基于NMDAR/ERK/CREB通路影响突触可塑性探讨固本健脑液对AD的防治作用及机制

来源 :湖北中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lzhwei002
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目的:本课题基于团队的前期研究,观察固本健脑液干预APP/PS1双转基因小鼠、APP695swe细胞后,小鼠学习记忆、神经形态和突触可塑相关蛋白,以及小鼠和细胞NMDAR/ERK/CREB信号通路的变化,以期从突触可塑性角度阐明固本健脑液防治AD的作用机制。方法:理论探讨:在收集整理中医对AD病因病机的认识和现代医学对突触可塑性与AD关系的认识后,分析突触可塑性与固本健脑液防治AD理论的相通性,进而论述固本健脑液防治AD的机理。实验研究:(1)选用3月龄APP/PS1双转基因痴呆模型小鼠和同系背景、同龄的C57BL/6J小鼠,饲养2个月后,将APP/PS1小鼠随机分为模型(Model)组、多奈哌齐(Donepezil)组、固本健脑液(ZY)组,C57BL/6J小鼠作为空白(Control)组。分组完成后开始给药,Control组和Model组给予等体积双蒸水,Donepezil组给予盐酸多奈哌齐片溶液(0.0325mg/ml,2ml·100g-1·d-1),ZY组给予固本健脑溶液(2g/ml,2ml·100g-1·d-1),连续灌胃4周。实验一:应用水迷宫检测各组小鼠的学习记忆能力。实验二:应用Real-Time PCR和Western Blot检测各组小鼠海马和皮质中NMDAR2B(NR2B)、ERK1/2、CREB蛋白和m RNA的表达水平,应用ELISA法检测各组小鼠海马和皮质Aβ1-42的含量。实验三:应用HE、尼氏、高尔基染色观察各组小鼠海马CA1区和皮质区神经细胞的状态,应用免疫组化观察各组小鼠海马CA1区和皮质区PSD-95的阳性细胞数,SNAP-25、MAP-2的阳性细胞率,应用电镜观察各组小鼠海马CA1区神经突触微观结构变化。(2)选用野生型小鼠神经瘤细胞(WT/N2a)及能稳定表达Swedish家族性突变的APP695swe细胞株(APP695swe)。N2a细胞为Control组,APP695swe细胞为Model组,APP695swe细胞+固本健脑液提取物处理为ZY组,APP695swe细胞+多奈哌齐溶液处理为Donepezil组,APP695swe细胞+盐酸美金刚溶液处理为MH组,APP695swe细胞+盐酸美金刚溶液+固本健脑液提取物处理为MH+ZY组,APP695swe细胞+盐酸美金刚溶液+多奈哌齐溶液处理为MH+Donepezil组。实验四:(1)应用Western Blot检测N2a细胞、APP695swe细胞6h、12h、24h的APP蛋白表达。(2)应用CCK-8检测不同浓度固本健脑液提取物、多奈哌齐溶液、盐酸美金刚溶液对APP695swe细胞活力影响。(3)应用Real-Time PCR和Western Blot检测Control组,Model组,ZY组,Donepezil组,MH组,MH+ZY组,MH+Donepezil组NR2B、ERK1/2、CREB蛋白和m RNA的表达水平。(4)应用ELISA法检测各组细胞培养基中Aβ1-42的含量。结果:1.理论研究结果增强突触可塑性与固本健脑液防治AD理论相通,故依据AD的病位在脑,以脾肾亏虚,继而逐生痰瘀,痹阻脑络为疾病发展变化,遵循“药食同源”“治未病”的中医传统理论的固本健脑液,具有增强突触可塑性防治AD的理论基础。2.实验研究结果2.1实验一结果2.1.1小鼠定位航行试验结果与Control组比,Model组小鼠的平台潜伏期和游泳总路程均显著增加(P<0.01)。与Model组比,ZY组、Donepezil组小鼠平台潜伏期和游泳总路程均显著减少(P<0.01)。2.1.2小鼠空间探索试验结果与Control组比,Model组小鼠的穿越平台次数和目标象限时间明显减少(P<0.01),第一次抵达平台时间明显增加(P<0.01)。