張 波,義 艷,王 永,蔣 科
腦卒中恢復(fù)期多遺留肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙[1]。積極改善肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙是腦卒中恢復(fù)治療的重要任務(wù),也是當(dāng)代神經(jīng)醫(yī)學(xué)亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題[2]。腦卒中屬中醫(yī)“中風(fēng)病”范疇,且中醫(yī)藥在腦卒中康復(fù)治療方面,有其悠久歷史[3]?;钛ńj(luò)方以補(bǔ)陽(yáng)還五湯為基礎(chǔ),并加用息風(fēng)止痙、溫經(jīng)通絡(luò)藥物組合而成,臨床報(bào)道發(fā)現(xiàn),其有利于腦卒中后遺癥病人肢體、語(yǔ)言、神經(jīng)等功能恢復(fù)[4]。但其促進(jìn)功能恢復(fù)的具體機(jī)制還不甚明確。目前,研究發(fā)現(xiàn),腦卒中后遺肢體運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù),與運(yùn)動(dòng)沖動(dòng)傳導(dǎo)、調(diào)節(jié)有關(guān)的傳導(dǎo)束-皮質(zhì)脊髓束神經(jīng)再生、修復(fù)及重塑關(guān)系密切[5]。肉瘤同源基因A(RhoA)/Rho相關(guān)螺旋卷曲蛋白激酶(ROCK)通路是神經(jīng)生長(zhǎng)抑制及神經(jīng)軸突生長(zhǎng)潰變的關(guān)鍵通路,且已逐漸成為治療中樞神經(jīng)損傷的新靶點(diǎn)[6]。活血通絡(luò)方能否通過(guò)調(diào)控RhoA/ROCK通路,調(diào)節(jié)皮質(zhì)脊髓束重塑,影響前肢功能恢復(fù)的相關(guān)報(bào)道較少。本研究建立大鼠腦卒中模型,對(duì)此進(jìn)行驗(yàn)證,以期闡明活血通絡(luò)方改善腦卒中后遺癥病人肢體功能恢復(fù)的可能機(jī)制,并為其開發(fā)應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
1.1 實(shí)驗(yàn)材料
1.1.1 動(dòng)物 清潔健康Wistar雄性大鼠120只,7~8周齡,體質(zhì)量280~300 g,購(gòu)自福州海王福藥制藥有限公司,生產(chǎn)及使用許可證號(hào)分別為SCXK(閩)2020-0001及SYXK(閩)2020-0006。本院動(dòng)物房中常規(guī)適應(yīng)性飼養(yǎng)1周。本實(shí)驗(yàn)經(jīng)本院動(dòng)物倫理委員會(huì)批準(zhǔn)同意,符合3R原則。
1.1.2 主要試劑及儀器 活血通絡(luò)方(延胡索20 g,丹參20 g,木瓜16 g,地風(fēng)20 g,千年健20 g,雞血藤20 g,黨參15 g,川芎10 g,當(dāng)歸10 g,白芷15 g,紅花15 g,桃仁10 g,桑葉15 g,土鱉蟲10 g等)中諸藥均購(gòu)自張仲景大藥房,將方中諸藥加蒸餾水常規(guī)煎煮后過(guò)濾,取濾液濃縮至含生藥濃度為0.868 g/mL的濃縮液備用。生物素化葡聚糖胺(BDA)試劑盒(上海恒斐生物科技有限公司,貨號(hào):OR97402);生長(zhǎng)相關(guān)蛋白(GAP-43)、RhoA、ROCK2、髓鞘相關(guān)阻斷因子(Nogo-A)、髓鞘相關(guān)糖蛋白(MAG)等抗體均購(gòu)自美國(guó)abcam公司,貨號(hào):ab75810、ab187027、ab125025、ab62024、ab277524;Axio Imager 2光學(xué)顯微鏡(北京普瑞賽司儀器有限公司);JS-1070P/Mini化學(xué)發(fā)光成像儀(上海向帆儀器有限公司)等。
