平肝止痫复方联合卡马西平对难治性癫痫大鼠海马及颞叶皮质区MRP1、P-gp表达的影响

2021-06-15 06:58安运佳王强钱忆家薛红李若照娄金波刘运权
云南中医中药杂志 2021年4期
关键词:卡马西平

安运佳 王强 钱忆家 薛红 李若照 娄金波 刘运权

摘要:目的 探討平肝止痫复方联合卡马西平对难治性癫痫模型大鼠海马及颞叶皮质区多药耐药相关蛋白1(MRP1)、P糖蛋白(P-gp)表达的影响。方法 选择Wistar大鼠,采用颅内注射海人酸建立难治性癫痫大鼠模型,随机分为假手术组、模型组、卡马西平组(0.03 g/kg),平肝止痫复方组(4.80 g/kg),高、中、低剂量平肝止痫复方+卡马西平组(9.60+0.03 g/kg,4.80+0.03 g/kg,2.40+0.03 g/kg)。假手术组、模型组采用等体积蒸馏水灌胃,各组连续给药4周,RT-PCR检测海马及颞叶皮质区MRP1、P-gp mRNA 的表达;Western Blot检测(WB检测)海马及颞叶皮质区MRP1、P-gp蛋白的表达。结果 与假手术组比较,模型组海马区及颞叶皮质区的MRP1、P-gp mRNA含量及蛋白的表达均明显升高(P<0.01);与模型组比较,平肝止痫复方联合卡马西平用药均能显著降低海马区及颞叶皮质区MRP1、P-gp mRNA含量及蛋白的表达(P<0.01,P<0.05);与卡马西平组比较,平肝止痫复方联合卡马西平用药较好,其作用效果与给药剂量高低呈正相关。结论 平肝止痫复方联合卡马西平能够显著降低难治性癫痫大鼠MRP1、P-gp表达水平,逆转和降低海马区MRP1、P-gp蛋白的表达可能是平肝止痫复方联合卡马西平抗耐药性癫痫作用机制之一。

关键词:平肝止痫复方;卡马西平;难治性癫痫大鼠;耐药性蛋白

中图分类号:R285.5 文献标志码:A 文章编号:1007-2349(2021)04-0067-06

Effect of Pinggan Zhixian Compound Combined with Carbamazepine on the Expression of MRP1 and P-gp in Hippocampus and Temporal Lobe Cortex of Refractory Epilepsy Rats

AN Yun-jia1, WANG Qiang1, QIAN Yi-jia1, XUE Hong2, LI Ruo-zhao2, LOU Jin-bo2, LIU Yunquan1, 2

(1. Guizhou University of Traditional Chinese Medicine, Guiyang 550003, China, 2. The Second Affiliated Hospital of Guizhou University of Traditional Chinese Medicine, Guiyang 550002, China)

【Abstract】Objective: To Study the effect of Pinggan Zhixian Compound combined with carbamazepine on the expression of multi-drug resistance related protein 1 (MRP1) and P-glycoprotein (P-gp) in the hippocampus and temporal lobe cortex of refractory epilepsy model rats. Methods: Wistar rats were selected and intracranial injection of kainic acid was used to establish a refractory epilepsy rat model. The rats were randomly divided into sham operation group, model group, carbamazepine group (0.03 g/kg), and Pinggan Zhixian Compound group (4.80 g/kg), high, medium, and low-dose Pinggan Zhi-epilepsy compound+carbamazepine group (9.60+0.03 g/kg, 4.80+0.03 g/kg, 2.40+0.03 g/kg). The sham operation group and the model group were given intragastric administration with equal volume of distilled water. Each group was given continuous administration for 4 weeks. RT-PCR was used to detect the expression of MRP1 and P-gp mRNA in the hippocampus and temporal lobe cortex and Western Blot used to detect the hippocampus and temporal Expression of MRP1 and P-gp protein in temporal cortex. Results: Compared with those of the sham operation group, the MRP1, P-gp mRNA content and protein expression in the hippocampus and temporal lobe cortex of the model group were significantly increased (P<0.01). Compared with those of the model group, the Pinggan Zhixian Compound combined with carbamazepine group could significantly reduce the MRP1, P-gp mRNA content and protein expression in the hippocampus and temporal lobe cortex areas (P<0.01, P<0.05). Compared with the carbamazepine group, the Pinggan Zhixian Compound combined with carbamazepine group had a better drug effect, and its effect was positively correlated with the level of administration dose. Conclusion: Pinggan Zhixian Compound combined with carbamazepine can significantly reduce the expression levels of MRP1 and P-gp in refractory epilepsy rats. Reversing and reducing the expression of MRP1 and P-gp protein in hippocampus may be one of the mechanisms of anti-drug-resistant epilepsy of the combination of Pinggan Zhixian Compound and carbamazepine.

