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铝是一种蓄积性强神经毒物,可通过改变海马脑区氧化应激水平、炎性反应、β样淀粉蛋白(Aβ)表达、树突棘密度导致人或其他模型动物认知功能障碍,且目前尚无有效的治疗手段。贯叶连翘提取物(Hypericum perforatum extract,HP)是一种天然植物药物,具有抗氧化、抗炎症反应、调节Aβ生成和维持树突棘稳定的药理作用。HP对中枢神经系统的保护机制和药理作用均与铝神经毒理机制相拮抗,故推测HP可保护铝暴露大鼠神经系统免受铝毒危害。为探讨HP对AlCl3暴露大鼠海马脑区的保护作用及机制,本研究选用8周龄雄性Wistar大鼠120只,随机分为空白组(C组)、染铝组(Al组:按150mg/kg的剂量灌胃给予AlCl390d);HP干预组(Al+HP组:按150mg/kg的剂量灌胃给予AlCl3 90d;给予AlCl3 30d后,按300mg/kg的剂量灌胃给予HP 60d)和HP对照组(HP组:按300mg/kg的剂量灌胃给予HP 60d)。给药结束后,通过Morris水迷宫和旷场行为试验,探究HP对AlCl3暴露大鼠认知功能的影响;通过对大鼠体重和脑组织质量的称量及海马铝含量的检测,探究HP对AlCl3暴露大鼠脑体系数的影响;通过检测海马脑区ROS、GSH、MDA、8-OHdG和羰基含量,SOD活性,Nrf2核蛋白和总蛋白表达以及OH-1、GCLC和NQO1 mRNA表达,观测海马脑区超微结构,探究HP对AlCl3暴露大鼠海马脑区氧化应激和Nrf2信号的影响;通过检测海马脑区MHC II和GFAP蛋白表达,IL-6和TNF-α含量,NF-κB核蛋白和总蛋白表达以及IL-6和TNF-αmRNA表达,探究HP对AlCl3暴露大鼠海马脑区炎症反应和NF-κB信号的影响;通过检测海马脑区Aβ42含量,淀粉样斑块生成状况以及APP、ADAM9、ADAM10、ADAM17、BACE1、PS1和PS2 mRNA表达,探究HP对AlCl3暴露大鼠海马脑区Aβ及其相关生成因子影响;通过检测海马脑区树突棘密度、BDNF蛋白表达和F-actin/G-actin蛋白比率,探究HP对AlCl3暴露大鼠海马脑区树突棘密度及其调节因子的影响。试验结果:(1)Morris水迷宫试验显示,Al组到达平台时间显著高于C组(p<0.05),目标象限滞留时间和穿越平台位置次数量显著低于C组(p<0.01);旷场探索试验显示,Al组穿越方格个数和站立次数均显著低于C组(p<0.05),说明AlCl3可导致大鼠认知功能障碍,铝神经毒性损伤大鼠模型建立成功。HP干预后,Morris水迷宫试验显示,Al+HP组到达平台时间显著低于Al组(p<0.05),目标象限滞留时间和穿越平台位置次数量显著高于Al组;旷场探索试验显示,Al+HP组穿越方格个数和站立次数均显著高于Al组(p<0.05),表明HP可有效缓解AlCl3所致大鼠神经毒性损伤。(2)体重、脑体系数和海马铝含量检测显示,各组间大鼠体重和脑体系数无显著差异(p>0.05);Al组海马铝含量显著高于C组(p<0.01),Al+HP组海马铝含量低于Al组(p<0.05),表明HP可降低铝暴露大鼠海马铝含量。(3)氧化应激标志物检测显示,Al组大鼠海马脑区中ROS、羰基、8-OHd G和MDA含量显著高于C组(p<0.01),GSH含量和SOD活性显著低于C组(p<0.01);而Al+HP组ROS、羰基、8-OHd G和MDA含量显著低于Al组(p<0.05),GSH含量和SOD活性显著高于Al组(p<0.05),表明HP可缓解AlCl3致大鼠海马脑区氧化损伤。