1.2 方法
1.2.1 大鼠腦卒中模型建立及分組給藥 參照文獻(xiàn)[7]用右側(cè)大腦中動(dòng)脈阻塞術(shù)制備腦卒中模型,術(shù)后1周,若大鼠出現(xiàn)向左側(cè)轉(zhuǎn)圈或傾倒、左前肢屈曲及行走困難現(xiàn)象,視為造模成功。共造模成功100只,將造模成功的大鼠隨機(jī)分為模型組、活血通絡(luò)方低劑量組(8.68 g/kg)、活血通絡(luò)方高劑量組(34.72 g/kg)、LPA組(RhoA激動(dòng)劑,5 nmol/kg)、活血通絡(luò)方+LPA(活血通絡(luò)方34.72 g/kg+LPA 5 nmol/kg),每組20只。另取20只大鼠,只暴露右側(cè)中動(dòng)脈,不進(jìn)行結(jié)扎,其余方法同模型組,作為假手術(shù)組。各組大鼠均于造模成功后開始給藥,活血通絡(luò)方按人與動(dòng)物等效劑量的1倍、4倍設(shè)置低、高劑量組,并制備成含生藥濃度為0.868 g/mL、3.472 g/mL的混懸液,按10 mL/kg的體積灌胃給藥;LPA參照文獻(xiàn)[8]設(shè)置劑量,用生理鹽水稀釋成濃度為50 μmol/L的混懸液,按0.1 mL/kg的體積,用腦立體定向儀于前囟中點(diǎn)后左側(cè)3.5 mm、4.5 mm處注入LPA溶液各約25 μL;活血通絡(luò)方+LPA組灌胃給予活血通絡(luò)方溶液的同時(shí),用腦立體定向儀定向注入LPA溶液;模型組及假手術(shù)組灌胃給予等量生理鹽水并用腦立體定向儀于相同部位注入等量生理鹽水;活血通絡(luò)方給藥每日2次,LPA給藥每周1次,各組連續(xù)給藥4周。
1.2.2 足失誤試驗(yàn)及走橫木試驗(yàn)評(píng)價(jià)大鼠給藥前后肢體運(yùn)動(dòng)功能協(xié)調(diào)狀況 于大鼠給藥前(術(shù)后1周后)及給藥結(jié)束后(術(shù)后5周后),分別對(duì)大鼠進(jìn)行足失誤試驗(yàn)及走橫木試驗(yàn)。足失誤試驗(yàn)參照文獻(xiàn)[9]用直徑1.5 mm的鐵絲制作網(wǎng)格邊長(zhǎng)為2.5 cm,面積為45 cm×30 cm,高2.5 cm的網(wǎng)格平臺(tái),記錄大鼠在網(wǎng)格平臺(tái)上掉落網(wǎng)格中的次數(shù)(失足次數(shù)),足失誤比率=失足次數(shù)/前肢行走總步數(shù)×100%,足失誤比率越高,其前肢運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)能力越差。橫木行走試驗(yàn)參照文獻(xiàn)[10]將大鼠放置于長(zhǎng)120 cm、寬2 cm、厚1 cm、高于地面80 cm的水平懸空橫木上,觀察大鼠在橫木上行走狀況,并進(jìn)行評(píng)分,總分為6分,其評(píng)分越低,預(yù)示后肢運(yùn)動(dòng)功能越差。
1.2.3 生物素化葡聚糖胺(BDA)法檢測(cè)大鼠頸髓組織中皮質(zhì)脊髓束陽(yáng)性纖維表達(dá)變化 各組大鼠于術(shù)后4周(給藥結(jié)束前1周后),隨機(jī)取10只,參照文獻(xiàn)[11]用腦立體定向儀于大鼠前囟中點(diǎn)后1 mm、2 mm及左側(cè)旁開3.5 mm、4.5 mm處共4個(gè)部位注射10% BDA溶液0.2 μL,1周后麻醉處死,取左右兩側(cè)C4~C6節(jié)段約4 cm頸髓組織,4%多聚甲醛固定24 h,不同濃度梯度蔗糖溶液脫水,冰凍包埋劑(OCT)包埋后,切成厚度為40μm的連續(xù)冠狀冰凍切片。取冰凍切片,用0.5%過(guò)氧化氫溶液抗原滅活15 min,0.3%曲拉通4 ℃透化6 h后,加入濃度為0.8 μg/L的辣根過(guò)氧化物酶(HRP)常溫孵育過(guò)夜,并用二氨基聯(lián)苯胺(DAB)顯色、中性樹脂封片后,置于顯微鏡下觀察BDA陽(yáng)性表達(dá)的平均光密度值。
