李牧函 張靜 趙潤(rùn)清 董憲喆 胡園 陳婷 李潔 劉俐 劉屏
[摘要]該文研究組方相同配比不同的6個(gè)開心散類方對(duì)阿爾茨海默?。ˋD)模型小鼠學(xué)習(xí)記憶能力的改善作用,以及對(duì)阿爾茨海默病模型小鼠海馬中的海馬中腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF),Tau蛋白,pTau蛋白,Aβ,乙酰膽堿(Ach),乙酰膽堿酯酶(AchE)及血清中N端前腦鈉肽前體(NTproBNP)的影響,選用昆明小鼠,腹腔注射D半乳糖和亞硝酸鈉,建立阿爾茨海默小鼠模型后,連續(xù)灌胃35 d,其中陽(yáng)性藥為石杉?jí)A甲(005 mg·kg-1),各開心散類方給藥組高、中、低劑量分別為3570,1785,0892 g·kg-1,采用Morris水迷宮評(píng)價(jià)各組動(dòng)物學(xué)習(xí)記憶能力;Western blot方法檢測(cè)各組小鼠海馬中BDNF的含量;Elisa方法檢測(cè)各組小鼠海馬中Tau蛋白,pTau蛋白,Aβ,Ach,AchE及血清中NTproBNP的含量。結(jié)果顯示,《千金要方·卷十四》之開心散顯著改善AD模型小鼠學(xué)習(xí)記憶能力,明顯升高其海馬中BDNF,Ach含量,顯著降低其海馬中AchE,Aβ,Tau蛋白,pTau蛋白,NTproBNP含量,作用最為全面,在Tau蛋白方面作用較突出;《醫(yī)心方》之開心散、《醫(yī)門方》之開心丸、《備急千金要方》之定志小丸和《古今錄驗(yàn)》之定志丸對(duì)AD模型小鼠各指標(biāo)的影響各有側(cè)重,部分劑量顯著優(yōu)化了評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)記憶能力的各項(xiàng)指標(biāo),明顯升高AD模型小鼠海馬中BDNF,Ach含量,顯著降低AD模型小鼠海馬中Aβ,Tau蛋白,pTau蛋白含量及AchE活性,明顯降低AD模型小鼠血清中NTproBNP含量,作用較為顯著;《千金翼》之補(bǔ)心湯的高、中、低劑量均基本未見其對(duì)阿爾茨海默病模型動(dòng)物的影響。結(jié)果表明,《千金要方·卷十四》之開心散對(duì)阿爾茨海默病模型小鼠的作用最為全面,且在Tau蛋白方面的作用較為突出。
[關(guān)鍵詞]開心散類方;阿爾茨海默??;阿爾茨海默病小鼠模型;Tau蛋白
[Abstract]The efficacy of Chinese herbal formulas in treating Alzheimer has been proved in many studies In this study, six different Kaixin San formulas were compared to investigate their effects on learning and memory decline, brainderived neurotrophic factor (BDNF) in the hippocampus, tau protein, acetylcholinesterase (AChE) and Nterminal probrain natriuretic peptide (NTproBNP) Kunming mice were selected and established a mouse model of Alzheimer′s by intraperitoneal injection of Dgalactose and sodium nitrite, continued intragastric 4 weeks, using the ability of learning and memory in Morris water maze test to evaluate the animals in each group; the content of BDNF in the hippocampus of mice with Western blotting detected; ELISA method for the detection of each group of mice hippocampal tau protein,pTau protein, Aβ,Ach,AchE and serum NTproBNP levels The results showed that, Kaixin