Effects of Different Doses of Gastrodin on Conditioned Place Preference and Microglia Activation in Hippocampus of Methamphetamine Dependent Rats
-
摘要:
目的 研究不同剂量天麻素（gastrodin，Gas）对甲基苯丙胺（methamphetamine，Meth）依赖大鼠条件性位置偏爱（conditioned place preference，CPP）的影响及海马小胶质细胞激活状态的改变。 方法 腹腔注射Meth（10 mg/kg，qd，14 d）建立Meth依赖大鼠CPP模型，然后采用10 mg/kg、30 mg/kg、100 mg/kg不同剂量的天麻素治疗14 d，测定不同剂量天麻素对Meth依赖大鼠CPP效应的影响；用免疫荧光技术检测不同剂量天麻素对海马小胶质细胞激活的影响。 结果 Meth依赖大鼠CPP模型建立成功。与生理盐水组相比，Meth组的CPP效应明显增强，差异有统计学意义（P < 0.05）；天麻素治疗可使大鼠在伴药箱停留时间明显缩短；与Meth组相比，10 mg/kg、30 mg/kg、100 mg/kg的天麻素治疗后，可呈剂量依赖性地降低Meth诱导的CPP效应，且100 mg/kg的天麻素可基本消除Meth诱导的CPP效应。免疫荧光检测结果显示，与生理盐水组相比，Meth组大鼠海马小胶质细胞明显被激活；经10 mg/kg、30 mg/kg、100 mg/kg的天麻素治疗后，小胶质细胞激活被明显抑制，且30 mg/kg、100 mg/kg两组剂量的天麻素治疗后抑制效果更明显。 结论 天麻素可呈剂量依赖性降低Meth依赖大鼠的CPP效应，天麻素对Meth成瘾具有改善作用。不同剂量的天麻素可抑制Meth依赖CPP大鼠海马组织小胶质细胞的激活状态。 Abstract:Objective To study the effects of different dosages of gastrodin on conditioned place preference and hippocampal microglia activation in methamphetamine （Meth）-dependent rats. Methods Meth dependent CPP model was established by intraperitoneal injection of meth （10 mg/kg, QD, 14 d） and then gastrodin （10 mg/kg, 30 mg/kg, 100 mg/kg） was used for 14 d to determine the effect of gastrodin on CPP in meth dependent rats. After that, the immunofluorescence technique was used to detect the effect of different doses of gastrodin on the activation of microglia in hippocampus. Results The Meth-dependent rat CPP model was successfully established. Gastrodin treatment could shorten the time of the rats stayed in the drug-paired chamber. Compared with the saline group, the CPP effect of the Meth group was significantly enhanced, and the difference was statistically significant （P < 0.05）. Compared with Meth group, 10 mg/kg, 30 mg/kg, and 100 mg/kg gastrodin treated groups showed a dose-dependent reduction of Meth-induced CPP effect, and 100 mg/kg of gastrodin could basically eliminate the CPP effect induced by Meth. The results of immunofluorescence showed that, compared with the normal saline group, the hippocampal microglia of the Meth group was significantly activated. After the treatment with 10 mg/kg, 30 mg/kg, or 100 mg/kg gastrodin, the microglia cell activation was inhibited by gastrodin, and the performance was more obvious after the treatment with 30 mg/kg and 100 mg/kg gastrodin. Conclusion Gastrodin can reduce the CPP effect of Meth-dependent rat in a dose-dependent manner; gastrodin has a potential effect on methamphetamine dependence. Gastrodin can inhibit the activation of hippocampal microglia in hippocampus region of Meth-dependent rat. -
