量的变化。
(2) PC12细胞中的神经保护PC12细胞培养于DMEM培养基中,将细胞分4组:给药组1、2、3以及对照组。当传代细胞进入对数生长期时,饥饿24小时后开始实验。将6-OHDA加入到培养基中建立PC12细胞的PD模型,给药组1、2分别给予PEG rh FGF-2或者野生型FGF-2(4μM),2小时后,分别给予6-OHDA(20mM,8小时);给药组3仅给予6-OHDA(20mM,8小时),给药后MTT法观察细胞的存活情况,同时用westernblot技术检测凋亡信号通路相关蛋白Caspase-3的含量变化。
结果:
一、PD大鼠模型建模成功APO诱导的旋转行为测试中,造模组70只大鼠中有54只大鼠(77.1%)旋转圈数稳定在7r/min以上,而且总圈数大于280r/40min,为合格的PD大鼠;对照组和空白组大鼠均未出现旋转行为。行为学检测结果表明6-OHDA构建的PD大鼠模型较稳定,可以利用54只PD模型大鼠进行深入研究。
二、PEG rhFGF-2的长效神经保护作用
(1) PEG修饰的rhFGF-2组与野生型rhFGF-2组相比,大鼠的旋转行为学降低了70%。然而,给药组野生型rhFGF-2与模型组的大鼠相比,大鼠的旋转行为学降低了30%。
(2)单胺类神经递质及其代谢物的检测中,给药野生型rhFGF-2组的5种神经递质含量与模型组大鼠相比仅仅增加了20%,给药PEGylated rhFGF-2组的大鼠中神经递质含量与模型组大鼠相比有显著的增加,NE,5-HIT,5-HIAA,DA,HVA,DOPAC的递质含量增加情况分别为57.8%,38%,51.7%,72%,56%,41.6%
(3)对PD大鼠给药2周后,PEG修饰的rhFGF-2组的TH表达明显高于野生型的rhFGF-2组;DAT免疫阳性神经元在两组给药组均有所增加,野生型的rhFGF-2组IHS值从PD模型大鼠的102±12.64增加到127±14.47,PEG修饰rhFGF-2组增加到165±18.06。GFAP免疫阳性细胞在PD模型大鼠中有大量表达。然而给药的2组大鼠的脑组织中GFAP含量显著下降了,这种下降在PEG修饰rhFGF-2组中更为明显,该组的GFAP表达几乎类似于对照组。Western Blot结果表明,DAT在PEG修饰rhFGF-2组中的含量远远高于PD模型组和野生型的rhFGF-2组。
(4)在给药(PEG修饰的rh FGF2或野生型rh FGF2)以后,两组GFAP都保持在低水平,PEG修饰的rh FGF2组大鼠黑质和纹状体中的GFAP几乎恢复到了PD造模前的低水平状态,甚至直到给药2周以后第五天仍然没有显著差异。
(5)在修饰后的rhFGF-2组,RhFGF-2含量比PD模型组高出很多,且在给药30分钟和60分钟后分别增加到(5.6 ng/mg)和(4.2 ng/mg)。与野生型rh FGF-2组相比,分别增加了惊人的2.67倍和2.46倍。
(6) PC12细胞经6-OHDA处理后,增殖活性被抑制了,当给予修饰的rhFGF-2或者野生型rhFGF-2后,PC12细胞的大量增加的生物活性可以抵抗之前的抑制。经过一周的孵育以后,PEG修饰的rhFGF-2比野生型的有更好的促有丝分裂活性。
(7)6-OHDA损伤组的Caspase-3蛋白含量较对照组增加,分别给予PEG修饰的rhFGF-2和野生型rhFGF-2后,与仅给予6-OHDA的组相比,给药的2组的Caspase-3显著减少了结论:
PEG修饰的rh FGF2具有更有效和长效的抵御6-OHDA诱导的PD模型的作用,它还有较好的抑制6-OHDA诱导的PC12细胞凋亡的作用。