实施例1
1.1MCAO小鼠模型的建立
(1)实验动物及来源
雄性野生型C57/BL6无病原体(SPF级)小鼠72只,6-8周龄,体重25-30g,购自中国人民解放军军事医学科学院实验动物中心,饲养与天津医科大学实验动物中心,小鼠的饲养环境为室温20-25℃,相对湿度40%-60%。
(2)实验分组
为研究白杨素在小鼠MCAO动物模型中的药物作用,小鼠随机分为三组,每组24只,分别为假手术组;缺血再灌注模型组(模型组);白杨素治疗组(治疗组)。治疗组与制备MCAO模型前7天给予白杨素50mg/Kg/天灌胃。假手术组和模型组于MCAO模型制备前7天给予与治疗组相同体积的生理盐水灌胃。模型组和治疗组小鼠采用Longa线栓法建立MCAO模型,缺血1h,再灌注24h。
(3)实验步骤
a.小鼠称重,10%水合氯醛(3ml/Kg)腹腔注射麻醉,将其仰卧位固定在解剖手术台上,以左侧大脑中动脉为手术侧,颈部备皮,碘伏消毒;
b.行颈部前正中切口,剪开皮肤,分离皮下组织,暴露鼓泡腺并将其推向两侧,钝性分离组织,暴露颈总动脉鞘;
c.钝性分离颈总动脉(commoncarotidartery,CCA)、颈内动脉(intemalcarotidartery,ICA)、颈外动脉(externalcarotidartery,ECA)及ECA的主要分支动脉枕动脉、甲状腺上动脉等,保护周围神经如迷走神经不受损伤;
d.先结扎ECA的主要分支动脉,结扎CCA近心端,在远心端置一备用丝线略做结扎,留作固定线栓用,在ICA近心端置一备用丝线,留作止血用;
e.在CCA上两条结扎线之间剪一V型切口,将已备好的线栓***CCA内,稍收紧远心端结扎线,将线栓越过ECA和ICA的分叉处进入ICA管腔,缓慢送入颅内,遇到轻微阻力时即到达大脑中动脉(middlecerebralartery,MCA)的起始部(***的平均深度为距颈内外动脉分叉处9-10mm),收紧并结扎CCA上的结扎线;
f.确认伤口无渗血,逐层缝合肌肉与皮肤,碘伏消毒手术切口,线栓末端暴露在皮肤外面,并将其标记;
g.缺血1h后,将线栓退出约5mm,但线栓头仍留置在ECA断端内,从而使小鼠实现再灌注,剪断线栓的多余部分;
h.术后注意保温及切口的护理,手术动物苏醒后单笼饲养,保持鼠笼干燥清洁,供应流质,密切观察。
i.假手术组模型制备同上,但经ECA侧壁***线栓仅约5mm,即线栓并不***ICA颅内段。
(4)MCAO模型的入选标准
参照ZeaLonga的方法,在小鼠手术麻醉清醒后进行5分制评分:
0分:无神经功能损伤症状;
1分:提尾时栓塞动脉对侧前肢不能伸直;
2分:行走时向栓塞动脉对侧旋转;
3分:行走时向栓塞动脉对侧倾倒;
4分:不能自发行走,意识丧失。
评分在1-3分者入组。
(5)MCAO模型的排除标准
a.依据ZeaLonga评分法,神经功能评分低于1分者;
b.取脑时发现并发蛛网膜下腔出血者;
c.TTC染色未见缺血灶者;
d.缺血再灌注24h内死亡者。
因上述因素导致各实验组动物数不足者,随时补齐动物数并重新造模。
1.2神经功能缺损评分
小鼠手术麻醉清醒后,采用改良的神经功能缺损评分(modifiedneurologicalseverityscores,mNSS)对小鼠的运动、感觉、平衡功能和反射进行评价,评分范围为0-18分,分值越高,其神经损害越严重,其中,13-18分为严重损伤,7-12分为中度损伤,1-6分为轻度损伤,0分为无损伤。
表1:改良的神经功能缺损评分(mNSS)
1.3小鼠脑梗死体积的评价
应用TTC染色对脑梗死体积进行评价。
MCAO小鼠缺血再灌注24h后,以10%水合氯醛过量麻醉后仰卧位固定,快速开胸暴露心脏,由心尖部将16号针头插至主动脉根部,血管钳夹闭腹主动脉,同时剪开右心耳放血。经心脏快速灌注4℃生理盐水100ml左右,直至流出液变清为止。灌注后立即断头取脑,去除嗅球、小脑和低位脑干,-20℃冰箱内冷冻20min后取出,自前脑额极起向后连续切出5片厚度约2mm的冠状位脑切片。将脑片放入预先配制的1%TTC溶液中,37℃避光孵育约30min,15min时脑片翻面一次,使其与TTC均匀接触。然后将脑片置于新鲜配制的4%多聚甲醛溶液中固定24h,观察并拍照,正常脑组织呈鲜红色,坏死区不染色而呈苍白色。
