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脑血管疾病多发于中老年人,其中缺血性脑血管病(ischemic cerebrovascular disease,ICVD)发病率最高。快速恢复脑组织的血氧供应是治疗的主要原则,而二次的再灌注损伤不可避免,由此导致的脑缺血再灌注损伤(cerebral ischemia reperfusion injury,CI/RI)成为医疗救治亟待解决的重大难题。由于CI/RI的病理生理机制过程复杂,病因多样,迄今尚无明确认识,再灌注引起神经损伤尚缺乏有效的治疗方法。因此,积极开发针对CI/RI神经保护剂对患者脑组织受损的恢复具有重要的临床价值。
太白楤木总皂苷(total saponins extracted from Aralia taibaiensis,sAT)是五加科楤木属植物太白楤木(Aralia taibaiensis)的主要活性成分。已有研究发现,sAT具有抗炎、抗氧化、降血脂、降血糖等“多靶点效应”,并可透过血-脑屏障发挥多种生物学作用,显示出对治疗ICVD有益的作用,但具体机制不明。由于炎症、氧化应激等因素在CI/RI引起的脑组织损伤中扮演重要角色,抗炎、抑制氧化应激反应能够有效控制CI/RI导致的损伤,也是目前减轻多脏器缺血再灌注损伤的重要机制,因此,我们设想sAT很可能对CI/RI具有较好的神经保护作用,有必要对其进行深入研究。
目的:通过建立小鼠(MCAO/R)模型和BV2细胞(OGD/R)模型来评价sAT的神经保护作用,从整体动物和细胞分子水平考察sAT对CI/RI的保护作用及潜在机制,以期为寻找新的中药神经保护剂提供实验依据。
方法:第一部分:太白楤木总皂苷对小鼠(MCAO/R)模型的脑保护作用研究建立大脑中动脉栓塞(MCAO/R)小鼠模型,通过神经行为学实验观察对小鼠运动功能;TTC染色法测定脑组织梗死灶变化;试剂盒测定脑组织匀浆中超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活性和丙二醛(MDA)含量;ELISA法测定脑组织中肿瘤坏死因子(TNF-α)、白介素-1β(IL-1β)和细胞间粘附因子(ICAM-1)炎症因子含量;WB法测定脑组织中胞核NF-κB蛋白及胞质NF-κB、I-κBα及pI-κBα蛋白表达变化。
第二部分:太白楤木总皂苷对(OGD/R)模型下BV2细胞保护作用的研究在常氧及氧糖剥夺/复氧(OGD/R)的条件下培养小胶质细胞(BV2),给予太白楤木总皂苷进行预处理,采用CCK-8试剂盒测定BV2的存活率;AnnexinV-FITC/PI双标记流式细胞仪测定BV2凋亡率;LDH试剂盒检测细胞毒性的大小;ELISA法测定BV2细胞中TNF-α、IL-1β、ICAM-1等炎性因子含量;WB法检测BV2细胞中TLR4、NF-κB等蛋白表达情况。
结果:第一部分:太白楤木总皂苷对小鼠(MCAO/R)模型的脑保护作用研究1.行为学实验结果显示,与Sham组相比,Model组小鼠评分较高(P<0.01),差异有统计学意义;与Model组相比,给予阳性药物及sAT预处理后,评分均明显降低(P<0.05),差异有统计学意义。TTC染色结果显示,与Sham组相比,Model组小鼠的脑梗死体积增大(P<0.01),差异有统计学意义;与Model组相比,给予阳性药物及sAT预处理后,脑梗死体积均明显减少(P<0.01),差异有统计学意义。
2.抗氧化活性结果显示,与Sham组相比,Model组的SOD、GSH-Px活性明显下降(P<0.01),而MDA含量明显增高(P<0.01),差异有统计学意义;与Model组相比,给予阳性药物及sAT预处理后,SOD、GSH-Px活性均有所升高(P<0.05),而MDA含量明显减少(P<0.05),差异有统计学意义。
3.ELISA法结果显示,与Sham组相比,Model组小鼠的TNF-α、IL-1β和ICAM-1含量明显上升(P<0.01),差异有统计学意义;与Model组相比,给予阳性药物和sAT预处理后,TNF-α、IL-1β和ICAM-1含量均下降(P<0.05,P<0.01),差异有统计学意义。
