柏木精油的抗焦虑功效及其机理研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:wuhaoxin1987
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柏科(Cupressaceae)植物在全球各地广泛分布,生物资源巨大。该类植物虽然具有较高的生态和经济效益,但在疏林和采伐过程中会产生许多植物废弃材料,导致其资源综合利用率下降。柏木精油是指从柏科类植物中提取得到的可挥发性物质的总称,在生活生产中具有广泛应用。焦虑是许多精神类疾病的主要症状,在当今社会普遍存在。研究表明,柏木精油中的倍半萜醇类化合物(如柏木醇)具有调节自主神经系统活性的作用,但关于柏木精油以及柏木醇等物质在抗焦虑方面的评价及其机制尚缺乏科学的研究。因此,明确柏木精油的抗焦虑作用对于其资源的进一步开发利用以及提高植物原料的附加值具有重要意义。本研究比较了四种不同来源的柏木精油,从中筛选出柏木醇和柏木烯含量较高的精油样品作为实验材料。运用高架十字迷宫(Elevated plus maze,EPM)和明暗箱(Light-dark box,LDB)动物焦虑模型评价了该精油在嗅闻和腹腔注射两种摄入途径下分别对雄性和雌性小鼠(不同周龄)的抗焦虑作用,并确定了该精油中发挥抗焦虑作用的主要活性物质。随后,从行为学和神经递质以及信号传导方面深入探讨了主要活性物质的抗焦虑作用机制。主要研究结果如下:(1)本研究收集了来源于中国柏木(Cupressus funebris Endlicher)、弗吉尼亚柏(Juniperus virginiana L.)以及德克萨斯柏(Juniperus mexicana Schiede)木材部位的精油以及一种来源于弗吉尼亚柏叶片部位的精油。气相色谱-质谱(Gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)分析结果表明,三种木材类精油均以倍半萜醇(α-柏木醇)和倍半萜烯(α-柏木烯、顺-罗汉柏烯)为主,弗吉尼亚柏木精油(Eastern red cedarwood oil,CWO)中α-柏木醇的含量最高(24.58%)。叶片类精油则以单萜醇(4-萜品烯醇)、单萜烯(桧烯、γ-萜品烯和β-月桂烯)以及酯类化合物(乙酸冰片酯)为主。(2)嗅闻CWO和柏木醇减少了小鼠在模型中的焦虑行为,嗅闻柏木烯则无明显作用。运用气相色谱-火焰离子检测器(Gas chromatography-flame ionization detector,GC-FID)结合外标法,对CWO中的柏木醇和柏木烯进行定量分析,二者在该精油中的含量分别为218.20 mg/mL和242.12mg/mL。运用EPM和LDB模型评价了嗅闻方式下CWO对小鼠的抗焦虑作用。结果表明,嗅闻CWO(2.5%,w/w)显著提高了雄性小鼠在EPM测试中开放臂的进入次数百分比和停留时间百分比,在LDB模型中无明显作用;嗅闻1%和7.5%浓度的CWO分别提高了雌性小鼠进入开放臂的时间百分比和在明箱的停留时间百分比;此外,嗅闻CWO对小鼠在两个模型中的移动距离无明显影响。随后,探讨了嗅闻CWO中的主要物质柏木烯和柏木醇的抗焦虑效果。结果表明,嗅闻柏木烯对雄性和雌性小鼠均无明显的抗焦虑作用;且未影响小鼠在模型中的移动距离。嗅闻柏木醇显著增加了雄性和雌性小鼠在LDB明箱中的停留时间百分比。(3)腹腔注射CWO和柏木醇具有抗焦虑作用,柏木烯则无抗焦虑作用;柏木醇的抗焦虑作用具有一定的性别差异性,雌性小鼠对柏木醇诱导的抗焦虑作用的响应度相对较低。运用EPM和LDB探讨了腹腔注射CWO以及柏木烯和柏木醇分别对小鼠的抗焦虑作用。结果表明,腹腔注射CWO对雄性小鼠在EPM中产生抗焦虑作用;在LDB中对雌性小鼠产生抗焦虑作用。与嗅闻方式下柏木烯的抗焦虑实验结果相似,腹腔注射柏木烯对雄性和雌性小鼠的抗焦虑作用十分有限。腹腔注射柏木醇对小鼠在两个模型中均产生了显著的抗焦虑效果,其中对雄性小鼠产生显著抗焦虑作用的剂量为400-1600 mg/kg;而雌性小鼠则为1200-1600 mg/kg。(4)柏木醇通过5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)或多巴胺(Dopamine,DA)神经递质系统发挥抗焦虑作用,是CWO的主要活性物质。运用液相色谱-电化学检测器(Liquid chromatography-electrochemical detector,LC-ECD)测定了腹腔注射CWO和柏木醇处理小鼠在行为学结束后小鼠脑部神经递质及其代谢产物的水平。结果表明,柏木醇显著促进了小鼠脑中5-HT的合成和DA的分解。(5)腹腔注射柏木醇对雄性小鼠无显著的镇静催眠作用。运用戊巴比妥钠睡眠实验评价了柏木醇的镇静催眠效果,结果表明,与对照组相比,地西泮(Diazepam,DZP,2 mg/kg)显著缩短了小鼠的睡眠潜伏期,并显著延长了小鼠的睡眠时间;柏木醇(1200 mg/kg)也显著缩短了小鼠的睡眠潜伏期,但效果略低于DZP;同时,柏木醇还显著缩短了小鼠的睡眠时间。(6)多巴胺系统,尤其是D1受体通路,在柏木醇的抗焦虑作用中发挥重要作用。建立了由神经递质受体拮抗剂诱导的动物焦虑模型。WAY100635(5-HT1A受体拮抗剂)、氟马西尼(GABAA受体拮抗剂)以及舒必利(多巴胺D2/D3受体拮抗剂)均对柏木醇的抗焦虑效果无明显拮抗作用。SCH23390(D1受体拮抗剂,0.125 mg/kg)在EPM和LDB行为学测试中对柏木醇的抗焦虑效果产生显著的拮抗作用。随后,运用高效液相色谱-荧光检测器(High-performance liquid chromatography-fluorescence detector,HPLC-FLD)测定了腹腔注射柏木醇以及SCH23390对小鼠各脑区神经递质含量的影响。柏木醇(1200 mg/kg)显著降低了海马体、纹状体和下丘脑区域中DA和去甲肾上腺素(Norepinephrine,NE)的含量,而5-HT含量无显著变化。SCH23390显著降低了小鼠海马体和下丘脑中DA和5-HT的含量;柏木醇和SCH23390联合处理则进一步降低了下丘脑中DA和5-HT的含量。
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