1.2.4 免疫熒光法檢測(cè)大鼠頸髓組織中皮質(zhì)脊髓束GAP-43陽(yáng)性表達(dá)水平 各組剩余10只大鼠給藥結(jié)束后,麻醉處死,取左右兩側(cè)C4~C6節(jié)段約4 cm頸髓組織,左側(cè)頸髓組織剪取0.5 cm后置于-80 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩JS鄡蓚?cè)頸髓組織置于4%多聚甲醛24 h,然后蔗糖梯度脫水,恒冷箱切片,約20 μm厚,磷酸鹽緩沖液沖洗及0.25%曲拉通透化,加入一抗(GAP-43,1∶800)4 ℃孵育過(guò)夜,加入熒光二抗(羊抗兔FTTc,1∶500)室溫孵育2 h,磷酸鹽緩沖液再次沖洗,置于載玻片上并加熒光封片劑封片,每片隨機(jī)取5個(gè)視野,在激光共聚焦顯微鏡下采集圖像,用Image Pro Plus 5.0系統(tǒng)分析圖像陽(yáng)性表達(dá)的平均光密度值。
1.2.5 蛋白質(zhì)免疫印跡(Western Blot)法檢測(cè)左側(cè)頸髓組織RhoA、ROCK2、Nogo-A、MAG蛋白表達(dá) 取1.2.4中-80 ℃保存的左側(cè)頸髓組織,4 ℃解凍、組織勻漿器勻漿、裂解液裂解、離心提取蛋白,雙辛可寧酸(BCA)法測(cè)蛋白總濃度。取100 μg蛋白上樣、電泳、轉(zhuǎn)膜反應(yīng),加入一抗RhoA、ROCK2、Nogo-A、MAG(1∶800),內(nèi)參β-actin(1∶3 000)4 ℃孵育過(guò)夜,加入HRP羊抗兔二抗(1∶3 000)室溫孵育3 h,增強(qiáng)化學(xué)發(fā)光法顯色,以化學(xué)發(fā)光成像儀觀察條帶并拍照,以Image-J軟件分析各組蛋白相對(duì)表達(dá)。
2.1 活血通絡(luò)方對(duì)大鼠肢體運(yùn)動(dòng)能的影響 腦卒中術(shù)后1周(治療前),與假手組相比,模型組及各給藥組足失誤比率升高(P<0.05),走橫木評(píng)分較術(shù)后1周降低(P<0.05),提示大鼠出現(xiàn)肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙。術(shù)后5周(給藥后),模型組足失誤比率較術(shù)后1周降低(P<0.05),走橫木評(píng)分較術(shù)后1周升高(P<0.05),預(yù)示腦卒中大鼠肢體運(yùn)動(dòng)功能存在自發(fā)恢復(fù)現(xiàn)象。活血通絡(luò)方低劑量組、高劑量組大鼠給藥結(jié)束后,足失誤比率較術(shù)后1周降低(P<0.05),走橫木評(píng)分較術(shù)后1周升高(P<0.05),且上述指標(biāo)改善效果越好,肢體運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)越好。術(shù)后5周,LPA組大鼠足失誤比率及走橫木評(píng)分較術(shù)后1周無(wú)明顯變化(P>0.05),其肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙比模型組嚴(yán)重(P<0.05)。術(shù)后5周,活化通絡(luò)方+LPA可逆轉(zhuǎn)活血通絡(luò)方高劑量組上述作用(P<0.05)。詳見(jiàn)表1。
表1 各組大鼠足失誤比率及走橫木評(píng)分比較(±s)
