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帕金森病(PD)90%以上为散发,对这种散发PD的发病原因,目前尚不清楚。给予大鼠神经性毒物6-羟基多巴胺(6-OHDA)、鱼藤酮(rotenone)和脂多糖(LPS)可以制备PD动物模型,能较好模拟人类PD的大多数特征。因此,进一步研究这些化学物质引起动物出现类PD表现的机制应有助于揭开PD发病原因和病理机制。鉴于界面法组织培养兼具了器官整体观察和细胞培养的优点,故本研究拟借用这个新型技术平台对SD乳鼠中脑脑片进行体外培养,比较上述毒性物质对多巴胺(DA)能神经元的作用。
为此,我们首先建立了SD乳鼠的中脑脑片长时培养体系。在此基础上,加入不同浓度梯度的6-OHDA、rotenone和LPS,作用24h(急性实验),观察它们对脑片及DA能神经元的毒性效应。此外,还从上述实验中选出对DA能神经元杀伤相对特异的浓度,对脑片作用14d(慢性实验),观察组织中DA含量的变化;确证在体外脑片培养条件下,这三种药物对DA能神经元不同损伤的相关浓度。最后,探讨、比较它们在致病过程中可能存在的氧化应激和炎症损伤机制。结果如下:
1、SD乳鼠中脑脑片可以长期培养。
脑片上PI染色细胞随培养时间延长逐渐减少,培养基中LDH活力显著下降,第13天活力下降为第1天的约40%,以后趋于稳定。未见DA能神经元形态和功能的明显改变。
2、急性损伤实验中,三种药物对中脑脑片(包括DA能神经元)有一定浓度依赖性。
除LPS外,rotenone和6-OHDA所导致的培养基中LDH活力的升高、DA能神经元形态学变化与浓度成正相关,DA神经元突起变化早于胞体改变;3种药物引起的DA含量降低则与浓度大致成负相关,DA含量的变化早于形态变化。
3、慢性损伤下,三种药物均使DA含量显著降低。
5nMrotenone使DA含量降低了约60%,100nM和1μM6-OHDA均使DA含量降低约60%,25ng/ml、100ng/mlLPS分别使DA含量降低约60%和70%。
4、氧化应激及炎症反应参与了三种药物对DA能神经元的损伤过程。
分别作用14天后,DA能神经元未见明显形态学改变,但小胶质细胞有不同程度的激活表现。脑片中SOD活力在分别作用3天时均显著降低;7天时有所增加;14天时除6-OHDA组再次降低外其他两组均继续增加。测定3种药物处理6h、12h、24h的培养基中TNF-a和亚硝酸盐的量,只有在5nMrotenone和25ng/mlLPS作用了24h的培养基中,才测得较低浓度的亚硝酸盐。
综上所述,本研究发现在rotenone、6-OHDA和LPS毒性作用下,DA能神经元损伤有一定的浓度依赖性,功能性损伤早于形态学变化,而突起变性是其形态学变化的早期特征;三种药物在对DA能神经元的损伤过程中氧化应激及炎症反应发挥了重要的作用。通过本研究我们获得了研究PD早期发病机制的组织模型,为进一步探索PD的发病机制和治疗手段提供了更多的有效工具。