【Key words】Pinggan Zhixian Compound;carbamazepine;refractory epilepsy rats;drug resistance protein

癫痫是以脑神经元异常放电引起反复痫性发作为特征的一种慢性脑部疾病,全球癫痫患者高达6500万人,少部分患者进展成难治性癫痫[1-2]。临床上大约有三分之一的患者对抗癫痫药物(antiepileptic drug,AED)不敏感而使得癫痫发作不能得到有效控制,反复的癫痫发作导致神经元的坏死与凋亡、突触重塑,从而成为难治性癫痫(intractable epilepsy,IE)[3-5]。目前,阐明难治性癫痫的发病机制,预防和降低癫痫发作一直是癫痫研究的热点。

卡马西平作为癫痫的经典治疗药物,广泛的运用于临床及基础研究,课题组前期研究表明,平肝止痫复方对难治性大鼠具有显著的治疗效果[6-7]。在此基础上本次研究将探讨平肝止痫复方联合卡马西平及单用卡马西平对难治性癫痫大鼠的治疗效果,观察中药复方是否显著增强疗效。本实验通过颅内注射海人酸建立难治性癫痫动物模型,探讨平肝止痫复方联合卡马西平对难治性癫痫模型大鼠海马区及颞叶皮质区MRP1、P-gp表达的影响。为进一步从耐药性蛋白表达的角度探讨其作用机制奠定了一定的研究基础。

1 材料与方法

1.1 试验药物 平肝止痫复方药物组成:天麻、石菖蒲、全蝎、郁金、胆南星,均购于贵阳中医二附院中药免煎颗粒冲剂配方,来自四川省绿色药业科技发展股份有限公司。天麻,产品批号:1008072,每袋1.5 g,相当于饮片3 g;石菖蒲,产品批号:1009044,每袋1.1 g,相当于饮片6 g;全蝎,产品批号:1108023,每袋0.6 g,相当于饮片3 g;郁金,产品批号:1009018,每袋1.5 g,相当于饮片3 g;胆南星,产品批号:1002036,每袋1.5 g,相当于饮片3 g;丙戊酸钠片(湖南湘中制药有限公司,批号:120402);海人酸(美国Sigma公司,货号:K0250),卡马西平(江苏恩华药业,生产批号:H321502);兔单抗 GAPDH(杭州贤至生物有限公司,批号:AB-P-R 001)、兔单抗 MRP1(Invitrogen,批号:PA5-78694)、兔單抗P-gp(Abcam,批号:Ab170904)。

1.2 动物 健康Wistar大鼠100只,雄性。体重230~270 g,从长沙市天勤技术有限公司购买,饲养于贵州中医药大学动物实验中心,生产许可证号:SCXK(湘)2014-0011。术前每组均以大鼠标准饲料喂养,自由饮水,适应性喂养至体重(250±20 g)后进行实验研究,室温18~22℃,湿度为60%~70%。