4.WB法结果显示,与Sham组相比,Model组小鼠脑组织中胞浆pI-κBα蛋白增多,胞浆中的NF-κB含量减少,而胞核中的NF-κB明显增加(P<0.01),差异有统计学意义;与Model组相比,给予阳性药物及sAT预处理后,胞核中NF-κB表达下降,I-?Bα磷酸化水平提高,I-?Bα含量降低,I-?Bα与NF-κB解离,NF-κB核转位显著提高(P<0.05),差异有统计学意义。
第二部分:太白楤木总皂苷对(OGD/R)模型下BV2细胞保护作用的研究1.CCK-8结果显示,与control组相比,OGD/R组中的BV2细胞活性明显下降(P<0.01),差异有统计学意义;与OGD/R组相比,在加入sAT进行预处理,BV2的活性显著增加(P<0.05),差异有统计学意义。LDH试剂盒结果显示,与control组相比,OGD/R组中LDH的释放量显著上升(P<0.01),与OGD/R组相比,在进行sAT预处理后,LDH的释放量明显下降(P<0.05),差异有统计学意义。
2.流式细胞仪结果显示,与control相比,OGD/R组的BV2细胞凋亡率显著增加(P<0.01);与OGD/R组相比,在给予sAT预处理后,BV2细胞凋亡率明显降低,其中高浓度尤为明显(P<0.01),差异有统计学意义。
3.ELISA法结果显示,与control组相比,OGD/R组中TNF-α、IL-1β及ICAM-1炎症因子显著上升(P<0.01),差异有统计学意义;与OGD/R组相比,在给予sAT预处理后,TNF-α、IL-1β和ICAM-1炎症因子含量的均明显降低(P<0.05,P<0.01),差异有统计学意义。
4.WB法结果显示,与control相比,OGD/R组中TLR4、NF-κB蛋白表达均明显升高(P<0.01),差异有统计学意义;与OGD/R组相比;在给予sAT预处理后,TLR4、NF-κB蛋白表达均显著降低(P<0.05),差异有统计学意义。
结论:通过建立小鼠(MCAO/R)模型和细胞(OGD/R)模型评价sAT对CI/RI的保护作用,发现sAT可减少炎性因子释放、改善氧化应激损伤及降低细胞凋亡作用,并缓解CI/RI受损情况,改善大脑生理功能,对CI/RI具有较好的中枢神经保护作用,其内在机制可能通过抑制TLR4/NF-κB信号通路激活有关。
太白楤木总皂苷(total saponins extracted from Aralia taibaiensis,sAT)是五加科楤木属植物太白楤木(Aralia taibaiensis)的主要活性成分。已有研究发现,sAT具有抗炎、抗氧化、降血脂、降血糖等“多靶点效应”,并可透过血-脑屏障发挥多种生物学作用,显示出对治疗ICVD有益的作用,但具体机制不明。由于炎症、氧化应激等因素在CI/RI引起的脑组织损伤中扮演重要角色,抗炎、抑制氧化应激反应能够有效控制CI/RI导致的损伤,也是目前减轻多脏器缺血再灌注损伤的重要机制,因此,我们设想sAT很可能对CI/RI具有较好的神经保护作用,有必要对其进行深入研究。
目的:通过建立小鼠(MCAO/R)模型和BV2细胞(OGD/R)模型来评价sAT的神经保护作用,从整体动物和细胞分子水平考察sAT对CI/RI的保护作用及潜在机制,以期为寻找新的中药神经保护剂提供实验依据。
方法:第一部分:太白楤木总皂苷对小鼠(MCAO/R)模型的脑保护作用研究建立大脑中动脉栓塞(MCAO/R)小鼠模型,通过神经行为学实验观察对小鼠运动功能;TTC染色法测定脑组织梗死灶变化;试剂盒测定脑组织匀浆中超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活性和丙二醛(MDA)含量;ELISA法测定脑组织中肿瘤坏死因子(TNF-α)、白介素-1β(IL-1β)和细胞间粘附因子(ICAM-1)炎症因子含量;WB法测定脑组织中胞核NF-κB蛋白及胞质NF-κB、I-κBα及pI-κBα蛋白表达变化。