San of Qianjin Yaofang three dose recorded significantly improved learning and memory ability of mice; increased the content of BDNF and Ach in the hippocampus; decreased the content of Aβ, Tau protein, pTau protein in the hippocampus; high, middle dose significantly decreased the serum NTproBNP and AchE in hippocampus, the effect is most significant Part dose of Kaixin San of Yixin Fang, Kaixin Wan of Yimen Fang, Dingzhi Xiaowan of Beji Qianjin Yaofang and Dingzhi Wan of Guji Luyan could improve the learning and memory ability evaluation indicators, significantly increased BDNF and Ach in the hippocampus of AD model mice, reduced the Aβ, Tau protein, pTau protein in hippocampus of AD model mice, decreased the NTproBNP and AchE in serum of AD mice, the effect is more significant Three does of Buxin Tang of Qianjin Yi had no effects of treatment in Alzheimer′s disease The results showed the treatment in AD of Kaixin San of Qianjin Yaofang is the most significant
[Key words]Kaixin San formulas; Alzheimer; Alzheimer disease mouse model; Tau protein
doi:10.4268/cjcmm20160718
阿爾茨海默病(Alzheimer disease,AD)是一種進(jìn)行性中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病,其主要臨床表現(xiàn)為記憶力減退、認(rèn)知障礙及人格改變等。據(jù)流行病學(xué)研究表明,該病的發(fā)病階段與年齡有著一定的聯(lián)系,而隨著我國(guó)人口壽命的延長(zhǎng)和社會(huì)老齡化的加劇,阿爾茨海默病的發(fā)病率明顯上升,其致死率僅次于心腦血管疾病、腫瘤和腦卒中,成為威脅老人健康的最嚴(yán)重疾患之一[12]。
開心散類方始載于唐代孫思邈的《千金要方·卷十四》,由遠(yuǎn)志、人參、茯苓、石菖蒲4味藥材組成,還包括了《醫(yī)門方》之開心丸、《備急千金要方》之定志小丸、《古今錄驗(yàn)》之定志丸、《醫(yī)心方》之開心散和《千金翼》之補(bǔ)心湯,主要有益智、調(diào)節(jié)情志、防老抗衰等功效,其藥方組成完全相同但配伍比例不同,功效亦有不同(表1)。 前期的研究表明,6種開心散類方對(duì)Aβ2325損傷的 PC12細(xì)胞均有保護(hù)作用,有潛在治療阿爾茨海默病的作用,《千金要方·卷十四》之開心散作用最為顯著[3],《備急千金要方》之定志小丸可明顯改善東莨菪堿所致小鼠學(xué)習(xí)記憶障礙,增強(qiáng)小鼠學(xué)習(xí)記憶的能力[4]。
AD的發(fā)病機(jī)制尚不明確,主要有膽堿能學(xué)說、β淀粉樣蛋白學(xué)說、Tau蛋白學(xué)說、血管因素學(xué)說等。本文將通過觀察6種開心散類方對(duì)AD模型小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力的影響,以及對(duì)與AD可能的發(fā)病機(jī)制相關(guān)學(xué)說進(jìn)行初步探討,如海馬中腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF),乙酰膽堿(Ach),乙酰膽堿酯酶(AchE),Aβ,Tau蛋白,pTau蛋白,血清中N端前腦鈉肽前體(NTproBNP)的影響,評(píng)價(jià)6個(gè)類方對(duì)阿爾茨海默癥模型小鼠的影響。