2.2 活血通絡(luò)方對(duì)大鼠頸髓組織BDA陽(yáng)性表達(dá)的影響 與假手術(shù)組相比,模型組大鼠左側(cè)及右側(cè)頸髓組織BDA陽(yáng)性表達(dá)均降低(P<0.05);與模型組相比,活血通絡(luò)方低劑量組、高劑量組大鼠左側(cè)頸髓組織BDA陽(yáng)性表達(dá)降低(P<0.05),右側(cè)頸髓組織BDA陽(yáng)性表達(dá)升高(P<0.05),且劑量越高變化越明顯(P<0.05);LPA組左側(cè)頸髓組織BDA陽(yáng)性表達(dá)較模型組、活血通絡(luò)方低劑量組、活血通絡(luò)方高劑量組升高(P<0.05),右側(cè)頸髓組織BDA陽(yáng)性表達(dá)較模型組、活血通絡(luò)方低劑量組、活血通絡(luò)方高劑量組降低(P<0.05)?;钛ńj(luò)方+LPA可逆轉(zhuǎn)活血通絡(luò)方高劑量組上述作用(P<0.05)。詳見(jiàn)圖1、表2。
圖1 各組大鼠給藥結(jié)束后BDA陽(yáng)性表達(dá)染色圖(×400)
表2 各組大鼠頸髓組織BDA陽(yáng)性表達(dá)比較(±s)
2.3 活血通絡(luò)方對(duì)大鼠頸髓組織GAP-43陽(yáng)性表達(dá)的影響 與假手術(shù)組相比,模型組大鼠左側(cè)及右側(cè)頸髓組織GAP-43陽(yáng)性表達(dá)均降低(P<0.05);與模型組相比,活血通絡(luò)方低劑量組、高劑量組大鼠左側(cè)頸髓組織GAP-43陽(yáng)性表達(dá)較模型組、活化通絡(luò)方低劑量組、活血通絡(luò)方高劑量組降低(P<0.05),右側(cè)頸髓組織GAP-43陽(yáng)性表達(dá)升高(P<0.05),且劑量越高變化越明顯(P<0.05);LPA組左側(cè)頸髓組織GAP-43陽(yáng)性表達(dá)較模型組、活化通絡(luò)方低劑量組、活血通絡(luò)方高劑量組升高(P<0.05),右側(cè)頸髓組織GAP-43陽(yáng)性表達(dá)較模型組、活化通絡(luò)方低劑量組、活血通絡(luò)方高劑量組降低(P<0.05)?;钛ńj(luò)方+LPA可逆轉(zhuǎn)活血通絡(luò)方高劑量組上述作用(P<0.05)。詳見(jiàn)圖2、表3。
圖2 各組大鼠給藥結(jié)束后GAP-43免疫熒光圖(×400)
表3 各組大鼠頸髓組織GAP-43陽(yáng)性表達(dá)比較(±s)
2.4 活血通絡(luò)方對(duì)大鼠左側(cè)頸髓組織RhoA、ROCK2、Nogo-A、MAG蛋白表達(dá)的影響 與假手術(shù)相比,模型組大鼠左側(cè)頸髓組織RhoA、ROCK2、Nogo-A、MAG蛋白表達(dá)降低(P<0.05)。與模型組相比,活血通絡(luò)方低劑量組、高劑量組大鼠左側(cè)頸髓組織RhoA、ROCK2、Nogo-A、MAG蛋白表達(dá)進(jìn)一步降低(P<0.05),且活血通絡(luò)方劑量越高蛋白表達(dá)降低越明顯(P<0.05)。LPA組大鼠左側(cè)頸髓組織RhoA、ROCK2、Nogo-A、MAG蛋白表達(dá)較模型組、活血通絡(luò)方低劑量組、活血通絡(luò)方高劑量組升高(P<0.05)。活血通絡(luò)方+LPA可逆轉(zhuǎn)活血通絡(luò)方高劑量組上述作用(P<0.05)。詳見(jiàn)圖3、表4。
圖3 各組大鼠左側(cè)頸髓組織RhoA、ROCK2、Nogo-A、MAG蛋白免疫印跡圖
表4 各組大鼠左側(cè)頸髓組織RhoA、ROCK2、Nogo-A、MAG蛋白表達(dá)水平比較(±s)
腦卒中病人多發(fā)生肢體、語(yǔ)言、認(rèn)知等功能障礙,其中,肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙是腦卒中恢復(fù)期最常見(jiàn)的并發(fā)癥,其給家庭及社會(huì)帶來(lái)沉重負(fù)擔(dān)的同時(shí),也給病人帶來(lái)巨大打擊[12]。本研究用腦中動(dòng)脈阻塞法制備大鼠腦卒中模型后發(fā)現(xiàn),大鼠前肢足失誤比率均升高,預(yù)示大鼠出現(xiàn)肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙,提示造模成功。