Key words:
- Methamphetamine （Meth） /
- Gastrodin /
- Conditional position preference （CPP） /
- Hippocampus /
- Microglia
-
九十年代初期的研究表明，在动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）形成过程中，动脉内膜和外膜层聚集着肥大细胞（mast cells，MCs），首次提出MCs参与AS进程[1]。
血管的微环境一旦发生变化，炎性细胞便会从血管外膜的滋养血管中渗出，参与疾病的变化[2-3]。MCs激活时释放出来的趋化因子、细胞因子、组胺、白三烯等炎症因子[4]使血管的通透性增加，导致单核巨噬细胞和淋巴细胞聚集到斑块处[5]，释放出大量的中性蛋白酶，可以加速低密度脂蛋白（low-density lipoprotein，LDL）进入到血管内膜局部并聚集[6]，促进AS斑块形成。
在骨髓细胞向MCs分化及活化过程中白细胞介素3（interleukin-3，IL-3）和干细胞因子（stem cell factor，SCF）起到重要作用[7-8]。本研究旨在通过提取乳兔骨髓细胞，利用IL-3、SCF、β-巯基乙醇联合作用诱导培养骨髓来源肥大细胞并鉴定其纯度与活性，为进一步研究肥大细胞与AS的关系提供依据。
1. 材料与方法
1.1 材料
IL-3、SCF（美国Peprotech公司）；FBS、DMEM、DMEM/F12、RPMI-1640（美国Gibco公司）；实验动物：2周龄乳兔，昆明医科大学实验动物学部，环境条件符合国家实验动物环境及设施标准要求，室内保持安静、清洁、干燥和通风。自由饮水。实验动物使用许可证号：SCXK（滇）2015-0002。
1.2 方法
1.2.1 兔骨髓细胞的获取
麻醉：（经2周龄乳兔耳缘静脉注射3%戊巴比妥钠，1 mL/kg）→浸泡（75%C2H5OH，10 min）→剥离（后肢皮肤切开，逐层分离，剥离肌肉）→暴露股骨→取出→浸泡（75% C2H5OH的无菌培养皿中浸泡3～5 min）→股骨两端剪去→吹打骨髓（吸取DMEM高糖培养基后吹打骨髓，股骨变白）→获取细胞（1000 r/min，5 min。如果在获取的细胞中有较多红细胞，则应用红细胞裂解液进行处理）→培养体系（含84 mL DMEM高糖培养基、15 mL FBS、1 mL双抗）。
1.2.2 细胞的培养
接种到T25瓶中（含DMEM高糖培养基）→隔天换液→细胞铺满→消化细胞→新培养瓶→贴壁→改用F12诱导培养基（含84 mL DMEM/F12、15 mL FBS、1 mL双抗、10 ng/mL SCF、10 ng/mL IL-3及0、10×10-5 mol/L的β-巯基乙醇）→放置37 ℃、5% CO2 饱和湿度环境→隔天换液→镜下观察细胞有变圆→更换为1640促成熟培养基（含84 mL RPMI 1640、15 mFBS、1 mL双抗、10 ng/mL SCF、10 ng/mL IL-3及0、10×10-5 mol/L的β-巯基乙醇）→7 d换液→直至细胞诱导成熟。
1.2.3 肥大细胞功能学鉴定
诱导成熟的重悬细胞液→载玻片→干燥→甲苯胺蓝染色→95% C2H5OH脱色→清洗→镜下观察。
1.2.4 肥大细胞形态学鉴定
通过光镜下观察不同培养时间的细胞形态，直至诱导成熟。
消化细胞→洗2次（PBS）→细胞密度1×10 7个/mL→每管100 μL→单染管各加入5.0 μL的 CD117-PE抗体及FcεR1α-FITC抗体→双染管加两种抗体→空白对照管（无抗体）→避光孵育30 min→每管加1 mL PBS→离心10 min（400 g）→去上清→上法洗涤1次→去上清→每管加100 μL PBS→检测。
2. 结果
2.1 光镜下观察肥大细胞生长形态
2 d后开始出现以形态为长梭形的贴壁细胞；7 d时：细胞基本将培养瓶铺满；2周时：细胞逐渐变形；4周时：细胞基本变为圆形，悬浮细胞变多；6周时：细胞基本变为类圆形，且形态均匀具有折光性（图1）。
图 1 肥大细胞变形过程（100×）A：7 d时长梭形贴壁细胞；B：2周时细胞逐渐变形；C：4周时细胞逐渐变圆；D：6周时变为类圆形细胞。Figure 1. Changes in mast cells（100×）2.2 肥大细胞的甲苯胺蓝染色
培养6周细胞成熟后利用甲苯胺蓝染色：可以观察到细胞质为紫红色，细胞核为蓝色。异染颗粒的细胞加入β-巯基乙醇比不加入β-巯基乙醇的能得到更多（图2）。
图 2 甲苯胺蓝染色（100×）A：β-巯基乙醇浓度0 mol/L；B：β-巯基乙醇浓度10×10-5 mol/L。Figure 2. Toluene blue staining（100×）2.3 流式细胞术检测肥大细胞