1材料
健康SPF級(jí)昆明小鼠210只,雌雄各半,入組時(shí)體重18~22 g,中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院動(dòng)物中心提供,合格證號(hào)11400700084097。
人參、遠(yuǎn)志、茯苓、石菖蒲購(gòu)自北京同仁堂藥材有限責(zé)任公司,6種開心散類方粉劑均由中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所制劑中心提供,《千金要方·卷十四》之開心散011 g干粉/g生藥、《醫(yī)門方》之開心丸019 g干粉/g生藥、《備急千金要方》之定志小丸021 g干粉/g生藥、《古今錄驗(yàn)》之定志丸023 g干粉/g生藥、《醫(yī)心方》之開心散017 g干粉/g生藥和《千金翼》之補(bǔ)心湯021 g干粉/g生藥,使用時(shí)按比例配成藥液;石杉?jí)A甲膠囊(批號(hào)130501)由上海復(fù)旦復(fù)華藥業(yè)有限公司生產(chǎn);D半乳糖(批號(hào)20140117)購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;亞硝酸鈉(許可證號(hào)XK1320100153)購(gòu)于西隴化工股份有限公司;BDNF一抗(貨號(hào)SC546)購(gòu)于Senta公司;Tau蛋白,pTau蛋白,Ach,AchE,Aβ,NTproBNP ELISA試劑盒均購(gòu)于R&D公司。
Morris水迷宮(上海移數(shù)公司);DNM9602G酶標(biāo)分析儀(北京普朗新技術(shù)有限公司);3K15低溫離心機(jī)(美國(guó)Sigma公司);VC150超聲破碎儀,渦旋混合儀(SCI logex公司);UVP凝膠成像系統(tǒng)EC3 Imaging System(美國(guó)BIORAD公司)。
2方法
21分組、造模及給藥所有小鼠適應(yīng)環(huán)境3 d后,通過Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)排除個(gè)體差異,篩選出170只小鼠(雌雄各半),隨機(jī)選取10只作為正常組,其余小鼠作為AD模型組。正常組動(dòng)物腹腔注射等體積生理鹽水,模型組動(dòng)物每日腹腔注射D半乳糖120 mg·kg-1和亞硝酸鈉45 mg·kg-1,連續(xù)60 d后,將模型小鼠隨機(jī)分為模型組,陽(yáng)性對(duì)照組,以及6個(gè)開心散類方高、中、低劑量組,正常組和模型組每天灌胃25 mL· kg-1蒸餾水,陽(yáng)性對(duì)照組給藥劑量為005 mg·kg-1,各開心散類方給藥組高劑量為每天3570 g·kg-1,中劑量為1785 g·kg-1,低劑量為0892 g·kg-1,Morris水迷宮測(cè)定期繼續(xù)給藥,共給藥35 d。模型組與各給藥組給藥同時(shí)每日進(jìn)行腹腔注射D半乳糖120 mg·kg-1和亞硝酸鈉45 mg·kg-1,正常組腹腔注射等體積的生理鹽水。
22Morris水迷宮訓(xùn)練及測(cè)試造模60 d后和給藥30 d后的第1天至第4天為Morris水迷宮訓(xùn)練,每天訓(xùn)練1次,于第5天進(jìn)行定位導(dǎo)航試驗(yàn),利用行為學(xué)分析軟件記錄小鼠60 s內(nèi)找到平臺(tái)所需的時(shí)間(即逃避潛伏期);第6天撤出平臺(tái),進(jìn)行空間探索試驗(yàn),記錄小鼠在60 s內(nèi)穿越原平臺(tái)所在位置的次數(shù)(穿越平臺(tái)次數(shù))、第3象限(即目的象限)游泳路程及游泳總路程。計(jì)算得出目的象限游泳路程百分比=目的象限游泳路程/游泳總路程。
