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多发性硬化(multiple sclerosis,MS)是一种以中枢神经系统髓鞘脱失为主要病理特征的自身免疫性疾病,其发病机制不明。目前较多认为MS是由于自身免疫反应引起的神经炎症攻击神经纤维髓鞘导致髓鞘脱失,进一步抑制髓鞘的再生与修复。本室(首都医科大学宣武医院药物研究室,北京)既往研究发现,山茱萸环烯醚萜苷(CIG)具有抑制神经炎症反应的作用,并且可以促进神经营养因子的表达,对髓鞘具有保护作用,因此,我们推测CIG可能通过抑制中枢炎症反应和促进神经营养作用,从而对MS有一定的治疗作用。
目的:在多发性硬化动物模型上,即实验性自身免疫性脑脊髓炎模型(experimental allergy encephalomyelitis,EAE)上研究CIG对髓鞘再生的作用以及其作用机制,为开发治疗多发性硬化的新药提供实验根据。
方法:将豚鼠MBP68-86多肽片段与结核分枝杆菌、不完全弗氏佐剂乳化后于两后足掌皮下多点一次性注射200μl免疫雌性Lewis大鼠制备EAE模型。三个给药组(30 mg/kg、60 mg/kg、120 mg/kg)和药物对照组(60 mg/kg)分别灌胃给予山茱萸环烯醚萜苷3周,每日观察并记录大鼠的行为学变化,监测动物的体重变化,采用油红O染色观察大鼠脑组织中的髓鞘形态变化。用免疫组化的方法测定脊髓内反应性T细胞(CD3标记)、小胶质细胞(Iba-1标记)、少突胶质细胞前体(NG2标记)、成熟少突胶质细胞(GSTP-i标记)和脑源性营养因子(Brain-derived neurotrophic factor,BDNF)的表达;Western blot检测大脑皮层中核转录因子NF-κB、以及IκB的表达,以及可能的炎症通路JAK/STAT通路中关键指标STAT1/p-STAT1、STAT3/p-STAT3、IL-6及其受体的表达。
结果:
1)免疫后,各组大鼠体重在免疫后第1天均有所降低,模型组大鼠的体重从第8天开始明显下降,至第12天与对照组大鼠相比显著降低(具有明显的统计学意义),且第10天开始模型大鼠出现运动功能障碍,如尾部张力消失、后肢瘫痪等行为学改变。在第13天行为学评分到达高峰。灌胃给予CIG后观察大鼠的体重和行为学变化发现,CIG虽然不能明显对抗大鼠的体重下降,但可以延迟神经功能损伤的发病进程,缓解其发病症状。
2)油红O染色观察形态学变化,EAE模型大鼠脑内油红O染色显示炎症细胞浸润,轻微的髓鞘脱失。给药后,炎性浸润消失,且髓鞘脱失减弱。
3)免疫组化观察大鼠脊髓内反应性T细胞(CD3标记)、小胶质细胞(Iba-1标记)的变化发现,EAE模型大鼠脊髓内反应性T细胞、小胶质细胞的数量明显增多,CIG给药后,反应性T细胞、小胶质细胞的数量剂量依赖性的减少,表明CIG可抑制反应性T细胞增生、小胶质细胞的异常活化,降低免疫反应。另外,我们还发现,与对照组相比,EAE模型大鼠脊髓中脑源性神经营养因子表达减少(P<0.05),成熟少突胶质细胞数量下降(P<0.05),而少突胶质细胞前体增加(P<0.05),给药组(60和120mg/kg)大鼠脊髓中脑源性神经营养因子、成熟少突胶质细胞均剂量依赖性增加,少突胶质细胞前体则逐渐减少,这种结果暗示CIG可能具有促进神经神经营养因子的表达,且促使少突胶质细胞前体细胞向成熟少突胶质细胞的转化的作用,有助于髓鞘再生修复。
4)EAE模型大鼠脑组织中p-STAT1、p-STAT3的表达与对照组相比明显增加(P<0.05),而STAT1、STAT3的表达则没有变化,灌胃给予CIG后,给药组(30,60和120 mg/kg) p-STAT1、p-STAT3在脑内的表达剂量剂量依赖性降低。
5)EAE模型大鼠脑组织中炎性因子IL-6的表达增加(与对照组相比,P<0.05),但其受体的表达没有变化,灌胃给予CIG,IL-6在脑内的表达相比模型组明显下降,并就有异性的剂量依赖性。
6)此外,炎性因子NF-κB的表达在EAE模型组也有显著性的增加(P<0.05),但其抑制蛋白IκB表达没有改变,灌胃给予CIG后,NF-κB在脑内的表达随着给药剂量的增加而减少,但对IκB表达没有影响。
结论:中药有效成分山茱萸环烯醚萜苷(CIG)能够有效降低EAE模型中的炎性浸润,减轻髓鞘脱失,对实验性自身免疫性脑脊髓炎模型组的神经功能障碍具有一定的治疗作用。这种作用可能是通过抑制神经炎性反应,进而减轻其对中枢髓鞘的直接损伤,而其机制可能是JAK/STAT信号途径;此外,CIG还能促进神经营养因子的表达,促进髓鞘再生,修复神经中枢损伤。CIG对多发性硬化的治疗存在较好的应用前景。