1.3 试剂 BCA蛋白浓度检测试剂盒(批号:C1090、P0011,上海碧云天生物公司);TAKARA荧光定量试剂盒(批号:RR036Q、RR820A,宝生物工程(大连)有限公司);蛋白Marker(批号:DM131-02,北京全式金生物技术有限公司);TRIzol试剂(批号:Lot:252250AX,北京艾德莱生物科技有限公司);RNA反转录试剂盒,兔单抗P-gp、兔多抗MRP1(批号:ab170904、pa5-78694,Abcam)。

1.4 仪器 水平电泳仪、紫外分析仪(型号:JY300、JY02S,北京君意东方电泳设备有限公司);电转仪、垂直电泳槽(型号:DYCZ-40、DYCZ-24DN,北京六一仪器厂);实时荧光定量PCR仪(型号:QuantStudio 6,ABI);PCR仪(型号:EDC-810,北京东胜创新生物科技有限公司);离心机(型号:HI650,湖南湘仪实验室仪器开发有限公司);分光光度计(型号:752,舜宇恒平科学仪器有限公司(上海));超级纯水仪(型号:AJY-0501,Aquapro);电热恒温鼓风干燥箱(型号:DHG 9203A,上海精宏实验设备有限公司);电热恒温水浴锅(型号:HW-SY11-K P2,北京市长风仪器仪表有限公司);酶标仪(Thermo,型号:mμlISKANMK3);移液器(规格:0.5 μL,10 μL,100 μL,1000 μL,大龙兴创实验仪器(北京)股份公司)。

1.5 方法

1.5.1 分组及给药 将100只大鼠适应性饲养7 d后进行造模,采用Racine评分法进行分级评分:I级,咀嚼、眨眼、立须等面部肌肉的抽搐;II级,以点头运动为主的颈部肌肉抽搐;Ⅲ级,单侧前肢阵挛、抽搐;Ⅳ级,双侧前肢阵挛、抽搐伴身体立起;V级,双侧后肢强直,身体背曲强直,跌倒伴全身阵挛。造模后出现Ⅳ级以上发视为癫痫造模成功,未达到Ⅳ级发作的归入造模不成功组弃用。最终有48只大鼠造模成功,成功率为48%。将制备成功的难治性癫痫模型大鼠随机分为:①模型组,②卡马西平组,③平肝止痫复方组,④平肝止痫复方(高剂量)+卡马西平组,⑤平肝止痫复方(中剂量)+卡马西平组,⑥平肝止痫复方(低剂量)+卡马西平组,每组8只,另设假手术组8只。模型组与假手术组常规饲养,给予生理盐水2 mL/d灌胃,每天早上9点给药,剩余各组每天一次给予药物干预。按照实验动物学人与大鼠用药剂量换算方法进行转换:卡马西平用量为0.03 g/(kg·d),每天1次;平肝止痫复方组用量分别取免煎颗粒各成分的中剂量相加为4.80 g/(kg·d),以此类推平肝止痫复方组高、中、低剂量为9.60 g/(kg·d),4.80 g/(kg·d),2.40 g/(kg·d);平肝止痫复方(高、中、低剂量)+卡马西平组用量为:9.60+0.03 g/(kg·d),4.80+0.03 g/(kg·d),2.40+0.03 g/(kg·d),每天1次。各组大鼠统一灌胃给药,连续灌胃给药4周后分别取材。

1.5.2 难治性癫痫大鼠模型制备 10%水合氯醛4 mL/kg腹腔注射Wistar大鼠,麻醉后,将其头部置于颅脑立体定位仪上,剃毛备皮,75%酒精消毒,沿矢状线剪开约2 cm皮肤,暴露颅骨,在头部背侧中部作纵行切口,依次切开皮肤、皮下组织,钝性分离骨筋膜拉钩暴露手术视野,按大鼠脑立体定位图谱,选择右侧海马腹后部CA3区的三维坐标:X=-5.3 mm,Y=4.0 mm,Z=-6.0 mm,即注药点,调整X轴和Y轴的坐标确定H点(X=-5.3 mm,Y=4.0 mm,Z=0.0 mm)并在H点颅骨钻孔,在微量注射内抽入1 μg/μL的海人酸2 μL,向下进针-6.0 mm达CA3中心点,在10 min内缓慢匀速地注射完毕,留置5~>10 min后缓慢拔出注射器后钟表螺丝封口,在对应左侧上钟表螺丝,用牙科水泥封口,将电极接在钟表螺丝上面,缝合头皮。假手术组在同样解剖定位下予2 μL生理盐水。

