六-羥基多巴胺(6-hydroxydopamine, 6-OHDA)為兒茶酚胺(catecholamine)神經元的專一性神經毒素,長久以來被使用做為產生巴金森氏症動物模式。然而,其如何造成動物中腦黑質神經元退化的機制,雖然經過了多年的探討,但到目前為止尚未完全清楚。近年來有些學者認為神經毒素能誘發細胞凋亡(apoptosis),是與立即早期反應基因c-fos及/或與神經性一氧化氮(NO)關係非常密切。本研究於是選擇了能破壞多巴胺神經元,造成動物產生類巴金森氏症之藥物6-OHDA,來探討大白鼠中腦黑質細胞退化及紋狀體可塑性的可能機制。
(一) 運用立體定位及免疫組織化學和組織化學技術,研究6-OHDA
對紋狀體及黑質區多巴胺造成的傷害及其可塑性,與c-fos及NO是否相關。
(二) 進一步研究神經毒素產生毒害黑質細胞造成細胞凋亡及紋狀
體可塑性的分子機制。
(三)找尋預防神經退化及神經細胞死亡的藥物或其它可行辦法。
三﹑研究設備器材
(一)實驗器材
1.大白鼠(Sprague-Dawley)體重200至250公克(國家實驗動物中心,台北市南港)
2.電動剃毛刀、電動鑽
3.立體定位儀(David-Koff, USA)
4.手術器材︰手術刀、鑷子、探針(以濃度百分之七十酒精浸泡消毒)、棉棒、消毒紗布、外科手術釘、外科手術剪
5.微量注射器、微量吸管
6.動物旋轉儀
7.冷凍切片機(Reichert-Jung 2880, Germany)
8.蓋玻片、載玻片、滴管、玻璃管、毛筆
9.光學顯微鏡及攝影設備(Optiphot-II, Nikon, Japan)
(二)實驗藥品
1. 麻醉藥(chloral hydrate)
2. 神經毒素(6-hydroxyldopamine, 6-OHDA)
3. 生理食鹽水(normal saline)
4. 甲基安非他命
5. 4﹪福馬林固定液
6. 30﹪蔗糖溶液
7. 包埋劑(O.C.T)
8. 0.1M磷酸鹽緩衝生理食鹽水溶液(phosphate buffer saline.
PBS)
9. 30﹪山羊血清(normal goat serum)
10. 0.04% triton X-100
11. 酪胺酸水解酵素(tyrosine hydroxylase, TH)
12. c-fos
13. reduced nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate
(NADPH,Sigma, St. Louis, MO., USA)
14. Nitro Blue Tetrazolium(NBT, Sigma, St. Louis, MO., USA)
15. 次級抗體(biotinylated goat anti-rabbit IgG, Vector Lab., CA,
USA)
16. 明膠(gelatin)
17. 0.5﹪甲基綠(methyl green)
18. 二甲苯(Xylene)
19. 70%、95﹪、100﹪酒精
20. 封片膠(Permount, Fisher Co., PA., USA)
21. avidin-biotin-peroxidase complex ABC (Vector Lab
USA)
, CA,
四﹑研究過程及方式
(一)實驗動物
大白鼠(Sprague-Dawley)體重200至250公克,飼養於室溫之動物室中。
(二)動物手術
