补肾壮阳胶囊(WSKY)通过BDNF/ERK/CREB途径介导对精神分裂症长时程记忆的改善作用

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在本研究中,我们着重探讨了WSKY对精神分裂症大鼠模型中与海马相关的长时程空间记忆障碍的影响,结果表明,WSKY可促进分裂症模型大鼠长时程记忆的形成,量效关系呈倒“U”形。同时,为了深入研究WSKY对分裂症长时程记忆作用的分子机制,我们探讨了WSKY对海马神经元中与长时程记忆相关蛋白表达的影响:一、脑源性神经营养因子(BDNF),作为神经营养因子家族中的重要一员,BDNF在大脑中分布广泛,对神经元的生长、发育、分化其着重要作用,BDNF与其高亲和力受体TrKB结合,能显著促进海马神经元LTP,通过影响活性依赖的突触可塑性,在学习和记忆功能的形成和维持中起着举足轻重的作用。二、cAMP反应原件结合蛋白(CREB),作为重要的转录调节因子,CREB的功能表现在生命活动的许多方面,其中与学习记忆分子神经机制相关的功能尤为引人注意,早期研究表明,抑制CREB可以阻断果蝇长时程记忆的形成,反之,促进CREB的表达,则可促进长时程记忆的形成。CREB对长时程记忆的影响与其调节转录的作用密切相关,磷酸化后的CREB可增强多种靶基因的表达,形成新的突触联系,为长时程记忆的形成提供结构基础。同时,在小鼠中观察到,海马区长时程记忆增强是转录依赖性的,可见,CREB作为共价修饰短期过程到转录依赖的长期过程的枢纽,对长时程记忆的形成具有举足轻重的作用。
  在本研究中,WSKY促进了海马神经元BDNF的表达,并上调了CREB的磷酸化,在学习记忆的分子机制中,神经活动导致钙离子内流增加,进而激活胞内的信号转导,MAPK/ERK、CaMIV和PKA等均可激活CREB,而BDNF与其高亲和力受体TrkB结合后,主要通过激活ERK/CREB途径来完成对记忆的促进作用,有研究证明BDNF/ERK/CREB在海马长时程空间记忆的形成具有重要意义。
  第一部分 WSKY对精神分裂症模型大鼠长时程记忆及海马区BDNF表达的影响
  目的:
  1、利用HPLC对WSKY进行初步的有效成分分析和鉴定。
  2、建立精神分裂症大鼠模型。
  3、观察WSKY对精神分裂症模型大鼠长时程记忆能力的影响。
  4、观察WSKY对精神分裂症模型大鼠海马区BDNF表达的影响。
  方法:
  按照前期实验中优化的制作工艺和质量控制方案制作WSKY,并利用HPLC初步分析和鉴定WSKY主要有效成分;将60只体重100±5的未成年雄性SD大鼠随机分为6组:模型组以MK-801(0.05mg/kg)连续腹腔注射14天(1次/天),利用旷场实验、强迫游泳试验以及Morris水迷宫检测检验模型;对照组予以等量生理盐水;WSKY处理组在腹腔注射MK-801前2h给予WS KY口服,分为:WSKY25+MK-801组,WSKY100+MK-801组,WSKY250+MK-801组和WSKY500+MK-801组(mg/kg,W/W),口服给药14天。在9-14天,利用Morris水迷宫实验测查WSKY对大鼠长时程记忆的影响,记录指标包括定位航行实验中的逃逸时间和游泳速度,以及巡航试验中穿越原平台位置的次数和在目标象限停留时间;在行为学结束后,以免疫组织化学法检测WSKY对大鼠海马中BDNF表达的影响。
  结果:
  1、HPLC分析和鉴定:经过工艺改良和质量控制,WSKY的稳定性符合后期实验的要求,其主要成分包括:淫羊藿苷、党参炔苷、黄芪总皂苷、桂皮醛、橙皮苷、乌头碱等物质。
  2、旷场实验结果:末次MK-801腹腔注射30分钟后,模型组和对照组在旷场实验中自发活动总路程无显著性差异(P>0.05),模型组与正常对照组无显著性差异(P>0.05)。
  3、强迫游泳试验结果:末次MK-801腹腔注射30分钟后,和对照组相比,模型组不动时间显著延长(P<0.05)。