中醫(yī)認(rèn)為“腦主運(yùn)動(dòng)”“腦為髓?!?,髓海不足是引起腦卒中恢復(fù)期癥狀纏綿難愈的重要原因,用活血、補(bǔ)氣、通絡(luò)法來(lái)生精益髓、滋養(yǎng)腦絡(luò),可改善腦卒中后半身不遂、肢體麻木、癱瘓癥狀[13]?;钛ńj(luò)方中延胡索、地風(fēng)、千年健可活血通經(jīng)絡(luò),黨參、當(dāng)歸等可補(bǔ)益氣血,丹參、雞血藤可促進(jìn)麻痹神經(jīng)恢復(fù),對(duì)麻木癱瘓病人有較好的療效[4,14]。李峰等[15]發(fā)現(xiàn)活血通絡(luò)方對(duì)腦卒中后肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙有較好的改善作用。本研究發(fā)現(xiàn),大鼠前肢足失誤比率隨活血通絡(luò)方劑量的升高而降低,進(jìn)一步證實(shí)活血通絡(luò)方可能為改善腦卒中后肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙的潛在藥物,但其具體機(jī)制還需進(jìn)一步探究。
皮質(zhì)脊髓束是重要的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元,與高度技巧性的隨意運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)及傳導(dǎo)有關(guān),是溝通腦和脊髓、支配隨意運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵神經(jīng)傳導(dǎo)束[16]。中樞神經(jīng)軸突所處的抑制環(huán)境(如Nogo-A、MAG等神經(jīng)抑制因子的分泌)及中樞神經(jīng)細(xì)胞的低再生能力等因素,使得皮質(zhì)脊髓束損傷后再生困難,也使得腦卒中后遺功能障礙恢復(fù)困難[17]。而未損傷側(cè)皮質(zhì)脊髓束重塑,可以代償性地促進(jìn)運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù),即皮質(zhì)脊髓束損傷后異常路徑恢復(fù),越來(lái)越受到臨床研究者的關(guān)注[18]。劉維等[11,19]研究發(fā)現(xiàn),腦卒中發(fā)生后未損傷側(cè)大腦皮質(zhì)脊髓束可進(jìn)行側(cè)支發(fā)芽,并跨越中線至對(duì)側(cè)未損傷區(qū)進(jìn)行雙側(cè)支配,而促進(jìn)肢體運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)作用,提示皮質(zhì)脊髓束異常路徑重塑,可能在腦卒中運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)過(guò)程中發(fā)揮重要作用。BDA及GAP-43為神經(jīng)纖維及軸突生長(zhǎng)失蹤器,其表達(dá)的升高,預(yù)示神經(jīng)纖維及軸突的再生長(zhǎng)。劉維等[11]發(fā)現(xiàn)腦卒中后2周,大鼠腦梗死對(duì)側(cè)頸髓BDA及GAP-43表達(dá)無(wú)變化,而梗死側(cè)BDA及GAP-43表達(dá)升高,并推測(cè)腦梗死側(cè)頸髓中的陽(yáng)性纖維,可能是由腦梗死對(duì)側(cè)脊髓束纖維芽生長(zhǎng)及跨越延伸而生成。