1.5.3 难治性癫痫大鼠造模成功标准 结合近年来的相关文献研究,海人酸癫痫大鼠模型的成功标准判定为:海人酸海马区注射后,观察大鼠癫痫发作情况,若4h内连续出现3次IV-V级发作,同时在慢性期内观察出现自发性痫性发作的大鼠作为制作成功的难治性癫痫大鼠模型[8]。本实验结合以上判断标准及前期课题组研究情况进一步完善后制定难治性癫痫模型成功标准为:(1)KA海马CA3区注射后Racine分级出现IV级以上癫痫持续状态时间(>30min)。(2)在经过苯妥英钠药物筛选后的慢性自发发作期内出现自发性痫性发作超过3次Racine分级达III级以上发作。(3)脑电图监测显示有明显癫痫波3次以上者,作为难治性癫痫成功的标志。(4)慢性自发发作期内无痫性自发发作的及脑电图记录过程未出现明显癫痫波的大鼠予弃用。

1.5.4 脑组织标本制作 将Wistar大鼠快速处死,置于冰盘上,开颅迅速取出脑组织,将大鼠脑干及小脑切除,小心沿矢状面切开脑半球,剥离注射侧,将海马与颞叶皮质区分别装入EP管中,做好标记,采用4%多聚甲醛进行固定,并放入-80℃低温冰箱保存备用。脑组织标本常规脱水及石蜡包埋操作,相关染色步骤按照检测试剂盒说明书记录进行染色操作。

1.5.5 QPCR法检测大鼠海马组织及海马神经元细胞中MRP1、P-gp的mRNA表达 设计并合成大鼠MRP1、P-gp及GAPDH基因的QPCR 检测引物(表1)。首先严格按照TRIzol试剂盒说明书要求,分别取海马组织提取总RNA。其次,按照逆转录试剂盒操作要求,把RNA逆转录成 cDNA。QPCR的总反应体系为20 μL,其中包含了实时PCR预混液10 μL,左、右引物各0.8 μL,超纯水7.4 μL以及模板1.0 μL。 然后QPCR分三步进行:30 s 95℃预变性,5 s 95℃变性,20 s 60℃退火及20 s 72℃延伸,共进行40个循环,每个样品均检测3次。最后采用2-Ct法分析目的基因的相对表达情况。

1.5.6 WB检测大鼠海马区及颞叶皮质区MRP1、P-gp的变化 取出冻存的海马及颞叶皮质组织,加入蛋白裂解溶液600 μL,于冰上裂解15 min,于4 °C下离心10 min,转速为12000 r/min,收集上清液。于4°C下经一抗MRP1、P-gp、内参GAPDH等过夜静置孵育,在37°C条件下,通过标记二抗辣根过氧化酶摇床孵育2 h后,进行ECL化学发光增强显影后扫描胶片,将成像所得图片Image J图像分析软件灰度分析,以GAPDH为内参,对目的蛋白、内参蛋白条带光密度值进行统计分析,目的蛋白的表达量以两者光密度比值(目的蛋白/内参蛋白)表示。

1.5.7 统计学方法 将本实验数据录入EXCEL建立数据库,使用SPSS 20.0进行统计分析,计量数据以平均值±标准差(x±s)来表达,满足正态分布与差齐性检验的数据,多组间比较使用单因素方差分析(One-way ANOVA),2组间比较用LSD-t检验,对不满足方差齐性者采用Kruskal-Wallis(K-W)检验。

