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背景:迄今为止,衰老和抗衰老的研究大多数基于衰老机制的某种或几种学说,着重从自由基、免疫功能、细胞凋亡、端粒、线粒体DNA等方面开展研究,以期找到证据来解释衰老发生的机制。但迄今为止还没有哪一种学说能圆满地解释衰老发生的确切机制。与此形成鲜明对比的是,了解衰老过程中机体整体内各组成部分组织和细胞水平的生理性和病理性变化的相关研究报道较少。作者认为这方面的深入研究有助于找到证据来解释衰老发生的机制。
目的:观察小鼠衰老过程中组织和细胞水平的形态学变化,并初步探讨这些变化的生物学意义。同时在中医理论指导下以扶正为主的归脾汤和以祛邪为主的温胆汤分别对自然衰老小鼠多种组织器官的形态变化和膜受体TLR2、CD31[PECAM-1]表达水平及血清IL-2浓度的影响,并与目前公认的具有抗衰老作用的限食比较,试探讨归脾汤和温胆汤各自的抗衰老作用及其可能的机制。
方法:以清洁级2月龄雄性昆明小鼠35只在实验动物中心IVC系统正常饲养15个月后剩下26只,其中5只外观有明显异常的小鼠排除,其余21只自然衰老小鼠根据体重随机分为四组:归牌汤组、温胆汤组、限食组、空白组,除限食组6只,其余每组5只。归脾汤组和温胆汤组每只小鼠每次分别按体重17.27g/kg、7.09g/kg(均除姜、枣外)灌胃,每天2次,每周二、周五限食组禁食各1天并同时更换新的垫料,连续5周。同时将2、6月龄昆明小鼠设为青龄、中龄对照组。末次给药的第二天,小鼠依次以乙醚麻醉后,先摘眼球取血,然后取组织器官[脑、淋巴结、颌下腺、泪腺、舌、皮肤、膀胱、心、肺、肝、胰腺、脾、肾上腺、肾脏、睾丸、胸骨、股骨]。血液样本离心后取血清保存在-20℃,各组织器官用4%中性福尔马林固定后制作石蜡切片。放射免疫分析法(RIA)测血清中IL-2浓度。石蜡切片进行HE和免疫组织化学染色,光镜下拍照,照片利用计算机图像分析软件[IPP6.0]获取数据。所有数据均通过SPSS15.0软件进行统计,正态分布数据主要用方差分析(ANOVA)进行显著性检验,方差分析有显著性结果时以最小显著差法[LSD法]作两两比较;非正态分布的数据用非参数检验(Kruskal-WallisH检验)进行显著性检验,检验有显著性结果时并以Nemenyi检验作两两比较,显著性水平α=0.05。
结果:
1.试验期间,老龄小鼠各组的体重均下降(P<0.01),分别与其他各组比较,限食组老龄小鼠体重下降速率降低(P<0.01)。与老龄对照组比较,归脾汤组和温胆汤组均无显著差异(P>0.05)。
2.脏器指数:肝脏指数在6月龄有明显下降(P<0.01)。与老龄对照组比较,归牌汤、温胆汤和限食组肝脏指数均显著升高(P<0.05)。心脏指数随月龄的增加显著增加(P<0.05、P<0.01)。与老龄对照组比较,归脾汤组和温胆汤组显著降低(P<0.05),限食组极显著降低(P<0.01)。脾脏指数、左肾指数、右肾指数均未见明显的增龄性变化(P>0.05)。与老龄对照组比较,归脾汤组、温胆汤组和限食组均无明显差异(P>0.05)。
3.组织细胞核/质面积数据分析:脑细胞面积与增龄呈中度正相关(P<0.05)。股骨细胞核指数随月龄的增加,与3月龄组比较,老龄对照组极显著升高(P<0.01)。股骨实质指数:与3月龄组比较,老龄对照纽极显著升高(P<0.01),呈增龄性增加的变化。胸骨细胞核指数:呈增龄性增加的变化。与老龄对照组比较,3月龄组和6月龄组均显著降低(P<0.05)。膀胱细胞核指数:呈增龄性降低的变化趋势。睾丸细胞核指数:增龄变化趋势不明显。但与老龄对照组比较,限食组显著升高(P<0.05),其对衰老的生物学意义有待进一步的研究。肾上腺细胞核指数:呈增龄性降低的变化,与老龄对照组比较,3月龄组和6月龄组均极显著升高(P<0.01)。与老龄对照组比较,除归脾汤组显著升高膀胱细胞核指数(P<0.05),一定程度上抑制其增龄变化。限食组显著降低股骨细胞核指数(P<0.05),一定程度上抑制其增龄变化,以及显著升高睾丸细胞核指数(P<0.05)外,对于其他脏器的细胞核和实质指数,归脾汤组、温胆汤组和限食组均无明显影响。
4.随月龄的增加,小鼠各组织器官的病理形态显著增多,具体表现为:肝细胞脂肪变性,肾脏体积增大,肾小球基底膜增厚,肾小管管型、肾小球坏死增多,肺泡扩张,心脏体积增大,颌下腺腺泡腔扩大和腺泡增生,气管软骨粘液样变性,哈氏腺腺泡腔内褐色卟啉色素增多和腺泡萎缩,皮肤增生,睾丸生精上皮密度降低和生精小管密度降低,附睾管管腔扩张和附睾体积增大,精囊腺体积增大,胸骨软骨粘液样变性,股骨软骨粘液样变性等。但老龄对照组与归脾汤组、温胆汤组和限食组各组问比较均无显著差异。
5.与老龄对照组比较,归脾汤组、限食组对血清IL-2浓度均无显著影响,但温胆汤组使血清IL-2浓度呈降低趋势。
6.脾脏细胞膜抗原CD31:与老龄对照组比较,归脾汤组、温胆汤组和限食组均无显著差异。
结论:
1.试验期间老龄小鼠体重均进行性下降,限食显著地减缓体重下降。
2.小鼠心脏指数有明显的增龄性增加现象,这与形态上心脏体积增大一致,限食、归脾汤或温胆汤灌胃可以不同程度地抑制这种增加现象。
3.小鼠许多组织器官中细胞核及细胞实质部分呈现明显的增龄性增加,未发现增龄性减少的现象。推测小鼠衰老时这些组织器官细胞增殖停止在G1期的比例增加可能是产生这种形态的重要原因。一方面导致许多组织器官的实质部分增加,另一方而可能降低相应器官组织的功能发挥。限食、灌胃归脾汤可以一定程度上抑制某些器官组织细胞实质部分的增龄性增加。
4.小鼠许多组织巾病理变化呈增龄性增加,而且不同组织老化相关的形态变化开始出现的月龄不同,表明不同组织的衰老是不同步的,这可能是衰老时发生各种疾病的形态学基础。
5.温胆汤组使血清IL-2浓度里降低趋势,提示温胆汤可能降低机体免疫功能。