分析:应用ImageJ图像(MediaCybernetics,Inc)处理软件计算梗死体积占同侧脑体积的百分比。考虑脑水肿的影响,采用校正后的梗死体积计算公式:校正的测量梗死面积=测量的梗死面积×{1一[(同侧半球面积一对侧半球面积)/同侧半球面积]}。
1.4小鼠脑组织含水量测定
采用干湿重法,去除额极后取病变侧约2mm厚的脑组织用于脑含水量测定。
(1)将脑组织放入事先称重(A)的锡纸中,立即称重(B),B-A即得湿重;
(2)用锡纸包裹脑组织,放入95℃烤箱内烘干24h后取出恢复到室温,称重(C),C-A即得干重,反复称量至恒重;
(3)代入公式计算脑组织含水量:(脑组织湿重-脑组织干重)/湿重×100%,即(B-C)/(B-A)×100%。
结果如下:
表2:小鼠神经功能缺损评分及脑梗死体积比较
与模型组相比,aP<0.05
1.5小鼠脑组织石蜡切片的制备
(1)应用10%水合氯醛麻醉小鼠,按3ml/Kg给予腹腔注射;
(2)待麻醉满意后,做一前正中线长约3cm胸腹联合切口,充分暴露胸腔及腹腔脏器;
(3)游离心脏,寻找右心耳并剪开,开放静脉(动作要快);
(4)从左心室***连接有20ml注射器的头皮针(头皮针磨钝,从以身体纵轴45度角方向进针,针尖***升主动脉内,动作要轻柔);
(5)推入20ml生理盐水,可见肝脏、肠道等器官变白,推完以后迅速更换4℃多聚甲醛20ml,并快速推入;
(6)灌注成功的标志:刚开始灌注时小鼠全身剧烈抽动,之后全身僵硬;
(7)应用鼠断头刀.将小鼠头部取下;
(8)应用剪刀沿头正中线剪开皮肤,并剔除头部肌肉,充分暴露颅骨;
(9)用小号止血钳(直)掰除颅骨,去除脑膜,充分暴露脑组织,并将止血钳深入颅底,取出脑组织;
(10)将脑组织置于4%多聚甲醛中固定24h;
(11)依次从低浓度酒精到高浓度酒精脱水:(注意:高浓度酒精时间不能太长,否则组织易碎。)70%乙醇可过夜,80%乙醇1h,95%乙醇1h(两次),无水乙醇1h(两次);
(12)透明:应用等体积的乙醇和二甲苯透明,一般浸泡30-45min即可(二甲苯透明则为30min×2次);
(13)浸蜡:组织经透明后先放入熔化的软蜡(熔点为52-54℃)内1h;然后入硬蜡(熔点56-58℃)1h;
(14)包埋:将组织放入预热的包埋模具中,包埋盒置顶,继续添加石蜡,直至包埋底盒部浸没于石蜡;
(15)冷却:将模具置于冷却台上,充分冷却后,取出蜡块常温贮存备用。
1.6小鼠脑组织石蜡切片HE染色
(1)脑组织切片常规用二甲苯脱蜡,经各级乙醇脱水后至水洗:二甲苯(I)5min、二甲苯(Ⅱ)5min、100%乙醇2min、95%乙醇1min、80%乙醇1min+75%乙醇1min、蒸馏水洗2min;
(2)苏木素染色5min,自来水冲洗2min;
(3)盐酸乙醇酸化30s(提插数下);
(4)自来水浸泡15min或温水(约50℃)5min;
(5)置伊红液染色2min;
(6)常规脱水,透明,封片:80%乙醇(I)1min、95%乙醇(Ⅱ)1min、100%乙醇(I)1min、100%乙醇(Ⅱ)1min、二甲苯石碳酸(3:1)1min、二甲苯(I)1min、二甲苯(Ⅱ)1min、中性树脂封固。
1.7小鼠脑组织石蜡切片免疫荧光染色
(1)脱蜡:将组织切片置于烤箱中60℃2h;
水化:将组织切片依次置于:
(2)在摇床上用PBS洗石蜡切片,5min×2次;
(3)抗原修复:电炉或者水浴锅加热0.01M枸橼酸钠缓冲溶液(pH6.0)至95℃左右,放入脑组织切片加热20min;
(4)缓慢冷却至室温;
(5)在摇床上,用PBS洗5min×3次;
(6)加入3%BSA,37℃恒温温箱孵育30min,甩干,勿洗;
(7)滴加一抗(anti-iNOS、anti-COX-2、anti-NF-κB、anti-GFAP),4℃过夜;从4℃取出后,室温放置复温30min;
(8)在摇床上,用PBS洗5min×3次;
(9)滴加荧光二抗,室温避光孵育1h;
(10)在摇床上,用PBS洗5min×3次,注意避光;