与Model组比,ZY组、Donepezil组小鼠穿越平台次数和目标象限时间明显增加(P<0.01),ZY组第一次抵达平台时间明显减少(P<0.01)。2.2实验二结果2.2.1各组小鼠海马NMDAR、ERK1/2、CREB蛋白表达结果与Control组比,Model组NR2B蛋白无差异(P>0.05),ERK1/2、CREB蛋白表达明显下降(P<0.01)。与Model组比,ZY组NR2B蛋白无差异(P>0.05),ERK1/2、CREB蛋白表达明显增加(P<0.01),Donepezil组NR2B蛋白明显下降(P<0.01),ERK1/2、CREB蛋白表达明显上升(P<0.01)。2.2.2各组小鼠皮质NMDAR、ERK1/2、CREB蛋白表达结果与Control组比,Model组NR2B、ERK1/2、CREB蛋白表达明显下降(P<0.01)与Model组比,ZY组、Donepezil组NR2B、ERK1/2、CREB蛋白表达明显上升(P<0.01)。2.2.3各组小鼠海马NMDAR、ERK1/2、CREB基因表达结果与Control组比,Model组NR2B、ERK1、ERK2、CREBm RNA表达均明显下降(P<0.01)。与Model组比,ZY组NR2B、ERK1、ERK2、CREBm RNA表达均明显上升(P<0.01),Donepezil组NR2B、ERK2、CREBm RNA上升(P<0.05,P<0.01)。2.2.4各组小鼠皮质NMDAR、ERK1/2、CREB基因表达结果与Control组比,Model组NR2B、ERK1、ERK2、CREBm RNA表达均明显下降(P<0.01)。与Model组比,ZY组NR2B、ERK1、ERK2、CREBm RNA表达均明显上升(P<0.01),Donepezil组NR2B、ERK1上升(P<0.05,P<0.01)。2.2.5各组小鼠海马与皮质Aβ1-42含量结果与Control组相比,Model组海马与皮质Aβ1-42含量都明显升高(P<0.01),与Model组相比,ZY组海马与皮质Aβ1-42下降(P<0.05,P<0.01),Donepezil无明显差异(P>0.05)。2.3实验三结果2.3.1HE、尼氏染色结果HE染色显示,Control组海马CA1区和皮质染色较浅,细胞排列整齐紧密,细胞核清晰。Model组海马CA1区和皮质染色深,细胞排列松散,细胞核形状不规则。Donepezil组海染色较深,细胞排列较松散,细胞核部分异常。ZY组海马和皮质染色较浅,各部分趋于正常。尼氏染色显示,Control组小鼠海马CA1区与皮质神经元结构相对完整,染色较深,尼氏体丰富,神经元排列规则。Model组小鼠海马CA1区和皮质染色较浅,细胞收缩,神经元排列松散混乱,神经元明显丢失,尼氏体减少。ZY组、Donepezil组海马CA1区和皮质染色较深,神经元部分丢失,尼氏体较多,细胞较为正常。2.3.2PSD-95、SNAP-25、MAP-2免疫组化结果与Control比,Model组小鼠海马CA1区与皮质的PSD-95阳性细胞数、SNAP-25与MAP-2的阳性细胞率均显著性减少(P<0.01)。与Model组比,ZY组小鼠海马CA1区与皮质的PSD-95阳性细胞数、SNAP-25与MAP-2的阳性细胞率显著增多(P<0.01),Donepezil组海马CA1区SNAP-25阳性细胞率、MAP-2阳性细胞率增多(P<0.05,P<0.01),皮质区PSD-95阳性细胞数、MAP-2阳性细胞率增多(P<0.05,P<0.01)。2.3.3高尔基染色结果与Control组比,Model小鼠海马CA1区与皮质的神经元数量较少,树突棘数量明显减少(P<0.01)。与Model组比,ZY组鼠海马CA1区与皮质神经元数量较多,树突棘数量显著增加(P<0.01),Donepezil组小鼠海马CA1区与皮质神经元数量较多,海马CA1区树突棘数量明显增多((P<0.01)。