培养6周收集细胞，利用流式细胞术检测细胞表面CD117及FcεR1α的表达情况，加入β-巯基乙醇双阳性细胞的比例达96.2%，大于不加入β-巯基乙醇的（图3），且与不加β-巯基乙醇相比有统计学意义（P < 0.05），见表1。
图 3 流式细胞仪检测细胞的双阳性率A：β-巯基乙醇为0 mol/L；B：β-巯基乙醇为10×10-5 mol/L。Figure 3. Double positive rate of cells detected by flow cytometry表 1 不同浓度β-巯基乙醇诱导后CD117+ FcεRIα+肥大细胞的比例Table 1. The proportion of CD117+ FcεRIα+ mast cells induced by different concentrations of β-mercaptoethanolβ-巯基乙醇
（mol/L）实验次数 CD117+ FcεRIα+
肥大细胞的比例（%）P 0 5 48.97 ± 3.12 0.7069 10×10−5 5 95.64 ± 4.66# 与β-巯基乙醇浓度为0 mol/L比较，#P < 0.05。 3. 讨论
在正常人的心脏、主动脉及脂肪组织中有少量的MCs存在，当人类发生疾病时MCs的数量就会增多，比如AS。近年来，研究表明MCs在AS的发生、发展及斑块稳定性中有着重要作用[9]。
当下有研究认为MCs是利用其表面的趋化因子受体-3与AS斑块中表达的嗜酸细胞活化CC趋化因子亚族中趋化因子配体-11结合而向病变部位聚集[10]。MCs起源于骨髓造血干细胞[11]，促进MCs成熟的分子主要有SCF和神经生长因子（nerve growthfactor，NGF）[17]，SCF可能在MCs向受累区域聚集发挥作用，而MCs侵入受累区域可能会进一步导致更多的炎性细胞浸润，促进AS斑块形成。
IL-3又被叫做肥大细胞生长因子，在MCs的生长、分化、迁移和效应中具有重要作用。活化T细胞、天然杀伤（NK）细胞和MCs都可产生IL-3，且对于SCF在MCs前体的发生、发展、扩增具有促进意义[12-13]。SCF的配体CD117（c-kit）除在其表面外，各种造血祖细胞中均可存在。MCs发挥重要表面标志的是FcεRIα，但FcεRIα还表达于嗜酸性粒细胞等细胞表面，只有MCs同时表达CD117和FcεRIα[14]。甲苯胺蓝染色是一种常用于识别及判断MCs功能状态的方法，同时也是MCs的特异性染色，可染细胞核为蓝色，胞质内为异染性紫红色颗粒，说明其具有吞噬功能[15]。通过甲苯胺蓝染色和流式细胞仪检测结果对诱导获得的MCs的纯度进行鉴定，就目前来说，利用兔的骨髓间质干细胞来诱导培养MCs的报道是极少的。
本研究选用2周龄的乳兔来获取骨髓间质干细胞，因为当兔龄大于或者小于2周龄时，笔者发现细胞生长速度变得缓慢，可能是2周龄的骨髓间质干细胞的活性更好，更有利于细胞的培养。当IL-3浓度10 ng/mL、SCF浓度为10 ng/mL，加入β-巯基乙醇时：甲苯胺蓝染色及流式检测均较不加入β-巯基乙醇时可以获取更多、双阳性率更高的MSc，原因可能为β-巯基乙醇作为一种还原剂，在降低氧对细胞产生氧化损伤的同时促进干细胞生长。所以该培养体系是一种良好的体外诱导培养体系，其操作简单，且能获得更加成熟、更具有典型特征的MCs，为下一步对兔行进炎性损伤研究提供了优势。综上所述，本研究利用形态学、功能学2个方面对诱导的兔骨髓来源MCs进行鉴定，培养出的细胞不仅具有成熟MCs的生物学特性，还具有其功能，这便为后续的基础研究及临床研究奠定基础。
-
图 1 伴药箱停留时间的比较（n = 6，
$ \bar x \pm s$ ）与适应期比较，*P < 0.05、**P < 0.01；与训练期比较，#P < 0.05、##P < 0.01。
Figure 1. Comparison of the time in the drug-paired chamber （n = 6，
$ \bar x \pm s$ ）
图 2 各组大鼠给药前后伴药箱停留时间差值比较（n = 6，
$ \bar x \pm s$ ）与生理盐水组比较，*P < 0.05、**P < 0.01；与Meth组比较，#P < 0.05、##P < 0.01。
Figure 2. Comparison of the difference of times that the rat stayed in the drug-paired chamber before and after Meth administration （n = 6，
$ \bar x \pm s$ ）
图 3 不同剂量的天麻素对Meth依赖大鼠海马小胶质细胞激活的影响（×400，20 µm）
A：生理盐水组；B：Meth组；C：Meth+天麻素10 mg/kg组；D：Meth+天麻素30 mg/kg组；E：Meth+天麻素100 mg/kg组；F：天麻素100 mg/kg组。
Figure 3. Intervention effects of different doses of gastrodin on the activation of hippocampal microglia in Meth-dependent rats （×400，20 µm）