(11)在摇床上,用PBS洗5min×3次,注意避光;
(12)滴加DAPI,室温避光孵育5min;
(13)在摇床上,用PBS洗5min×3次,注意避光;
(14)用抗荧光淬灭封片剂封片;
(15)荧光显微镜镜下观察。
结果观察:光学显微镜下取梗死组织周边2mm范围进行观察,每张切片取6个视野(200×或400×)统计阳性细胞数,取平均值作为测量值。
1.8小鼠脑组织石蜡切片免疫组织化学染色
(1)脱蜡、水化(同1.7);
(2)在摇床上用PBS洗石蜡切片,5min×2次;
(3)抗原修复:电炉或者水浴锅加热0.01M枸橼酸钠缓冲溶液(pH6.0)至95℃左右,放入脑组织切片加热20min;
(4)缓慢冷却至室温;
(5)加入浓度为3%的H2O2孵育30min(室温);
(6)在摇床上,用PBS洗5min×3次;
(7)加入3%BSA,37℃恒温温箱孵育30min,甩干,勿洗;
(8)滴加一抗,4℃过夜;从4℃取出后,室温放置复温30min;
(9)在摇床上,用PBS洗5min×3次;
(10)滴加兔超敏两步法二抗中的聚合物辅助剂工作也,37℃温箱孵育15min;
(11)在摇床上,用PBS洗5min×3次;
(12)滴加兔超敏两步法二抗中的辣根过氧化酶标记羊抗兔多克隆IgGⅡ抗工作液(1:200),37℃温箱孵育20min;
(13)在摇床上,用PBS洗5min×3次;
(14)使用中山公司DAB显色套装进行显色,显微镜下观察显色情况,蒸馏水终止反应(1ml蒸馏水+A、B、C液各一滴);
(15)苏木素复染,约5min;
(16)盐酸酒精分化,视复染深浅而定;自来水冲洗,1%氨水返蓝;
(17)脱水:80%乙醇、90%乙醇、无水乙醇、二甲苯各一次,每次需5min;
(18)封片:滴加中性树脂,加盖玻片(组织部位切勿残留小气泡),自然晾干;
(19)光学显微镜下观察结果。
结果观察:光学显微镜下取梗死组织周边2mm范围进行观察,每张切片取6个视野(200×或400×)统计阳性细胞数,取平均值作为测量值。
1.9小鼠脑组织匀浆过氧化物歧化酶(SOD)活力检测
(1)脑组织匀浆的制备:准确称取组织重量,按重量体积比加入9倍的生理盐水制成组织匀浆,2500转/分,离心10min,取上清即10%组织匀浆;
(2)上清液制备:取10%组织匀浆0.1ml,加0.1ml试剂一混匀,4000/分离心10min,取上清液待测;
(3)上述样本准备好后,测定蛋白浓度;
(4)按照下表进行加样;
表3:小鼠脑组织匀浆过氧化物歧化酶(SOD)活力检测加样方法
(5)计算公式
(6)应用SPSS17.0软件进行统计分析。计量资料以均数±标准差表示,多个样本均数间的比较采用单因素方差分析,组间两两比较行SNK法检验。P<0.05为差异有统计学意义。
2.0小鼠脑组织匀浆丙二醛(MDA)含量测定
(1)按照1.9准备脑组织匀浆上清;
(2)按照下表进行加样;
表4:小鼠脑组织匀浆丙二醛(MDA)含量测定加样方法
(3)漩涡混匀,试管口用保鲜薄膜扎紧,用针头刺一小孔,95℃水浴40min,取出后流水冷却,然后4000转/分,离心10min,取上清液加于比色皿中,在可见光分光光度计532nm处,1cm光径,蒸馏水调零,测定各管吸光度值;
(4)计算公式为:组织中MDA含量(nmol/mgprot)=(测定管吸光度-测定空白管吸光度)/(标准管吸光度-标准空白管吸光度)×标准品浓度(10nmol/ml)÷待测样本蛋白浓度(mgprot/ml);
(5)应用SPSS17.0软件进行统计分析。计量资料以均数±标准差表示,多个样本均数间的比较采用单因素方差分析,组间两两比较行SNK法检验。P<0.05为差异有统计学意义。
结果:
表5:白杨素对MCAO/R小鼠脑组织SOD活力、MDA含量的影响
与假手术组比较,aP<0.05;与模型组比较,bP<0.05
2.1小鼠脑组织实时定量PCR检测
(1)引物序列
(2)标本的留取
各实验组小鼠断头处死后,无菌操作下取梗死侧皮层脑组织,快速称取100mg,置冻存管中放入液氮保存待用,用于抽提总RNA。
(3)组织总RNA提取