實驗動物於手術前停止餵食物及水2小時,先將動物秤重並計算所需麻醉藥量(400毫克/100公克),由腹腔注入麻醉藥後,將大白鼠放入籠內約5~10分鐘;待其深度麻醉後,即可用剃刀將其頭部上方的毛剃除。將老鼠置放於立體定位儀,首先以耳棒穿入外耳道,並將上下頷分開以固定夾將頭部水平固定。以優碘消毒其頭部後,再以70%酒精清洗乾淨,以手術刀劃開頭皮,並將皮下組織及肌肉清除,以十字縫為參考點,將針尖在十字縫的位置向右移動1.2毫米,並向後移動4.5毫米,其下便為內側前腦束上方(medial forebrain bundle, MFB)之所在,即為入針的位置。以電鑽接上小鑽頭將頭骨鑽開。需以探針看是否已將頭骨鑽開;否則易鑽破硬腦膜及腦組織。將微量注射器以硬腦膜為參考點向下插至7.8毫米的MFB處,以每分鐘1微升的速度注入4微升可破壞兒茶酚胺的神經毒素6-OHDA,注射完後等5分鐘,才將注射器向上旋出,以減輕腦內壓力過大將所注入毒物壓擠出。注射後,將動物頭皮縫合,並打上耳號,擦上優碘即完成手術步驟。對照組微量注射器內的藥品改以溶解藥物含0.02%維他命C磷酸鹽緩衝液代替。
(三)測試動物注入6-OHDA後的運動行為反應
手術後的大白鼠送回動物室飼養3 天及2週後,測試手術是否成功。由老鼠的腹腔注入安非他命(5毫克/100公克),令其在動物旋轉儀中旋轉。由電腦紀錄轉圈數,判斷手術位置是否正確。
(四)犧牲動物
準備約200毫升的生理食鹽水及500毫升含4%福馬林的固定液(甲醛溶解在0.1莫耳,酸鹼度7.4磷酸鹽緩衝液),分開置放於通風煙櫥中。由大白鼠的腹腔注入過量麻醉劑,待老鼠深度麻醉後,在通風煙櫥內將大白鼠固定在木板上,夾起胸骨箭突處的毛皮並以剪刀剪開皮膚,夾起箭突,將胸骨剪斷,以手術剪沿著箭突兩側外緣肋軟處剪開,避免傷及內胸動脈。再以大型蚊狀手術鑷,夾住箭突,向外翻後,以小手術剪,剪開心包膜,露出心臟,用平滑手術鑷夾住心臟後,再以預先備妥內裝有生理鹽水的鈍型針頭插入左心室,深入到主動脈處,以小蚊狀鑷夾住針頭後,打開灌流幫浦,並將右心耳剪開,讓血液流出。待200毫升的生理食鹽水灌流完畢,將灌流幫浦接到福馬林固定液處並灌流。
(五)切片
所使用的是冷凍切片機;鼠腦由30%的蔗糖溶液取出後,先用刀片在左大腦上方輕劃一刀做記號。將鼠腦豎立在標本座的底座上;腦的周圍淋上包埋劑(O.C.T.,製作冷凍切片標本固定及保護)並放入攝氏零下二十度的切片機中,待其腦組織凝固至適當溫度,即可將標本座置放在切片機上,調整刀座及防卷片,進行冷凍切片(-20℃),切片厚度為30微米,並以毛筆將切片收集並保存於磷酸鹽緩衝生理鹽水溶液(0.1M, pH7.4, phosphate buffer saline《PBS》)中。切及黑質及紋狀體時,將切片厚度調至16微米,並直接以載玻片黏取,存於零下四度冰箱中,預做DAPI染色的準備。
(六)免疫組織化學(Immunohistochemistry)及組織化學反應
(histochemistry)
1. 免疫組織化學反應
實驗所用的免疫組織化學技術,採用自由懸浮法(Hsu, et al., 1981)。將保存於PBS中的切片先以PBS清洗2次(各約5分鐘);
吸去PBS後,加入30% normal goat serum及0.04% triton X-100的PBS中(1%-GS-PBS-T)30分鐘;吸出後加入酥胺酸水解酵素 (TH, 1:1000)或 c-fos(1:5000-7000) 的初級抗體。置於室溫中輕微振盪,培養24小時。吸去初級抗體,以0.1M PBS洗2次;吸去PBS,加入次級抗體(biotinylated goat anti-rabbit IgG)於室溫中反應45分鐘後,吸去次級抗體,並以0.1M PBS洗2次;吸去PBS,加入avidin-biotin-peroxidase complex(ABC)試劑,於室溫下作用45分鐘,以0.1M PBS清洗1次,再加入Tris緩衝液(pH7.6),後以0.05%
3.3‘-diaminobenzidine(DAB)作為過氧酵素的基質,及含0.03%的過氧化氫作呈色反應(約10分鐘),標本經反應後會略呈棕紅色,至適當呈色反應後,吸出DAB反應液,加入蒸餾水清洗1~2次,再以0.1M PBS清洗2次。
2. 組織化學反應
煙鹼醯胺腺嘌呤二核咁磷酸去雙磷酸酵素