23采集樣品及相關(guān)物質(zhì)測(cè)定行為學(xué)試驗(yàn)結(jié)束后,立即對(duì)小鼠麻醉進(jìn)行摘眼球取血,迅速在冰上剝離海馬,置于凍存管中,-80 ℃凍存,待測(cè)。將血在室溫靜置一段時(shí)間后,4 ℃ 3 000 r·min-1離心10 min,取上層血清置于-80 ℃凍存,待測(cè)。Western blot法測(cè)定各組動(dòng)物海馬中BDNF的表達(dá)水平,用BCA試劑盒進(jìn)行蛋白定量檢測(cè)。將各組蛋白調(diào)成等濃度,并加入上樣緩沖液,用12% SDSPAGE分離膠和5% SDSPAGE濃縮膠電泳分離后,轉(zhuǎn)移到02 μm BVDF膜,5%脫脂奶粉封閉2 h,孵一抗(1∶200),4 ℃孵育過夜,TBST洗膜3次,每次10 min,加入二抗室溫?fù)u床90 min,TBST洗膜3次,每次10 min,用UVP凝膠成像系統(tǒng)得出條帶,并計(jì)算目的蛋白與內(nèi)參βacting的吸光度(A)比值;按ELISA試劑盒說明書測(cè)定各組動(dòng)物海馬中Tau蛋白,pTau蛋白,Ach,AchE和Aβ的含量以及各組動(dòng)物血清中NTproBNP的含量
24數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使用SPSS 200統(tǒng)計(jì)軟件處理,采用單因素方差分析,組間差異采用Dunnet′s檢驗(yàn),計(jì)量資料數(shù)據(jù)用±s表示,以P<005有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
3結(jié)果
31對(duì)各組小鼠定位導(dǎo)航試驗(yàn)的影響腹腔注射D半乳糖和亞硝酸鈉后,模型組小鼠的潛伏期明顯升高,與正常組相比有顯著性差異(P<005);給藥后,與模型組相比,陽(yáng)性對(duì)照組和各開心散類方高、中劑量組小鼠潛伏期均有不同程度的降低,其中《千金要方·卷十四》之開心散的高、中劑量,《醫(yī)門方》之開心丸的中劑量,《備急千金要方》之定志小丸的高劑量,《古今錄驗(yàn)》之定志丸的中劑量,《醫(yī)心方》之開心散的中劑量的潛伏期均明顯降低,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,而各組低劑量均未表現(xiàn)出顯著性差異(表2)。
32對(duì)各組小鼠空間探索試驗(yàn)的影響Morris水迷宮空間探索試驗(yàn)結(jié)果顯示,腹腔注射D半乳糖和亞硝酸鈉后模型組小鼠穿越平臺(tái)次數(shù)和目的象限游泳路程百分比均明顯小于正常組(P<005)。給藥后,與模型組相比較,陽(yáng)性對(duì)照組和各開心散類方高、中劑量組的小鼠穿越平臺(tái)次數(shù)均有不同程度的增加,目的象限游泳路程百分比也均有不同程度的升高。其中,《千金要方·卷十四》之開心散的高、中劑量,《醫(yī)門方》之開心丸的高、中劑量,《備急千金要方》之定志小丸的高劑量,《古今錄驗(yàn)》之定志丸的中劑量,《醫(yī)心方》之開心散的高、中劑量的穿越平臺(tái)次數(shù)均明顯增加,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<005)。《千金要方·卷十四》之開心散的高、中劑量,《醫(yī)門方》之開心丸的高、中劑量,《備急千金要方》之定志小丸的高、中劑量,《古今錄驗(yàn)》之定志丸的中劑量,《醫(yī)心方》之開心散的高劑量的目的象限游泳路程百分比均明顯增加,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,各組低劑量均未表現(xiàn)出顯著性差異(表2)。
33對(duì)各組小鼠海馬中BDNF含量的影響與正常組相比,模型組小鼠海馬中BDNF表達(dá)明顯降低;
與模型組相比,陽(yáng)性組,《千金要方·卷十四》之開心散高、中劑量組,《醫(yī)心方》之開心散中劑量組,《醫(yī)門方》之開心丸中劑量組,《備急千金要方》之定志小丸高、中劑量組均能不同程度降低AD模型小鼠海馬中BDNF相對(duì)含量,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,各組低劑量均未表現(xiàn)出顯著性差異(圖1)。
34各組小鼠海馬中Ach,AchE含量的影響與正常組相比,模型組小鼠海馬中Ach含量明顯降低,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;與模型組相比,陽(yáng)性對(duì)照組,《古今錄驗(yàn)》之定志丸中劑量組,《醫(yī)門方》之開心丸高、中劑量組,《備急千金要方》之定志小丸中劑量組,《千金要方·卷十四》之開心散高、中劑量組均能不同程度升高小鼠海馬中AchE活性,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,各組低劑量均未表現(xiàn)出顯著性差異(表3)。
