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目的:作为老年性痴呆的主要类型,阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种进行性中枢神经系统退行性疾病,其主要临床表现为记忆减退、认知障碍、人格改变等,常发生于老年和老年前期。主要病理特征为大脑萎缩、脑组织内出现老年斑(senile plaque,SP)、脑血管沉淀物、神经元纤维缠结(neurofibrillary tangle,NFT)和神经元的丢失。随着人类平均寿命的延长,世界人口老龄化的加快,AD的发病率也在增加。在发达国家,AD己成为继心脏病、癌症、脑卒中之后第4位的致死性疾病。但由于其病因及发病机制不清,目前尚缺乏肯定有效的治疗手段。研究AD的病因及发病机制,寻找有效的预防和治疗AD的药物,已成为世界医学界的研究热点。研究发现AD患者脑内细胞外沉积的凝聚态的β淀粉样肽(β-amyloid peptide,Aβ)是老年斑的一种重要组成成分,β淀粉样肽是由40~42个氨基酸组成的肽链,具有神经毒性,可引起动物学习记忆减退和认知功能障碍,还可出现神经退化和死亡。而且研究发现Aβ中第25~35这11个氨基酸组成的肽链Aβ25-35的凝聚态比溶解态具有更强的神经毒性。
蒺藜为蒺藜科(Zygophylaccac)蒺藜属(Tribulus)植物蒺藜(Tribulus terrestris L.)的干燥成熟果实,具有平肝解郁、明目、止痒等功效。蒺藜皂苷(Gross saponin from Tribulusterrestris L.,GSTT)是蒺藜果实中提取的甾体皂苷的总称,现代研究证明,蒺藜皂苷具有治疗心脑血管疾病、增强性功能、清除自由基等作用,同时有研究表明蒺藜皂苷对D-半乳糖所致的小鼠亚急性衰老模型的体重减轻、脾脏及胸腺萎缩有抑制作用,并可降低其胆固醇及血糖水平,延长小鼠的游泳时间。蒺藜皂苷对Aβ25-35所导致阿尔茨海默病是否有保护作用目前尚未见报道。本实验拟采用小鼠侧脑室一次性注射β淀粉样肽(β-amyloid peptide,Aβ25-35)3nmol诱发Aβ25-35在脑内的沉积,造成AD小鼠模型。采用Morris水迷宫和程控避暗箱实验考察小鼠空间辨别能力和学习记忆能力,通过测定小鼠脑组织过氧化氢(hydrogen dioxide,H2O2)、过氧化氢酶(catalase,CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)、一氧化氮(nitrogen monoxidum,NO)和一氧化氮合酶(nitricoxide synthase,NOS)等生化指标,观察小鼠脑组织病理学变化,从而研究蒺藜皂苷对Aβ25-35所致痴呆模型小鼠学习记忆的改善作用及其可能机制。
方法:昆明种♂小鼠75只,随机为5组,分别为生理盐水对照组(正常对照组,control group);β-淀粉样肽(模型组,model group);GSTT各治疗组(GSTT group): GSTT 50mg.kg-1组、GSTT 150mg·kg-1组和GSTT 450mg·kg-1组。模型组和GSTT各治疗组于小鼠右侧脑室一次性注射A β25-353.0μ L(3nmol),正常对照组注入等量生理盐水。于造模后1h给药,GSTT各治疗组腹腔注射(ip)相应剂量的GSTT(0.1mL·10g-1);正常对照组及模型组ip 0.1mL·10g-1生理盐水(NS),每天1次,共14d。
d8~d13进行学习记忆行为学实验,观察蒺藜皂苷对小鼠侧脑室注射A β 25-35所造成的学习记忆障碍的改善作用。行为学实验均在上午8:30分开始。d8给药后1h进行避暗实验训练,24h后以同样的方法进行测试,记录动物进入暗室的潜伏期以及3min内错误次数。d10给药后1h开始水迷宫实验,每只动物每天训练四次,每次从不同的象限入水,每次训练120s,连续训练4d,记录小鼠寻找站台的潜伏期、120s内游泳路径的长度及寻找平台所采取的策略(包括随机式、边缘式、趋向式和直线式)。
d14给药后1h将小鼠迅速断头处死,取脑,制成1O%脑匀浆,然后将制备好的脑匀浆以3000r.min-1离心10min,取上清液适量,按照试剂盒说明书分别测定过氧化氢(H2O2)的含量、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活力,一氧化氮(NO)含量、一氧化氮合酶(NOS)和诱导型一氧化氮合酶(iNOS)活力,采用考马斯亮兰法测定脑组织蛋白含量。