將經TH 或 c-fos免疫組織化學反應後的腦組織切片(進行雙重染色),或未經染色的附近一組腦組織切片進行NOS 組織化學反應。將組織切片加入預先配妥每10 毫升 0.1M 磷酸鹽緩衝液(PBS, pH 7.4) 含10 毫克 reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) 及1.0毫克nitro blue tetrazolium 混合溶液,在攝氏37度下的水浴中反應30至60 分鐘。反應結束後,以0.1 M PBS清洗2至3次。
(七)鋪片與封片
鋪片的載玻片要事先即以明膠(gelatin)處理;處理過程如下:先將載玻片(75㎜×25㎜)浸入含有清潔劑的水中一小時,再用自來水沖洗一天後,放入經過濾後的明膠中,使其沾附於載玻片後,即可放入60℃的烤箱中,待其乾燥後,取出重覆浸入明膠再經烘乾後,再取出、冷卻後儲存備用。染好色的標本撈出置於裝有PBS的塑膠
盤內,依前後、左右順序將標本鋪於載玻片上。鋪好的載玻片置於烘片機以低溫烘乾,待其乾燥後即可行脫水、透明及封片步驟。
封片前還要進行對比染色及脫水與透明手續,先將載玻片浸入蒸餾水中2~3分鐘後,將多餘的鹽份清除,放入0.5%的甲基綠(methyl green)內約30秒到1分鐘,在以蒸餾水洗去多餘染色劑;並將標本進行退染步驟,把載玻片浸入含冰醋酸的70%酒精內,得適當退染。 因最後要用不與水互溶的二甲苯(xylene)進行透明作用;將退染後標本漸進放入70%(一次)、95%(二次)、100%(二次)的酒精中,每次2~3分鐘,進行脫水作用。最後放入二甲苯中(二次)使標本透明無水;即可以手術鑷夾起載玻片 ,置放於紙巾上。以滴了封片膠的蓋玻片緩緩蓋上標本,並擠出其中的小氣泡即可晾乾。待玻片晾乾後,即可以光學顯微鏡觀察,記錄並照相。
(八)統計分析
本實驗每隻動物以30微米厚度切片,切片保存於pH=7.4、0.1M PBS的試管中。試管總共30管,切片依序放入,每隔六管分成一組,共分為五組,選取三組分別進行TH、c-fos及NOS染色。在40倍物鏡視野下選取同一隻動物(各五片,相隔200微米)位於相似區域的紋狀體及黑質,計算其範圍內所有具陽性反應的細胞數總和。本實驗觀察計算所得神經細胞數目,以Student’s t-test 比較實驗側與對照側之差異。
五﹑研究結果
神經毒素6-OHDA注入MFB一小時後,將動物犧牲進行TH和c-fos組織免疫化學反應及NOS組織化學反應。結果發現c-fos在紋狀體及皮質區(由其梨狀皮質區)明顯地增加,而TH及NOS在紋狀體及黑質區其實驗側與對照側並無明顯差異。
神經毒素6-OHDA注入MFB三天後,施以皮下注射安非他命(5毫克/100克重)無法誘發大白鼠定向旋轉行為。大白鼠立即犧牲,發現實驗側紋狀體c-fos反應增強,而實驗側與對照側黑質區皆未發現含c-fos及NOS細胞。而TH在實驗側紋狀體反應明顯減弱,在黑質區的TH反應與對照側不俱明顯差異。
神經毒素6-OHDA注入MFB二星期以上後,施以皮下注射安非他命(5毫克/100克重)旋轉紀錄發現大白鼠逆時針定向旋轉,每分鐘達六次以上。大白鼠立即犧牲,發現實驗側紋狀體c-fos反應增強,而實驗側與對照側黑質區皆未發現含c-fos及NOS細胞。實驗側的紋狀體及黑質區TH反應都明顯降低。
表:黑質、紋狀體經6-OHDA注入MFB後動物旋轉次數、 TH、
c-fos及NOS神經元數目統計表
附註:計算黑質和紋狀體區TH、c-fos免疫組織化學反應及NOS
組織化學反應神經細胞體數目(平均值+標準誤), 在40倍物鏡視野下選取同一隻動物(各五片標本,相隔200微米)位於相似區域的神經組織,計算其範圍具陽性反應神經胞體總合,以Student’s T-test比較實驗側與對照側之差異(*為p值<0.05);「※※※」表示未觀察;「+」表示紋狀體中TH神經末梢的反應濃度。
六﹑討論及應用