第二部分:太白楤木总皂苷对(OGD/R)模型下BV2细胞保护作用的研究在常氧及氧糖剥夺/复氧(OGD/R)的条件下培养小胶质细胞(BV2),给予太白楤木总皂苷进行预处理,采用CCK-8试剂盒测定BV2的存活率;AnnexinV-FITC/PI双标记流式细胞仪测定BV2凋亡率;LDH试剂盒检测细胞毒性的大小;ELISA法测定BV2细胞中TNF-α、IL-1β、ICAM-1等炎性因子含量;WB法检测BV2细胞中TLR4、NF-κB等蛋白表达情况。
结果:第一部分:太白楤木总皂苷对小鼠(MCAO/R)模型的脑保护作用研究1.行为学实验结果显示,与Sham组相比,Model组小鼠评分较高(P<0.01),差异有统计学意义;与Model组相比,给予阳性药物及sAT预处理后,评分均明显降低(P<0.05),差异有统计学意义。TTC染色结果显示,与Sham组相比,Model组小鼠的脑梗死体积增大(P<0.01),差异有统计学意义;与Model组相比,给予阳性药物及sAT预处理后,脑梗死体积均明显减少(P<0.01),差异有统计学意义。
2.抗氧化活性结果显示,与Sham组相比,Model组的SOD、GSH-Px活性明显下降(P<0.01),而MDA含量明显增高(P<0.01),差异有统计学意义;与Model组相比,给予阳性药物及sAT预处理后,SOD、GSH-Px活性均有所升高(P<0.05),而MDA含量明显减少(P<0.05),差异有统计学意义。
3.ELISA法结果显示,与Sham组相比,Model组小鼠的TNF-α、IL-1β和ICAM-1含量明显上升(P<0.01),差异有统计学意义;与Model组相比,给予阳性药物和sAT预处理后,TNF-α、IL-1β和ICAM-1含量均下降(P<0.05,P<0.01),差异有统计学意义。
4.WB法结果显示,与Sham组相比,Model组小鼠脑组织中胞浆pI-κBα蛋白增多,胞浆中的NF-κB含量减少,而胞核中的NF-κB明显增加(P<0.01),差异有统计学意义;与Model组相比,给予阳性药物及sAT预处理后,胞核中NF-κB表达下降,I-?Bα磷酸化水平提高,I-?Bα含量降低,I-?Bα与NF-κB解离,NF-κB核转位显著提高(P<0.05),差异有统计学意义。
第二部分:太白楤木总皂苷对(OGD/R)模型下BV2细胞保护作用的研究1.CCK-8结果显示,与control组相比,OGD/R组中的BV2细胞活性明显下降(P<0.01),差异有统计学意义;与OGD/R组相比,在加入sAT进行预处理,BV2的活性显著增加(P<0.05),差异有统计学意义。LDH试剂盒结果显示,与control组相比,OGD/R组中LDH的释放量显著上升(P<0.01),与OGD/R组相比,在进行sAT预处理后,LDH的释放量明显下降(P<0.05),差异有统计学意义。
2.流式细胞仪结果显示,与control相比,OGD/R组的BV2细胞凋亡率显著增加(P<0.01);与OGD/R组相比,在给予sAT预处理后,BV2细胞凋亡率明显降低,其中高浓度尤为明显(P<0.01),差异有统计学意义。
3.ELISA法结果显示,与control组相比,OGD/R组中TNF-α、IL-1β及ICAM-1炎症因子显著上升(P<0.01),差异有统计学意义;与OGD/R组相比,在给予sAT预处理后,TNF-α、IL-1β和ICAM-1炎症因子含量的均明显降低(P<0.05,P<0.01),差异有统计学意义。
4.WB法结果显示,与control相比,OGD/R组中TLR4、NF-κB蛋白表达均明显升高(P<0.01),差异有统计学意义;与OGD/R组相比;在给予sAT预处理后,TLR4、NF-κB蛋白表达均显著降低(P<0.05),差异有统计学意义。
结论:通过建立小鼠(MCAO/R)模型和细胞(OGD/R)模型评价sAT对CI/RI的保护作用,发现sAT可减少炎性因子释放、改善氧化应激损伤及降低细胞凋亡作用,并缓解CI/RI受损情况,改善大脑生理功能,对CI/RI具有较好的中枢神经保护作用,其内在机制可能通过抑制TLR4/NF-κB信号通路激活有关。