2 结果

2.1 MRP1、P-gp及GAPDH mRNA的RT PCR表达结果 各实验组大鼠海马及颞叶皮质区中MRP1及P-gp mRNA表达情况如表2、图1所示。与假手术组比较,模型组大鼠海马及颞叶皮质区MRP1及P-gp 表达均有显著性增加(P<0.01)。与模型组比较,各给药组大鼠海马及颞叶皮质区MRP1表达均有显著性降低(P<0.01),除单純中药复方组以外,卡马西平组、不同剂量平肝止痫复方联合卡马西平组大鼠海马及颞叶皮质区P-gp表达均显著性降低(P<0.05),表明药物干预后,能逆转下调在海马区及颞叶皮质区MRP1及P-gp 表达水平;与卡马西平组比较,不同剂量平肝止痫复方+卡马西平组能显著降低MRP1的表达(P<0.05),但P-gp的表达无明显差异。见表2、图1。

2.2 脑组织MRP1及P-gp Western Blot检测 大鼠海马及颞叶皮质区的MRP1及P-gp蛋白表达见图4,与假手术组比较,模型组大鼠脑组织中MRP1及P-gp蛋白表达极显著增强(P<0.01),与模型组比较,平肝止痫复方低、中、高剂量联合卡马西平组大鼠脑组织MRP1及P-gP蛋白表达显著减小(P<0.05)。见图2。

3 讨论

癫痫是一种病因十分复杂的神经系统疾病,癫痫发作是大脑异常过度神经元放电的结果,近年来,癫痫的耐药机制成为研究的重点,研究发现,多药耐药相关蛋白,如MRP1、P-gp等表达上调与难治性癫痫耐药性的产生密切相关[9-10],故通过本试验的研究,为进一步从多药耐药相关蛋白的表达探讨其作用机制提供一定的实验依据。近年来,难治性癫痫的耐药机制成为研究的突破,研究发现,耐药性蛋白MRP1、P-gp等表达上调与难治性癫痫耐药性的产生密切相关[10-11]。P-gp和MRP1是两种具有“药物泵”功能的蛋白,两者均能主动把疏水化合物和药物从细胞内转运到细胞外。目前发现大多数抗癫痫药物具有很好的脂溶性,能够通过被动扩散透过血脑屏障,MRP1和P-gp是它们的底物,但若脑内多药耐药蛋白表达增高,抗癫痫药物在透过血脑屏障(BBB)时可被P-gp和MRP1等泵回血中,限制脂溶性药物进入脑内,使抗癫痫药物浓度降低[12]。难治性癫痫患者中,因为P-gp和MRP1等蛋白在脑组织的过量表达,参与了多种抗癫痫药物的转运,降低了脑组织内的血药浓度,导致癫痫反复发作,成为难治性癫痫患者。

癫痫的治疗原则是基于该病的发病方式及不同的症状体征来选择药物治疗。临床颞叶癫痫发作类型类似于在海马区局部注射海人酸引起的SE后慢性特发性癫痫模型,表现为癫痫综合征和复杂部分性癫痫发作。卡马西平是复杂部分性癫痫发作在临床用药中的首选,故本实验阳性对照药物选用卡马西平。卡马西平系广谱抗癫痫药物,主要作用于中枢神经系统,特别适用于癫痫复杂部分性发作、亦称精神运动性发作或颞叶癫痫,对大发作、局限性发作、和混合型癫痫也有效。实验药理发现卡马西平无论是对全身性的癫痫模型还是对部分性的癫痫模型都具有良好的抗惊厥效果。卡马西平的主要作用机制可能与降低神经细胞膜对Ca2+和Na+的渗透性,以此减轻细胞的兴奋性,延长神经细胞的不应期有关。同时也与增加γ-氨基丁酸的浓度,促进GABA突触之间的传递功能有关。卡马西平在临床应用中有诸多不良反应,如肝功能损害、皮疹、造血功能受损、共济失调等,严重的副作用是剥脱性皮炎。本实验研究中观察到卡马西平治疗的大鼠未发现明显皮疹及共济失调,但本实验未检测肝功能及造血系统的变化。