神經毒素6-OHDA注入MFB三天後,TH在實驗側紋狀體反應明顯減弱,施以皮下注射安非他命(5毫克/100克重)無法誘發大白鼠定向旋轉行為,這乃由於實驗側紋狀體中多巴胺第一型受器(D1receptor)對於早期多巴胺神經末梢退化超敏感化(super sensitization)所致。在黑質區的TH反應與對照側尚不俱明顯差異;二星期以上後,施以皮下注射安非他命(5毫克/100克重)旋轉紀錄發現大白鼠逆時針定向旋轉,平均每小時達560次以上,且實驗側的紋狀體及黑質區TH反應都明顯降低,以上所得結果與本研究實驗室及國內外其他學者實驗結果相吻合。黑質區中的c-fos 與NOS無論在實驗組(實驗側與對照側)及對照組,各個時期均無改便,這結果顯示c-fos與NO與由6-OHDA誘發黑質區多巴胺神經元退化,可能沒有直接關係。實驗組c-fos在紋狀體不論神經毒素6-OHDA注入後之時間長短皆增加,這其中表示有三種意義,在第一小時為立即反應基因(immediate early gene)的表現;在第三天為立即反應基因與慢速反應基因(late response gene)同時存在;二十一天以後為慢速反應基因繼續表現。至於造成實驗組對照側c-fos也有表現的原因,可能是由於在注入6-OHDA時經由擴散到對側的內側前腦束使然。神經毒素6-OHDA誘發實驗組實驗側紋狀體中c-fos持續顯著的表現,這可能與紋狀體中其它神經傳遞物增加表現有密切關係。
七﹑結論
(一) 本研究結果發現NO與c-fos似乎和6-OHDA造成黑質神經
細胞退化無直接關聯。
(二) c-fos在黑質紋狀體系統損傷後,長時期持續增強表現,很可
能擔負紋狀體可塑性重要角色。
八﹑參考文獻及其他
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六-羥基多巴胺(6-hydroxydopamine, 6-OHDA)為兒茶酚胺(catecholamine)神經元的專一性神經毒素,長久以來被使用做為產生巴金森氏症動物模式。然而,其如何造成動物中腦黑質神經元退化的機制,雖然經過了多年的探討,但到目前為止尚未完全清楚。近年來有些學者認為神經毒素能誘發細胞凋亡(apoptosis),是與立即早期反應基因c-fos及/或與神經性一氧化氮(NO)關係非常密切。本研究於是選擇了能破壞多巴胺神經元,造成動物產生類巴金森氏症之藥物6-OHDA,來探討大白鼠中腦黑質細胞退化及紋狀體可塑性的可能機制。
(一) 運用立體定位及免疫組織化學和組織化學技術,研究6-OHDA
對紋狀體及黑質區多巴胺造成的傷害及其可塑性,與c-fos及NO是否相關。
(二) 進一步研究神經毒素產生毒害黑質細胞造成細胞凋亡及紋狀
體可塑性的分子機制。
(三)找尋預防神經退化及神經細胞死亡的藥物或其它可行辦法。
三﹑研究設備器材
(一)實驗器材
1.大白鼠(Sprague-Dawley)體重200至250公克(國家實驗動物中心,台北市南港)
2.電動剃毛刀、電動鑽
3.立體定位儀(David-Koff, USA)
4.手術器材︰手術刀、鑷子、探針(以濃度百分之七十酒精浸泡消毒)、棉棒、消毒紗布、外科手術釘、外科手術剪
5.微量注射器、微量吸管
6.動物旋轉儀
7.冷凍切片機(Reichert-Jung 2880, Germany)
8.蓋玻片、載玻片、滴管、玻璃管、毛筆
9.光學顯微鏡及攝影設備(Optiphot-II, Nikon, Japan)
(二)實驗藥品
1. 麻醉藥(chloral hydrate)
2. 神經毒素(6-hydroxyldopamine, 6-OHDA)
3. 生理食鹽水(normal saline)
4. 甲基安非他命
5. 4﹪福馬林固定液
6. 30﹪蔗糖溶液
7. 包埋劑(O.C.T)
8. 0.1M磷酸鹽緩衝生理食鹽水溶液(phosphate buffer saline.