透射电镜观察显示,C组海马脑区神经细胞胞质均匀,核膜完整,核质均匀,线粒体数量较多,线粒体膜结构完整,线粒体脊结构清晰;Al组海马脑区神经细胞出现核膜不完整,核质溶解,线粒体膨胀,脊结构模糊不清,甚至出现空泡化现象;Al+HP组和HP与C组相似,无显著病理变化,表明HP可缓解AlCl3致大鼠海马脑区超微结构损伤。Nrf2信号检测显示,Al组和Al+HP组Nrf2核蛋白和总蛋白表达均显著高于C组(p<0.05),OH-1 mRNA、GCLC mRNA和NQO1 mRNA表达均显著高于C组(p<0.05);而Al+HP组Nrf2核蛋白和总蛋白表达均显著高于Al组(p<0.01),OH-1 mRNA、GCLC mRNA和NQO1 mRNA表达均显著高于Al组(p<0.01),表明HP可激活Nrf2信号缓解AlCl3致海马脑区氧化应激。(4)胶质细胞激活标志物和促炎性因子检测显示,Al组MHC II和GFAP蛋白表达以及IL-6和TNF-α含量均显著高于C组(p<0.01),Al+HP组MHC II和GFAP蛋白表达以及IL-6和TNF-α含量均显著低于Al组(p<0.01),表明HP可缓解AlCl3致大鼠海马脑区炎性反应。NF-κB信号检测显示,Al组NF-κB核蛋白和总蛋白表达以及IL-6和TNF-αmRNA表达均显著高于C组(p<0.01),Al+HP组NF-κB核蛋白和总蛋白表达以及IL-6和TNF-αmRNA表达均低于Al组(p<0.05),表明HP可抑制NF-κB信号缓解AlCl3致海马脑区炎症反应(5)Aβ42含量检测显示,Al组海马脑区Aβ42含量显著高于C组(p<0.01),而Al+HP组海马脑区Aβ42含量显著高于C组(p<0.01)。另外,刚果红染色观测显示,Al组海马脑区可见大量红色淀粉样斑块,而HP+Al组红色淀粉样斑块极少,表明HP可缓解AlCl3致大鼠海马脑区Aβ生成增多。APP及其相关水解酶检测显示,Al组海马脑区APP,BACE1,PS1和PS2 mRNA表达显著高于C组(p<0.01),ADAM9、ADAM10和ADAM17 mRNA表达显著低于C组(p<0.01);而Al+HP组海马脑区APP、BACE1、PS1和PS2 mRNA表达低于Al组(p<0.01),Al+HP组ADAM9、ADAM10和ADAM17 mRNA表达高于Al组(p<0.05),表明HP可抑制APP mRNA表达并改变其水解途径缓解AlCl3致大鼠海马Aβ生成增加。(6)树突棘密度检测显示,Al组DG区、CA1区以及CA3区低于C组(p<0.05),Al+HP组DG区、CA1区以及CA3区高于Al组(p<0.05),表明HP缓解AlCl3所致的大鼠海马脑区树突棘密度降低。BDNF蛋白表达和F-actin/G-actin蛋白比率检测显示,Al组BDNF蛋白表达和F-actin/G-actin蛋白比率显著低于C组(p<0.01);而Al+HP组BDNF蛋白表达和F-actin/G-actin蛋白比率高于Al组(p<0.05),表明HP通过增加BDNF蛋白表达和F-actin/G-actin蛋白比率以缓解AlCl3所致的大鼠海马脑区树突棘密度降低。上述结果证实,HP可通过缓解AlCl3暴露大鼠海马脑区氧化应激水平、炎性反应、Aβ生成增多和树突棘丢失,保护海马脑区免受铝的神经毒性损伤。