  4、Morris水迷宫检测结果:(1) MK-801腹腔注射2周后,模型组和对照相比,两组大鼠游泳速度无显著性差异(P>0.05),定位航行实验期间模型组逃逸时间较对照组明显延长(F1,23=502.759,P<0.001),随着训练次数增加,模型组的逃逸时间亦可以逐渐缩短(F4,115=37.14,P<0.01)。(2)定位航行期间,处理组与对照组及模型组相比,游泳速度均无明显差异(P>0.05);WSKY25+MK-801,WSKY100+MK-801,WSKY250+MK-801三组训练期逃逸时间较模型组显著缩短(WSKY25+MK-801组,F1,27=10.248, P<0.05; WSKY100+MK-801组,F1,27=206.159,P<0.01;WSKY+MK-801组,F1,27=273.908,P<0.01,分别和模型组相比),而WSKY500+MK-801处理组,逃逸时间与模型组无明显差异。(3)巡航试验中,和模型组相比,WSKY100+MK-801组和WS KY250+MK-801组在目标象限停留时间显著延长(WSKY100+MK-801组:29.1±4.9vs.模型组:21.5±2.5,p=0.039,p<0.05;WSKY250+MK-801组:32.31±3.65vs.模型组:21.5±2.5,p=0.002,p<0.01),而仅有WSKY250+MK-801组穿越平台区域的次数增加(WSKY250+MK-801:2.33±0.58vs.模型组:0.67±0.58,p<0.01)。
  5、免疫组化:与对照组相比,模型组海马CA1区(p<0.01)及DG(p<0.01)BDNF表达明显下降;和模型组相比,WSKY250+MK-801组DG区BDNF表达量显著增加(p<0.01),而CA1区有上升趋势,但无显著性差异(P>0.05)。
  结论:
  1、WSKY的稳定性符合后期实验的要求,主要成分分析为后期实验药理机制的探究提供基础。
  2、利用低剂量MK-801(0.05mg/Kg)连续腹腔注射14天使大鼠自主活动未见明显增加,阴性症状明显,运动功能未受损,而长时程空间记忆明显受损,说明该谷氨酸能低下的精神分裂症认知损害模型有效。
  3、经不同剂量WSKY处理后,大鼠运动功能未受影响,部分剂量组模型大鼠长时程记忆改善,量效关系呈倒“U”形。
  4、促进海马DG区中神经元BDNF的表达,是WSKY改善长时程记忆的可能的分子机制之一。
  第二部分 WSKY对海马神经元BDNF及其信号转导途径的影响
  目的:
  1、利用WSKY含药血清处理大鼠海马神经元,探讨WSKY对海马神经元中BDNF/ERK/CREB信号通路的影响。
  2、观察WSKY对正常未成年大鼠海马区BDNF/ERK/CREB信号转导途径的影响。
  方法:
  体外部分:(1)取16-18天的SD胎鼠海马,进行海马神经元的培养、纯化和鉴定。(2)以WSKY250mg/Kg口服给药未成年大鼠,2次/日,5次给药后1h,麻醉后腹主动脉取血,静置,离心取血清,灭活,过滤除菌后,-80℃冻存备用。(3)实验分组:5%空白血清组、10%空白血清组、15%空白血清组,5%含药血清组、10%含药血清组、15%含药血清组,空白对照组(无血清培养)。(4) WesternBlotting法检测海马神经元proBDNF、BDNF、ERK1/2、pERK1/2、CREB、pCREB的蛋白表达变化,并分析PKA抑制剂H-89以及MEK抑制剂U-0126处理细胞后,ERK及CREB的活性及表达的情况。
  体内部分:(1)18只未成年健康SD大鼠随机分为WSKY处理组(分别予以WSKY100mg/kg、250mg/kg)和对照组(予以等量生理盐水)口服给药2周,1次/日,末次给药后2h取大鼠海马,WesternBlotting法检测海马区BDNF、ERK1/2、pERK1/2、CREB、pCREB等的表达变化。
  结果:
  体外试验结果:(1)和对照组相比,各血清组均明显增加了proBDNF(p<0.01)和matureBDNF(p<0.01)的表达;和各浓度空白血清组相比,WSKY含药血清组对proBDNF的表达无显著性差异(P>0.05),但对BDNF的表达有显著的促进作用(p<0.01)。(2)与对照组相比,WSKY含药血清对ERK(P>0.05)和CREB(P>0.05)的表达无明显影响,但是WSKY含药血清处理与磷酸化ERK1/2(p<0.01)和磷酸化CREB(p<0.01)的表达增加具有显著性相关。且这种促进作用能够被MEK抑制剂U-0126的预处理所完全阻断(p<0.01),而PKA抑制剂H-89则无完全阻断作用(P>0.05)。
  体内实验结果:WSKY100组与WSKY250组大鼠海马区proBDNF表达明显增加(p<0.01),同时促进磷酸化ERK(p<0.01)和磷酸化CREB(p<0.01)表达水平的增加。
  结论:
  WSKY能促进海马神经元中BDNF的表达,WSKY对分裂症大鼠长时程记忆的改善作用,可能与促进BDNF的表达以及激活BDNF/ERK/CREB信号转导途径有关。
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