PBS)
9. 30﹪山羊血清(normal goat serum)
10. 0.04% triton X-100
11. 酪胺酸水解酵素(tyrosine hydroxylase, TH)
12. c-fos
13. reduced nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate
(NADPH,Sigma, St. Louis, MO., USA)
14. Nitro Blue Tetrazolium(NBT, Sigma, St. Louis, MO., USA)
15. 次級抗體(biotinylated goat anti-rabbit IgG, Vector Lab., CA,
USA)
16. 明膠(gelatin)
17. 0.5﹪甲基綠(methyl green)
18. 二甲苯(Xylene)
19. 70%、95﹪、100﹪酒精
20. 封片膠(Permount, Fisher Co., PA., USA)
21. avidin-biotin-peroxidase complex ABC (Vector Lab
USA)
, CA,
四﹑研究過程及方式
(一)實驗動物
大白鼠(Sprague-Dawley)體重200至250公克,飼養於室溫之動物室中。
(二)動物手術
實驗動物於手術前停止餵食物及水2小時,先將動物秤重並計算所需麻醉藥量(400毫克/100公克),由腹腔注入麻醉藥後,將大白鼠放入籠內約5~10分鐘;待其深度麻醉後,即可用剃刀將其頭部上方的毛剃除。將老鼠置放於立體定位儀,首先以耳棒穿入外耳道,並將上下頷分開以固定夾將頭部水平固定。以優碘消毒其頭部後,再以70%酒精清洗乾淨,以手術刀劃開頭皮,並將皮下組織及肌肉清除,以十字縫為參考點,將針尖在十字縫的位置向右移動1.2毫米,並向後移動4.5毫米,其下便為內側前腦束上方(medial forebrain bundle, MFB)之所在,即為入針的位置。以電鑽接上小鑽頭將頭骨鑽開。需以探針看是否已將頭骨鑽開;否則易鑽破硬腦膜及腦組織。將微量注射器以硬腦膜為參考點向下插至7.8毫米的MFB處,以每分鐘1微升的速度注入4微升可破壞兒茶酚胺的神經毒素6-OHDA,注射完後等5分鐘,才將注射器向上旋出,以減輕腦內壓力過大將所注入毒物壓擠出。注射後,將動物頭皮縫合,並打上耳號,擦上優碘即完成手術步驟。對照組微量注射器內的藥品改以溶解藥物含0.02%維他命C磷酸鹽緩衝液代替。
(三)測試動物注入6-OHDA後的運動行為反應
手術後的大白鼠送回動物室飼養3 天及2週後,測試手術是否成功。由老鼠的腹腔注入安非他命(5毫克/100公克),令其在動物旋轉儀中旋轉。由電腦紀錄轉圈數,判斷手術位置是否正確。
(四)犧牲動物
準備約200毫升的生理食鹽水及500毫升含4%福馬林的固定液(甲醛溶解在0.1莫耳,酸鹼度7.4磷酸鹽緩衝液),分開置放於通風煙櫥中。由大白鼠的腹腔注入過量麻醉劑,待老鼠深度麻醉後,在通風煙櫥內將大白鼠固定在木板上,夾起胸骨箭突處的毛皮並以剪刀剪開皮膚,夾起箭突,將胸骨剪斷,以手術剪沿著箭突兩側外緣肋軟處剪開,避免傷及內胸動脈。再以大型蚊狀手術鑷,夾住箭突,向外翻後,以小手術剪,剪開心包膜,露出心臟,用平滑手術鑷夾住心臟後,再以預先備妥內裝有生理鹽水的鈍型針頭插入左心室,深入到主動脈處,以小蚊狀鑷夾住針頭後,打開灌流幫浦,並將右心耳剪開,讓血液流出。待200毫升的生理食鹽水灌流完畢,將灌流幫浦接到福馬林固定液處並灌流。
(五)切片