2.3.4小鼠海马CA1区电镜结果Control组神经元突触形态结构完整,细胞核与细胞膜的界限完善,细胞器正常。Model组神经元数量与内质网、核糖体等细胞器数量减少,并且线粒体可见空泡样改变。Donepezil组神经元较略有模糊,线粒体部分水肿,神经元数量也有所减少,内质网、核糖体数量也较少。ZY组神经元结构较为完整,线粒体、内质网、核糖体较为正常,但细胞器数量有所减少。2.4实验四结果2.4.1APP695swe细胞模型验证结果APP695swe 6h与N2a 6h的APP无差异(P>0.05),APP695swe 12h与N2a 12h相比,APP明显升高(P<0.01),APP695swe 24h与N2a 24h相比,APP也明显升高(P<0.01)。2.4.2不同药物浓度对APP695swe细胞活性影响结果与阴性对照组比,125μg/ml固本健脑液提取物组细胞活性明显提高(P<0.01),0.625μg/ml多奈哌齐溶液组细胞活性明显提高(P<0.01),34μg/ml盐酸美金刚溶液组细胞活性明显提高(P<0.01)。2.4.3固本健脑液提取物对APP695swe细胞NMDAR、ERK1/2、CREB蛋白影响结果与Control组比,Model组、MH组NR2B、ERK1/2、CREB蛋白表达均明显减少(P<0.01)。与Model组比,ZY组、Donepezil组NR2B、ERK1/2、CREB蛋白表达明显增多(P<0.01),MH组NR2B、ERK1/2、CREB蛋白明显减少(P<0.01)。与MH组比,ZY组、Donepezil组、MH+ZY组NR2B、ERK1/2、CREB蛋白表达增多(P<0.05,P<0.01),MH+Donepezil组的NR2B、ERK1/2蛋白表达明显增多(P<0.01)。2.4.4固本健脑液提取物对APP695swe细胞NMDAR、ERK1/2、CREBm RNA影响结果与Control组比,Model组、MH组NR2B、ERK1、ERK2、CREBm RNA表达均明显减少(P<0.01)。与Model组比,ZY组、Donepezil组NR2B、ERK1、ERK2、CREBm RNA表达均明显增多(P<0.01),MH组NR2B、ERK1、ERK2、CREBm RNA表达均明显减少(P<0.01)。与MH组比,ZY组、Donepezil组、MH+ZY组、MH+Donepezil组NR2B、ERK1、ERK2、CREBm RNA表达均明显增多(P<0.01)。2.4.5固本健脑液提取物对APP695swe细胞分泌Aβ1-42的结果与Control组比,Model组、MH组培养基中Aβ1-42含量明显增多(P<0.01),与Model组比,ZY组、Donepezil组培养基Aβ1-42含量减少(P<0.05),MH组增多(P<0.05)。与MH组比,Model组、ZY组、Donepezil组、MH+ZY组、MH+Donepezil组培养基Aβ1-42含量减少(P<0.05,P<0.01)。结论:1.固本健脑液先后天并补,化痰祛瘀的防治方法,具有增强突触可塑性的理论基础,可为我们发挥中医自身特色防治AD提供思路。2.固本健脑液能缓解APP/PS1小鼠学习记忆缺陷,减低小鼠皮质和海马中Aβ1-42含量,提高小鼠海马和皮质中NR2B、ERK1/2、CREB蛋白和基因的表达,增加小鼠海马CA1区和皮质区PSD-95、SNAP-25、MAP-2蛋白的含量,改善小鼠海马CA1区和皮质区神经细胞状态,缓解小鼠海马CA1区神经元损伤。3.固本健脑液提取物可降低APP695swe细胞培养基Aβ1-42含量,提高APP695swe细胞中NR2B、ERK1/2、CREB蛋白和基因的表达,逆转美金刚对APP695swe细胞NMDAR/ERK/CREB通路的抑制。4.固本健脑液可有效防治AD,其机制可能与激活NMDAR/ERK/CREB通路,增加突触的可塑性,减少Aβ1-42有关。
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