與正常組相比,模型組小鼠海馬中AchE含量明顯增加,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;與模型組相比,陽(yáng)性對(duì)照組,《古今錄驗(yàn)》之定志丸中劑量組,《醫(yī)門方》之開心丸中劑量組,《備急千金要方》之定志小丸中劑量組,《千金要方·卷十四》之開心散高、中劑量組均能不同程度降低小鼠海馬中AchE活性,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,而各組低劑量均未表現(xiàn)出顯著性差異(表3)。
35各組小鼠海馬中Aβ含量的影響與正常組相比,模型組小鼠海馬中Aβ含量明顯增加,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<005);與模型組相比,陽(yáng)性對(duì)照組,《醫(yī)心方》之開心散高、中劑量組,《古今錄驗(yàn)》之定志丸中劑量組,《醫(yī)門方》之開心丸高、中劑量組,《備急千金要方》之定志小丸中劑量組,《千金要方·卷十四》之開心散高、中劑量組具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,各組低劑量均未表現(xiàn)出顯著性差異(圖2)。
36對(duì)各組小鼠海馬中Tau蛋白、pTau蛋白含量的影響與正常組相比,模型組小鼠海馬中Tau蛋白含量明顯增加,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;與模型組相比,
陽(yáng)性對(duì)照組,《醫(yī)心方》之開心散中劑量組,《醫(yī)門方》之開心丸高、中劑量組,《備急千金要方》之定志小丸中劑量組,《千金要方·卷十四》之開心散高、中劑量組均能不同程度升高小鼠海馬中AchE活性,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,各組低劑量均未表現(xiàn)出顯著性差異(表4)。
與正常組相比,模型組小鼠海馬中pTau蛋白含量明顯增加,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;與模型組相比,陽(yáng)性對(duì)照組,《醫(yī)心方》之開心散中劑量組,《醫(yī)門方》之開心丸高、中劑量組,《備急千金要方》之定志小丸高、中劑量組,《千金要方·卷十四》之開心散高、中劑量組均能不同程度降低小鼠海馬中AchE活性,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,各組低劑量均未表現(xiàn)出顯著性差異(表4)。
37對(duì)各組小鼠血清中NTproBNP含量的影響與正常組相比,模型組小鼠血清中NTproBNP含量明顯增加,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<005);與模型組相比,陽(yáng)性對(duì)照組,《醫(yī)心方》之開心散高、中劑量組,《醫(yī)門方》之開心丸高、中劑量組,《備急千金要方》之定志小丸中劑量組,《千金要方·卷十四》之開心散高、中劑量組均能不同程度降低小鼠血清中NTproBNP含量,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,各組低劑量均未表現(xiàn)出顯著性差異(圖3)。
4討論
本實(shí)驗(yàn)采用腹腔注射D半乳糖聯(lián)合亞硝酸鈉模型,D半乳糖可造成急性亞衰老模型,亞硝酸鈉可使全身臟器缺氧導(dǎo)致記憶力下降,在一定程度上模擬了AD的發(fā)病特點(diǎn)[58],較多的與AD相關(guān)的研究均使用了類似模型,該模型需連續(xù)腹腔注射60 d,治療時(shí)連續(xù)給藥35 d,給藥期間持續(xù)腹腔注射造模,避免動(dòng)物自然恢復(fù)。本實(shí)驗(yàn)造模后動(dòng)物的行為學(xué)研究結(jié)果顯示,模型組的逃避潛伏期比正常組明顯增加,而穿越平臺(tái)次數(shù)和目的象限路程百分比明顯減少,并且模型組小鼠普遍出現(xiàn)掉毛、毛色無光澤的衰老現(xiàn)象。給藥35 d后,與模型組相比,各給藥組逃避潛伏期有所減少,穿越平臺(tái)次數(shù)和目的象限路程百分比有所增加。實(shí)驗(yàn)結(jié)果中,各類方低劑量與模型組相比均無顯著性差異,因此不作為重點(diǎn)研究對(duì)象。