所使用的是冷凍切片機;鼠腦由30%的蔗糖溶液取出後,先用刀片在左大腦上方輕劃一刀做記號。將鼠腦豎立在標本座的底座上;腦的周圍淋上包埋劑(O.C.T.,製作冷凍切片標本固定及保護)並放入攝氏零下二十度的切片機中,待其腦組織凝固至適當溫度,即可將標本座置放在切片機上,調整刀座及防卷片,進行冷凍切片(-20℃),切片厚度為30微米,並以毛筆將切片收集並保存於磷酸鹽緩衝生理鹽水溶液(0.1M, pH7.4, phosphate buffer saline《PBS》)中。切及黑質及紋狀體時,將切片厚度調至16微米,並直接以載玻片黏取,存於零下四度冰箱中,預做DAPI染色的準備。
(六)免疫組織化學(Immunohistochemistry)及組織化學反應
(histochemistry)
1. 免疫組織化學反應
實驗所用的免疫組織化學技術,採用自由懸浮法(Hsu, et al., 1981)。將保存於PBS中的切片先以PBS清洗2次(各約5分鐘);
吸去PBS後,加入30% normal goat serum及0.04% triton X-100的PBS中(1%-GS-PBS-T)30分鐘;吸出後加入酥胺酸水解酵素 (TH, 1:1000)或 c-fos(1:5000-7000) 的初級抗體。置於室溫中輕微振盪,培養24小時。吸去初級抗體,以0.1M PBS洗2次;吸去PBS,加入次級抗體(biotinylated goat anti-rabbit IgG)於室溫中反應45分鐘後,吸去次級抗體,並以0.1M PBS洗2次;吸去PBS,加入avidin-biotin-peroxidase complex(ABC)試劑,於室溫下作用45分鐘,以0.1M PBS清洗1次,再加入Tris緩衝液(pH7.6),後以0.05%
3.3‘-diaminobenzidine(DAB)作為過氧酵素的基質,及含0.03%的過氧化氫作呈色反應(約10分鐘),標本經反應後會略呈棕紅色,至適當呈色反應後,吸出DAB反應液,加入蒸餾水清洗1~2次,再以0.1M PBS清洗2次。
2. 組織化學反應
煙鹼醯胺腺嘌呤二核咁磷酸去雙磷酸酵素
將經TH 或 c-fos免疫組織化學反應後的腦組織切片(進行雙重染色),或未經染色的附近一組腦組織切片進行NOS 組織化學反應。將組織切片加入預先配妥每10 毫升 0.1M 磷酸鹽緩衝液(PBS, pH 7.4) 含10 毫克 reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) 及1.0毫克nitro blue tetrazolium 混合溶液,在攝氏37度下的水浴中反應30至60 分鐘。反應結束後,以0.1 M PBS清洗2至3次。
(七)鋪片與封片
鋪片的載玻片要事先即以明膠(gelatin)處理;處理過程如下:先將載玻片(75㎜×25㎜)浸入含有清潔劑的水中一小時,再用自來水沖洗一天後,放入經過濾後的明膠中,使其沾附於載玻片後,即可放入60℃的烤箱中,待其乾燥後,取出重覆浸入明膠再經烘乾後,再取出、冷卻後儲存備用。染好色的標本撈出置於裝有PBS的塑膠
盤內,依前後、左右順序將標本鋪於載玻片上。鋪好的載玻片置於烘片機以低溫烘乾,待其乾燥後即可行脫水、透明及封片步驟。
封片前還要進行對比染色及脫水與透明手續,先將載玻片浸入蒸餾水中2~3分鐘後,將多餘的鹽份清除,放入0.5%的甲基綠(methyl green)內約30秒到1分鐘,在以蒸餾水洗去多餘染色劑;並將標本進行退染步驟,把載玻片浸入含冰醋酸的70%酒精內,得適當退染。 因最後要用不與水互溶的二甲苯(xylene)進行透明作用;將退染後標本漸進放入70%(一次)、95%(二次)、100%(二次)的酒精中,每次2~3分鐘,進行脫水作用。最後放入二甲苯中(二次)使標本透明無水;即可以手術鑷夾起載玻片 ,置放於紙巾上。以滴了封片膠的蓋玻片緩緩蓋上標本,並擠出其中的小氣泡即可晾乾。待玻片晾乾後,即可以光學顯微鏡觀察,記錄並照相。
(八)統計分析