表 1 各组大鼠在伴药箱的停留时间[n = 6，（
$ \bar x \pm s$ ）]Table 1. The time of each group of rats in the drug-paired chamber [n = 6，（
$ \bar x \pm s$ ）]组别 适应期（s） 训练期（s） 治疗期（s） t/F P 生理盐水组 336.9 ± 85.2 327.9 ± 69.5 − 1.5 0.7 Meth组 194.7 ± 66.9 629.8 ± 103.2** − 20.3 < 0.01 天麻素100 mg/kg组 226.1± 48.2 299.9 ± 61.1 − 2.5 0.06 Meth+天麻素10 mg/kg组 218.2 ± 67.8 630.9 ± 95.7** 406.1 ± 33.7## 51.5 < 0.01 Meth+天麻素30 mg/kg组 212.2 ± 76.3 535.2 ± 148.3** 322.9 ± 74.5## 14.5 < 0.01 Meth+天麻素100 mg/kg组 203.3 ± 29.5 585.6 ± 138.6*** 253.3 ± 84.2# 28.6 < 0.01 与适应期比较，*P < 0.05、**P < 0.01、***P < 0.001；与训练期比较，#P < 0.05、##P < 0.01。 
下载: 导出CSV
表 2 各组大鼠给药前后在伴药箱停留时间的差值[n = 6，（
$ \bar x \pm s$ ）]Table 2. Comparison of the difference of times that the rat stayed in the drug-paired chamber before and after Meth administration [n = 6，（
$\bar x \pm s$ ）]分组 伴药箱停留时间的差值（s） 生理盐水组 38.9 ± 29.5 Meth组 435.1 ± 52.6** 天麻素100 mg/kg组 94.6 ± 31.2 Meth + 天麻素10 mg/kg组 187.9 ± 76.5**## Meth + 天麻素30 mg/kg组 110.7 ± 27.3*## Meth + 天麻素100 mg/kg组 78.1 ± 36.4## F 59.9 P < 0.01 与生理盐水组比较，*P < 0.05、**P < 0.01；与Meth组比较，#P < 0.05、##P < 0.01。
下载: 导出CSV
-
[1] Mizoguchi H,Yamada K. Methamphetamine use causes cognitive impairment and altered decision-making[J]. Neurochemistry International,2019,12(4):106-113. [2] Papageorgiou M,Raza A,Fraser S,et al. Methamphetamine and its immune modulating effects[J]. Maturitas,2018,8(3):45-52. [3] Xue Y,Yong W,Li Q Y,et al. The main molecular mechanisms underlying methamphetamine-induced neurotoxicity and implications for pharmacological treatment[J]. Frontiers in Molecular Neuroscience,2018,11(6):186-192. [4] Shaerzadeh F,Streit W J,Heysieattalab S,et al. Methamphetamine neurotoxicity,microglia,and neuroinflammation[J]. Journal of Neuroinflammation,2018,15(1):34-39. doi: 10.1186/s12974-018-1072-1 [5] Wang Z Y,Guo L,Han X,et al. Naltrexone attenuates methamphetamine induced behavioral sensitization and conditioned place preference in mice[J]. Behavioral Brain Research,2020,6(1):45-51. [6] Zhao Z L,Kim Y W,Yang Y P,et al. Glycyrrhizae radix methanol extract attenuates methamphetamine-induced locomotor sensitization and conditioned place preference[J]. Evidence-based Complementary & Alternative Medicine(eCAM),2014,11(3):152-157. [7] Yang G M,Li L,Xue F L,et al. The potential role of PKA/CREB