AD的發(fā)病機(jī)制非常復(fù)雜,涉及神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)、膽堿能、β淀粉樣蛋白、Tau蛋白、血管因素等多方面。BDNF是神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子家族的一個(gè)重要成員,廣泛分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng),腦內(nèi)BDNF水平下降是AD早期的信號(hào)之一[9];乙酰膽堿(Ach)是中樞膽堿能神經(jīng)系統(tǒng)主要的神經(jīng)遞質(zhì),是維持學(xué)習(xí)記憶正常進(jìn)行的必要條件[10];Aβ的集聚被認(rèn)為是AD發(fā)病的環(huán)節(jié)之一,多種因素均可導(dǎo)致β淀粉樣前體蛋白(APP)的主要代謝途徑失衡而產(chǎn)生不溶性Aβ,通過一系列途徑產(chǎn)生神經(jīng)毒性,從而參與AD的病理[11];以磷酸化Tau蛋白為主要成分的神經(jīng)元纖維纏結(jié)是阿爾茲海默癥主要病理表現(xiàn),同時(shí)也是AD中發(fā)生認(rèn)知和記憶功能障礙的重要原因[12]。NTproBNP是心率衰竭常見的檢測(cè)指標(biāo),研究表明,NTproBNP水平升高可能預(yù)示著認(rèn)知功能下降[13]。
本研究除觀察6種開心散類方對(duì)AD模型動(dòng)物的學(xué)習(xí)記憶能力的影響外,還選取了上述較有代表性的相關(guān)靶蛋白BDNF,Ach,AchE,Aβ,Tau蛋白,pTau蛋白,NTproBNP進(jìn)行了作用機(jī)制的初步研究。結(jié)果表明,6個(gè)類方對(duì)AD模型小鼠相關(guān)靶蛋白均有不同程度的影響,但各有側(cè)重。將相關(guān)靶蛋白指標(biāo)運(yùn)用主成分分析轉(zhuǎn)化為權(quán)重[14],首先用分析軟件得出2個(gè)主成分,求出各個(gè)指標(biāo)在各主成分線性組合中的系數(shù),利用各主成分的方差貢獻(xiàn)率將系數(shù)歸一化,由此得出各個(gè)指標(biāo)所占權(quán)重。結(jié)果顯示,BDNF占007,Ach占019,AchE占008,Aβ占019,Tau蛋白占021,pTau蛋白占005,NTproBNP占020,由此得出Tau蛋白所占權(quán)重最多,因此,開心散類方治療阿爾茨海默病模型小鼠的作用在Tau蛋白方面可能較為突出。
6個(gè)開心散類方對(duì)AD模型動(dòng)物的作用不同,可能與它們的配伍比例不同、發(fā)揮作用的有效成分含量不同有關(guān)?!肚Ы鹨健ぞ硎摹分_心散人參、茯苓、遠(yuǎn)志、石菖蒲的比例為1∶5∶1∶25,其重用茯苓與石菖蒲2味藥材,表現(xiàn)出較明顯的治療AD效果;與之相比,《醫(yī)心方》之開心散和《醫(yī)門方》之開心丸減少了茯苓的配比,治療AD的效果有所減弱。有研究證實(shí)去茯苓開心散對(duì)AD模型動(dòng)物的學(xué)習(xí)記憶能力沒有改善作用或作用減弱[15];而本實(shí)驗(yàn)室前期關(guān)于6個(gè)開心散類方對(duì)抑郁的作用研究中表明《備急千金要方》之定志小丸對(duì)抑郁大鼠的影響最為明顯,《千金要方·卷十四》之開心散在抑郁動(dòng)物模型上未見顯著的治療作用,進(jìn)一步針對(duì)入血成分的研究中表明《備急千金要方》之定志小丸的入血成分中人參和遠(yuǎn)志的有效成分明顯較《千金要方·卷十四》之開心散多,說明人參和遠(yuǎn)志的含量對(duì)于抗抑郁作用的發(fā)揮至關(guān)重要[16]。結(jié)合以上分析,本研究中《千金要方·卷十四》之開心散在AD小鼠模型中的作用最佳,且該方重用茯苓和石菖蒲,提示茯苓和石菖蒲可能是其發(fā)揮治療AD作用的主要因素之一,其進(jìn)一步的作用及機(jī)制,需更深入的研究。
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[責(zé)任編輯馬超一]