本實驗每隻動物以30微米厚度切片,切片保存於pH=7.4、0.1M PBS的試管中。試管總共30管,切片依序放入,每隔六管分成一組,共分為五組,選取三組分別進行TH、c-fos及NOS染色。在40倍物鏡視野下選取同一隻動物(各五片,相隔200微米)位於相似區域的紋狀體及黑質,計算其範圍內所有具陽性反應的細胞數總和。本實驗觀察計算所得神經細胞數目,以Student’s t-test 比較實驗側與對照側之差異。
五﹑研究結果
神經毒素6-OHDA注入MFB一小時後,將動物犧牲進行TH和c-fos組織免疫化學反應及NOS組織化學反應。結果發現c-fos在紋狀體及皮質區(由其梨狀皮質區)明顯地增加,而TH及NOS在紋狀體及黑質區其實驗側與對照側並無明顯差異。
神經毒素6-OHDA注入MFB三天後,施以皮下注射安非他命(5毫克/100克重)無法誘發大白鼠定向旋轉行為。大白鼠立即犧牲,發現實驗側紋狀體c-fos反應增強,而實驗側與對照側黑質區皆未發現含c-fos及NOS細胞。而TH在實驗側紋狀體反應明顯減弱,在黑質區的TH反應與對照側不俱明顯差異。
神經毒素6-OHDA注入MFB二星期以上後,施以皮下注射安非他命(5毫克/100克重)旋轉紀錄發現大白鼠逆時針定向旋轉,每分鐘達六次以上。大白鼠立即犧牲,發現實驗側紋狀體c-fos反應增強,而實驗側與對照側黑質區皆未發現含c-fos及NOS細胞。實驗側的紋狀體及黑質區TH反應都明顯降低。
表:黑質、紋狀體經6-OHDA注入MFB後動物旋轉次數、 TH、
c-fos及NOS神經元數目統計表
附註:計算黑質和紋狀體區TH、c-fos免疫組織化學反應及NOS
組織化學反應神經細胞體數目(平均值+標準誤), 在40倍物鏡視野下選取同一隻動物(各五片標本,相隔200微米)位於相似區域的神經組織,計算其範圍具陽性反應神經胞體總合,以Student’s T-test比較實驗側與對照側之差異(*為p值<0.05);「※※※」表示未觀察;「+」表示紋狀體中TH神經末梢的反應濃度。
六﹑討論及應用
神經毒素6-OHDA注入MFB三天後,TH在實驗側紋狀體反應明顯減弱,施以皮下注射安非他命(5毫克/100克重)無法誘發大白鼠定向旋轉行為,這乃由於實驗側紋狀體中多巴胺第一型受器(D1receptor)對於早期多巴胺神經末梢退化超敏感化(super sensitization)所致。在黑質區的TH反應與對照側尚不俱明顯差異;二星期以上後,施以皮下注射安非他命(5毫克/100克重)旋轉紀錄發現大白鼠逆時針定向旋轉,平均每小時達560次以上,且實驗側的紋狀體及黑質區TH反應都明顯降低,以上所得結果與本研究實驗室及國內外其他學者實驗結果相吻合。黑質區中的c-fos 與NOS無論在實驗組(實驗側與對照側)及對照組,各個時期均無改便,這結果顯示c-fos與NO與由6-OHDA誘發黑質區多巴胺神經元退化,可能沒有直接關係。實驗組c-fos在紋狀體不論神經毒素6-OHDA注入後之時間長短皆增加,這其中表示有三種意義,在第一小時為立即反應基因(immediate early gene)的表現;在第三天為立即反應基因與慢速反應基因(late response gene)同時存在;二十一天以後為慢速反應基因繼續表現。至於造成實驗組對照側c-fos也有表現的原因,可能是由於在注入6-OHDA時經由擴散到對側的內側前腦束使然。神經毒素6-OHDA誘發實驗組實驗側紋狀體中c-fos持續顯著的表現,這可能與紋狀體中其它神經傳遞物增加表現有密切關係。
七﹑結論
(一) 本研究結果發現NO與c-fos似乎和6-OHDA造成黑質神經
細胞退化無直接關聯。
(二) c-fos在黑質紋狀體系統損傷後,長時期持續增強表現,很可
能擔負紋狀體可塑性重要角色。
八﹑參考文獻及其他
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