研究表明多种天然药物在辐射治疗方面有显著的效果,与化学药物相比,天然药物以其多渠道,多靶点,毒副作用小的优势逐渐被人们所重视。本实验以中药刺五加为实验材料,使用60Co-γ射线来刺激小鼠头部,建立小鼠中枢神经系统的辐射损伤模型。利用动物体内实验来探究刺五加对于辐射引发脑损伤的修复作用以及其内在作用机理。(1)本研究采用药代动力学分析的方法探究刺五加活性成分在正常小鼠和辐射损伤小鼠体内的代谢特点,发现相对于正常组,在刺五加多糖的药代动力学参数中,辐射组的Cmax(药物吸收峰浓度)和AUC(药物吸收相对数量)有明显的下降趋势,表明辐射损伤会引起机体的缺血和缺氧,导致小鼠体内血液的缓流和阻流。与刺五加多糖相反,辐射引发多种代谢酶的失活,生物膜转运能力的下降和肾血流量的减少,会导致紫丁香苷和刺五加皂苷E在小鼠体内的异常滞留。因此,辐射组相对于正常组有较高药代参数如AUC,MRT(药物平均驻留时间),t1/2(药物体内半衰期)等。(2)通过Morris水迷宫,糖水偏嗜实验,病理切片分析以及抗氧化指标检测等方法,探讨了刺五加提取物对辐射损伤小鼠的行为学及辐射氧化效应的影响。发现刺五加能够保护免疫器官免受外界不良环境的侵扰,通过提高小鼠血清中超氧化歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽(Glutathione,GSH)和过氧化氢酶(Catalase,CAT)的活性,同时减少丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量以及乳酸脱氢酶(Lactic dehydrogenase,LDH)活性,在一定程度上防止由60Co-γ射线辐射损伤引起的过氧化反应,并清除小鼠血清中自由基,以维持小鼠正常的生理机能,修复辐射效应损伤。行为学实验结果显示,刺五加对辐射损伤小鼠空间记忆,学习能力和中枢神经系统的敏感度有积极影响。与此同时,从病理切片也可以很明显的看出刺五加能够控制辐射损伤小鼠的神经细胞肿胀,神经元数量的减少和功能障碍,防止其脑组织坏死,脑蛋白流失和脑组织的液化溶解所形成的组织空洞。(3)为了更进一步探究刺五加治疗辐射损伤的内在作用机理,本研究采用组学分析方法研究了其对脑辐射损伤小鼠的修复作用。代谢组学实验数据表明,在辐射损伤小鼠脑前额皮质中有16种代谢物通过刺五加的治疗产生了显著的改变。通过主成分分析,确定了三个主成分,分别定义为F1,F2和F3,它们分别与小鼠脑能量代谢,脑组织发育和脑谷氨酸循环有关。刺五加处理组的F2和F3得分均高于阳性对照组文拉法辛,尤其是平衡脑谷氨酸循环的效率,前者能达到后者的两倍。本实验还发现刺五加可以减少小鼠脑内无氧呼吸,防止乳酸(Lactate,Lac)造成的酸性细胞环境,进而抑制癌细胞的浸润和转移。同时提供小鼠脑活动必要的能量,维持正常的生理功能。刺五加可以通过增加小鼠前额皮质中牛磺酸(Taurine,Tau),N-乙酰天门冬氨酸(N-acetyl aspartate,NAA)和醋酸盐(Acetate,Ace)的含量,促进小鼠脑组织发育,改善辐射损伤导致的脑组织液外渗异常,维持其脑神经元和生物膜的生理功能。刺五加提取物还能降低小鼠脑中γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)含量,提高谷氨酰胺和谷氨酸(Glx,Glutamine/Glutamate,Gln/Glu)含量,从而缓解小鼠辐射后的嗜睡现象,恢复其生理能动性。(4)采用双向电泳技术(Two-dimensional electrophoresis,2-DE)对各实验组小鼠的前额皮质总蛋白表达谱进行了分析。结果表明,刺五加提取物可以调节辐射损伤小鼠前额皮质中应激蛋白的含量,其中包括14-3-3蛋白家族(14-3-3ζ,ε),微管蛋白家族(微管蛋白-α,β),热休克90-β蛋白,二氢嘧啶相关蛋白2,γ-肌动蛋白以及烯醇化酶2。结果显示,刺五加提取物对小鼠脑神经细胞结构,粘附性,运动能力,分裂分化功能和吞噬作用有积极影响。通过调节河马,吞噬体,P13K-AKt,神经营养,间隙连接,糖酵解,低氧诱导因子-1(HIF-1)等信号通路来维持小鼠脑部神经的正常生理活动,预防它们由辐射引发的脑组织损害并降低脑部肿瘤的发生几率。综上,实验结果均表明刺五加可以多渠道,多靶点修复脑辐射损伤,是很好的治疗脑辐射损伤的替代药物。