另取昆明种♂小鼠50只,随机为5组,分组、造模、给药同前,d14给药后1h将小鼠快速断头取脑,采用常规HE染色及铀.铅染色并制备切片,分别在光镜和电镜下观察小鼠海马、皮质区的病理变化。
结果:
1避暗实验中,蒺藜皂苷对Aβ25-35所致小鼠学习记忆障碍的影响结果显示:一次性侧脑室注射Aβ25-35可造成小鼠记忆障碍,模型组与正常对照组相比较小鼠进入暗室的潜伏期缩短,错误次数增加,且均有显著性差异(P<0.01);蒺藜皂苷(50,150,450mg.kg-1)可不同程度的对抗Aβ25-35所致小鼠记忆障碍。 2 Morris水迷宫实验中,蒺藜皂苷对Aβ25-35所致小鼠探索行为障碍的影响结果显示:Aβ25-35造成了小鼠空间学习记忆能力的障碍,模型组与正常对照组相比潜伏期、游泳路径显著延长;而蒺藜皂苷各治疗组均可不同程度地改善Aβ25-35所致空间学习记忆障碍。在训练开始的d1和d2,各组小鼠主要以边缘式和随机式策略寻找站台,随着训练次数的逐渐增加,边缘式和随机式搜索策略逐渐减少,趋向式和直线式搜索策略出现率逐渐增加,正常对照组和蒺藜皂苷各治疗组边缘式和随机式下降的速度和程度较模型组快,趋向式和直线式出现的速度和程度较模型组快。
3蒺藜皂苷对Aβ25-35所致小鼠脑组织内各种生化指标的影响3.1蒺藜皂苷对Aβ25-35所致小鼠脑组织H2O2含量、CAT和GSH-Px活力的影响结果显示:侧脑室注射Aβ25-353μL后可引起小鼠脑组织内H2O2含量增加,同时使小鼠脑组织内CAT和GSH-Px活力显著降低,而连续ip蒺藜皂苷14d治疗后,与模型组相比蒺藜皂苷50mg.kg-1降低H2O2含量、提高CAT和GSH-Px活性无显著性差异(P>0.05)。蒺藜皂苷150mg.kg-1治疗组可显著降低H2O2含量、提高CAT和GSH-Px活性(P<0.05),蒺藜皂苷450mg.kg-1治疗组可显著降低H2O2含量、提高CAT和GSH-Px的活性(P<0.01)。
3.2蒺藜皂苷对Aβ25-35所致小鼠脑组织NO含量、NOS和iNOS活力的影响结果表明,侧脑室注射Aβ25-353μL后可引起小鼠脑组织内NO含量增加,同时使小鼠脑组织内NOS和iNOS活性显著升高,而连续ip蒺藜皂苷14d治疗后,蒺藜皂苷50mg·kg-1治疗组可显著降低NO含量和NOS、iNOS的活性(P<0.05),而蒺藜皂苷150mg·kg-1和450mg·kg-1治疗组均可显著降低NO含量和NOS、iNOS的活性(P<0.01)。
4蒺藜皂苷对Aβ25-35所致小鼠脑组织神经病理形态的影响4.1光镜观察结果显示:正常对照组海马CAl区神经元密集、神经元结构正常:模型组神经元间隙加大,说明有轻度水肿,部分神经元核、质界限模糊,细胞嗜酸性增强;蒺藜皂苷各治疗组可不同程度减轻上述病理学改变。
4.2电镜观察结果显示:正常对照组神经元、神经纤维超微结构正常;模型组神经元轻度水肿,脂褐素样包含物增多,线粒体减少或消失;蒺藜皂苷各治疗组可不同程度的减轻上述病理学改变。
结论:
1侧脑室注射Aβ25-35可造成小鼠学习记忆障碍,引起小鼠脑内过氧化氢(H2O2)含量升高、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活力降低,同时导致小鼠脑内NO含量升高,NOS和iNOS活力显著升高,并可引起脑组织的神经病理形态改变,出现神经元凋亡等异常现象。
2蒺藜皂苷(150,450mg·kg-1)能明显改善Aβ25-35造成的学习记忆障碍,而蒺藜皂苷(50mg·kg-1)能改善Aβ25-35造成的学习记忆障碍;蒺藜皂苷(150,450mg·kg-1)能显著降低小鼠脑内过氧化氢(H2O2)含量、并显著提高小鼠脑内过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活力,而蒺藜皂苷(50mg-kg-1)能降低小鼠脑内过氧化氢(H2O2)含量、并提高小鼠脑内过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活力;蒺藜皂苷(50,150,450mg·kg-1)能显著降低NO含量以及NOS和iNOS活力。 3蒺藜皂苷(50,150,450mg·kg-1)对Aβ25-35所导致的脑组织神经病理形态异常有不同程度的对抗作用。
蒺藜皂苷改善Aβ25-35造成小鼠学习记忆障碍作用机制可能为:提高机体清除自由基能力、减少自由基的产生;通过抑制NO产生,对NO诱导的海马神经元损伤起防护作用,从而抑制神经细胞凋亡,因此蒺藜皂苷有可能成为治疗AD的一种新药。