癫痫属于中医痫证的范畴,早在两千多年前,中医就已经认识到癫痫与肝风内动密切相关,如《素问·风论篇》:“风者,善行而数变”。另有“善行者,无处不到,数变者,证不一端。风之为邪气,其厉矣哉”、“风通气于肝,肝主筋,故风伤筋”的理论。中医学认为癫痫是一种发作性的神志异常性疾病,其病机为肝风内动,风痰上扰,心神被蒙;肝火素旺,火动生风,煎熬津液,结而为痰,风动痰升,阻塞心窍。主要病理乃风、痰、气、火、瘀,胶结不解,其病变脏腑虽为心、肝、脾、肾,但总离不开肝主疏泄、藏血功能失常;心主藏神,肝血充盈,则心有所藏,肝血不足,则心脉不充而神志失常;脾主运化,气机不畅,脾运失职,则痰浊内生,蔽窍致痫;肾主藏精生髓,髓充于脑,精血同源,肝血不足,髓元不充则脑海空虚、神志失常。而肝脏升发太过和不及,肝肾阴亏而阳生无制,阴血不足,虚风内动都可致痫证发生,因而平肝止痫是痫证中医治疗的关键。

平肝止痫复方是长期临床经验总结而得,其以天麻为君药,全蝎、胆南星、郁金为臣药,石菖蒲、冰片为佐使药的复方药。天麻熄风止痉、平肝潜阳、祛风通络;全蝎祛风止痉;郁金行气化瘀、清心解郁;胆南星清热化痰,熄风定惊;石菖蒲开窍化浊、镇惊定痫。诸药合用,达到清散肝热、祛风止痉、开窍化痰、镇惊定痫功效。

根据研究结果,成功造模后的难治性癫痫大鼠海马区及颞叶皮质区MRP1、P-gp mRNA及蛋白的表达均明显增加,通过卡马西平、平肝止痫复方及平肝止痫复方联合卡马西平用药干预处理后。结果,以MRP1、P-gp为目标蛋白,与模型组比较,各给药组大鼠海马区灰度比值及阳性细胞数与颞叶皮质区阳性细胞数均降低(P<0.01,P<0.05),而单用平肝止痫复方对海马区灰度比值无影响;PCR显示MRP1及P-gp mRNA表达均显著下调;WB检测MRP1及P-gp蛋白均顯著减少,这些表明药物干预后,联合用药能逆转下调在海马区及颞叶皮质区MRP1及P-gp表达水平;与卡马西平组比较,不同剂量平肝止痫复方+卡马西平组能显著降低海马区及颞叶皮质区阳性细胞数(P<0.01,P<0.05),PCR显示MRP1 mRNA表达均显著下调,P-gp mRNA 表达均有下调,但差异无显著性;WB检测MRP1及P-gp蛋白均显著减少,结合联合用药不同剂量组均值对比分析,表明随着剂量变化,作用结果与给药剂量高低呈正相关,下调趋势较单用卡马西平要好。

4 小结

难治性癫痫会产生不同程度的耐药性,逆转和下调相关耐药蛋白的异常表达,提高抗癫痫药物在脑组织中的浓度,可为耐药性癫痫的治疗提供新的途径和思路,通过本试验的研究,发现平肝止痫复方联合卡马西平治疗难治性癫痫大鼠,中西药合用,可进一步提高药物透过血脑屏障,提高脑组织中血药浓度,对大鼠海马区及颞叶皮质区MRP1、P-gp的作用效果与给药剂量的高低呈正相关,下调趋势较单用平肝止痫复方或卡马西平要好,故抑制海马区及颞叶皮质区MRP1、P-gp的异常表达,可能是平肝止痫复方联合卡马西平抗耐药性癫痫的作用机制之一。

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(收稿日期:2020-11-23)

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