a.取组织50mg,按下列程序提取总RNA在冰浴匀浆器中加入1mlTrizol及50mg组织,迅速研磨将匀浆液转移至DEPC处理的无菌离心管中,4℃12000rpm离心10min。
b.上清液转移至另一离心管中,室温孵育5min后加入200ml氯仿,震荡混匀,再在室温下孵育3min,剧烈震摇30s,冰上放置5-10min
c.4℃,12000rpm,离心20min
d.取上层水相转移至另一EP管中,加等体积的异丙醇,轻轻混匀-20℃放置2h以上
e.4℃,12000rpm,20min
f.轻轻遗弃上清,加1ml75%乙醇轻轻混匀
g.4℃,12000rpm,10min,轻轻遗弃上清,空气中晾晒5min,加20μlDEPC处理的去离子水溶解沉淀,58℃水浴溶解RNA,-80℃保存备用
(4)提取RNA完整性的检测
取RNA溶液4μl,经1%琼脂糖凝胶电泳检测,明显可见28S、18S条带,且28S为18S条带的两倍,5S条带较弱,且弥散,表明RNA降解较少,完整性良好。用756型紫外分光光度计分别测定OD260与OD280,OD260/OD280比值在1.8-2.0之间,表明提取的RNA蛋白污染很少,因此可于后续反转录反应。
(5)提取RNA的定量
用756型紫外分光光度计测量OD260/OD280比值,可检测RNA的纯度和含量,选用OD260/OD280比值为1.8-2.0的RNA用作反转录。RNA含量采用紫外分光光度计检测法。
(6)cDNA第一链合成
表6:cDNA第一链合成反应液组成
PCR热循环参数:96℃4min,然后三步反应:94℃30S,8℃30s,2℃30s,行40个循环,每个循环的第三步72℃30s收集荧光信号。
(8)实时荧光定量PCR结果分析
扩增完毕后,进入结果分析界面,以β-actin为内参照基因,与对照组相比,得到目的基因表达的相对定量值(RQ值),将RQ值统计分析。
表8:白杨素对MCAO/R小鼠脑组织NF-κB、iNOS、COX-2基因的相对表达量
与假手术组比较,aP<0.05;与模型组比较,bP<0.05
2.2酶联免疫吸附试验(enzyme-linkedimmunosorbentassay,ELISA)测定小鼠脑组织上清中炎症因子的含量
(1)提前20min从冰箱中取出试剂盒,以平衡至室温;
(2)Washbuffer稀释液:用蒸馏水以1:10稀释,50mlwashbuffer加450ml蒸馏水至500ml;
(3)Assaybuffer稀释液:用蒸馏水以1:20稀释,5mlassaybuffer加95ml蒸馏水至100ml;
(4)SampleDilutionBuffer稀释液:2ml10%BSA加SampleDilutionBuffer至20ml;
(5)HRP连接物的配制(Avidin-HRP):用1倍的Assaybuffer液以1:1000稀释,11μlHRP连接物底液加入到11mlAssaybuffer中。
(6)AntigenStandardCocktail的配制:将12种抗原标准品各吸取10μl放入880μl稀释的SampleDilutionBuffer中,配制成浓缩的AntigenStandardCocktail,再用稀释的SampleDilutionBuffer按1:4配制成FinalAntigenStandardCocktail.
(7)DectionAntibodies稀释液:分别向12种DetectionAntibodies中加入855μlAssayBuffer混匀。
(8)从已平衡至室温的密封袋中取出试验所需板条;
(9)用多道移液器向每个孔加入50μlAssayBuffer洗板:
(10)加样:分别将标本和12种标准品加入相应孔中(50ul/孔),用封板胶纸封住反应孔,室温孵育2h;
(11)洗板3次:
(12)加入100μl稀释的DectionAntibodySolution,室温孵育1h;
(13)洗板4次;
(14)加入100μlAvidin-HRP,室温孵育30min;
(15)洗板4次;
(16)加入100μlDevelopmentSolution,室温避光孵育15min;
(17)加入100μlStopSolution,酶标仪450nm处读取OD值。