本研究發(fā)現(xiàn),模型組大鼠腦卒中術(shù)后5周末,損傷側(cè)與未損傷側(cè)皮質(zhì)脊髓束纖維BDA及GAP-43陽(yáng)性表達(dá)均降低,大鼠肢體運(yùn)動(dòng)功能較1周前有所恢復(fù),提示模型大鼠未損傷側(cè)皮質(zhì)脊髓束可能自發(fā)重塑,并跨越至對(duì)側(cè)損傷側(cè)支配運(yùn)動(dòng)功能調(diào)節(jié),從而促進(jìn)肢體運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù),這與Jang等[18-19]研究提出的皮質(zhì)脊髓束異常路徑重塑促進(jìn)肢體運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的機(jī)制相一致?;钛ńj(luò)方劑量越高,大鼠未損傷側(cè)BDA及GAP-43陽(yáng)性表達(dá)越低,損傷側(cè)BDA及GAP-43陽(yáng)性表達(dá)越高,大鼠肢體運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)越明顯,提示活血通絡(luò)方發(fā)揮促進(jìn)肢體恢復(fù)作用可能與促進(jìn)皮質(zhì)脊髓束異常路徑重塑有關(guān)。
RhoA可表達(dá)于神經(jīng)元內(nèi),ROCK2是髓鞘抑制性信號(hào)的主要效應(yīng)分子,RhoA可與神經(jīng)再生抑制因子-Nogo-A受體結(jié)合,特異性刺激下游ROCK2通路,并調(diào)控神經(jīng)抑制因子Nogo-A、MAG表達(dá),發(fā)揮神經(jīng)生長(zhǎng)抑制和生長(zhǎng)錐潰變作用,阻斷RhoA-ROCK2信號(hào)通路,可解除神經(jīng)生長(zhǎng)負(fù)性調(diào)控因子(如Nogo-A、MAG)表達(dá),發(fā)揮促神經(jīng)纖維及軸突生長(zhǎng)及重構(gòu)作用[20]。本研究發(fā)現(xiàn),模型組大鼠未損傷側(cè)頸髓組織中RhoA及ROCK2蛋白表達(dá)及其調(diào)控的神經(jīng)再生抑制因子相關(guān)蛋白Nogo-A、MAG表達(dá)均明顯低于假手術(shù)組,用RhoA激活劑激活大鼠未損傷側(cè)頸髓組織中RhoA-ROCK2信號(hào)通路及Nogo-A、MAG表達(dá)后,未損傷側(cè)BDA及GAP-43陽(yáng)性表達(dá)與假手術(shù)組相近的同時(shí),損傷側(cè)未見(jiàn)BDA及GAP-43陽(yáng)性表達(dá)的纖維新生,大鼠肢體運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)最弱,提示未損傷側(cè)頸髓組織中RhoA/ROCK表達(dá)抑制,可能參與腦卒中后未損傷側(cè)皮質(zhì)脊髓束自發(fā)異常路徑重塑促肢體運(yùn)動(dòng)功能修復(fù)過(guò)程?;钛ńj(luò)方劑量越高,RhoA-ROCK2信號(hào)通路及其Nogo-A、MAG蛋白表達(dá)越低,提示活血通絡(luò)方促進(jìn)腦卒中皮質(zhì)脊髓束異常路徑重塑促肢體運(yùn)動(dòng)功能修復(fù)作用,可能與抑制未損傷側(cè)皮質(zhì)脊髓束RhoA-ROCK2通路活化有關(guān)。而RhoA激活劑可逆轉(zhuǎn)活血通絡(luò)方上述作用。
綜上所述,活血通絡(luò)方可能通過(guò)抑制腦卒中未損傷側(cè)皮質(zhì)脊髓束RhoA-ROCK2通路活化,促進(jìn)皮質(zhì)脊髓束異常路徑重塑,發(fā)揮促進(jìn)肢體運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的作用。但皮質(zhì)脊髓束重塑及促肢體運(yùn)動(dòng)能恢復(fù)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜,涉及多種途徑、多條調(diào)控機(jī)制,活血通絡(luò)方促進(jìn)腦卒中肢體運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的其他機(jī)制,還有待繼續(xù)深入探究。