signaling pathwaycon-cerned with gastrodin administration on methamphetamine-induced conditioned place preference rats and SH-SY5Y Cell line[J]. Neurotoxicity Research,2020,7(12):1-10. [8] Ma C L,Li L,Yang G M,et al. Neuroprotective effect of gastrodin in methamphetamine induced apoptosis through regulating cAMP/PKA/CREB pathway in cortical neuron[J]. Human & Experimental Toxicology,2020,39(8):1118-1129. [9] 黄兆奎,石振金,吴亚梅,等. 甲基苯丙胺不同给药时程及天麻素的干预对建立大鼠条件性位置偏爱模型的影响[J]. 昆明医科大学学报,2019,40(3):1-5. doi: 10.3969/j.issn.1003-4706.2019.03.001 [10] Andoh M,Ikegaya Y,Koyama R,et al. Microglia modulate the structure and function of the hippocampus after early-life seizures[J]. Journal of Pharmacolo -gical Sciences,2020,144(4):212-217. doi: 10.1016/j.jphs.2020.09.003 [11] Wolf S A,Boddeke H W,Kettenmann H,et al. Microglia in physiology and disease[J]. Annual Review of Physiology,2017,7(9):619-643. [12] Chao J,Zhang Y,Du L,et al. Molecular mechanisms underlying the involvement of the sigma-1 receptor in methamphetamine-mediated microglial polarization[J]. Sci Rep,2017,7(1):115-121. doi: 10.1038/s41598-017-00091-1 [13] Yang T,Zang S,Wang Y,et al. Methamphetamine induced neuroinflammation in mouse brain and microglial cell line BV2:Roles of the TLR4/TRIF/Peli1 signaling axis[J]. Toxicology Letters,2020,9(3):150-158. [14] Sekine Y,Ouchi Y,Sugihara G,et al. Methamphetamine causes microglial activation in the brains of human abusers[J]. Journal of Neuroscience the Official Journal of the Society for Neuroscience,2008,28(22):5756-5761. doi: 10.1523/JNEUROSCI.1179-08.2008 期刊类型引用(5)
1. 李汉成，蒋昭，吴炀凯，李洁瑜，陈依玲，曾茗，莫志贤. 基于网络药理学和细胞验证从PI3K-Akt通路探讨半夏白术天麻汤干预甲基苯丙胺成瘾的作用机制. 中国药理学通报. 2024(10): 1971-1978 . 
百度学术2. 朱婷娜，曹媛媛，张园，刘鹏亮，王一航，吴亚梅，李利华，赵永娜，洪仕君. 不同剂量天麻素对甲基苯丙胺依赖CPP大鼠海马中TLR4/MyD88/NF-κB炎症信号通路的影响. 昆明医科大学学报. 2023(02): 33-39 . 本站查看3. ZENG Rui，PU Hong-yu，ZHANG Xin-yue，YAO Meng-lin，SUN Qin. Methamphetamine: Mechanism of Action and Chinese Herbal Medicine Treatment for Its Addiction. Chinese Journal of Integrative Medicine. 2023(07): 665-672 . 必应学术4. 赵夏浦，姚志军，涂婉玉，董磊，张腾腾，刘奔，任明芬. 去甲肾上腺素转运体和多巴胺转运体在甲基苯丙胺成瘾致大鼠心肌损伤中的作用及机制. 新乡医学院学报. 2022(09): 806-809+815 . 百度学术5. 张彬，李超，管志美，李跃辉. 中药治疗甲基苯丙胺依赖研究进展. 世界科学技术-中医药现代化. 2022(10): 3851-3861 . 百度学术其他类型引用(2)
-
下载:
点击查看大图
计量
- 文章访问数: 4410
- HTML全文浏览量: 2200
- PDF下载量: 28
- 被引次数: 7
