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龜鹿益神顆粒對慢性疲勞模型大鼠認(rèn)知行為及大鼠皮質(zhì)和海馬神經(jīng)顆粒素表達(dá)的影響
摘要:目的觀測慢性疲勞(CFS)模型大鼠認(rèn)知的行為水平變化,探索龜鹿益神顆粒對慢性疲勞綜合征發(fā)揮干預(yù)作用的 機(jī)制。方法雄性SD大鼠60只,隨機(jī)分為空白組,模型對照組,蓯蓉益腎顆粒對照組、龜鹿益神顆粒低劑量組、龜鹿益神 顆粒中劑量組、龜鹿益神顆粒高劑量組,共6組,每組各10只。除空白組外,其它各組用力竭游泳、慢性束縛雙重復(fù)合應(yīng) 激構(gòu)建慢性疲勞大鼠模型,前后造模14 d,隨后,空白組,模型組每天給予生理鹽水灌服,其它各組給予相應(yīng)藥物灌服,應(yīng) 用Morris水迷宮實驗評價大鼠其認(rèn)知行為水平,末次灌胃24 h后解剖大鼠并取材,取大鼠前腦皮質(zhì)及海馬等組織,采用 蛋白印跡(Westem blotting, WB)試驗方法分別測定大鼠皮質(zhì)及海馬中神經(jīng)顆粒素(Ng)蛋白表達(dá)結(jié)果。結(jié)果造模成功 及給藥后,Morris水迷宮實驗:與模型組相比,重復(fù)測量第4天起,龜鹿益神顆粒中、高劑量組及蓯蓉益腎顆粒對照組的逃 避潛伏期明顯減低(P<〇. 01);穿越平臺次數(shù)明顯升高(P<〇.〇5)。神經(jīng)顆粒素蛋白表達(dá)水平:和模型組相比較,蓯蓉益 腎對照組、龜鹿益神低、中、高劑量各組Ng表達(dá)水平明顯升高(P <0.05);和蓯蓉益腎顆粒對照組比較,龜鹿益神顆粒中、 高劑量組的Ng表達(dá)水平明顯升高(P <0. 05)。結(jié)論龜鹿益神顆粒能夠明顯改善慢性疲勞模型大鼠認(rèn)知行為水平,并提 高神經(jīng)系統(tǒng)中,Ng蛋白的表達(dá),其二者間的關(guān)系可能是該藥對慢性疲勞綜合征發(fā)揮治療作用的機(jī)制之一。
關(guān)鍵詞:慢性疲勞綜合征;龜鹿益神顆粒;神經(jīng)顆粒素 DOI 標(biāo)識:
美國疾病控制中心(CDC)于1988年命名了慢性疲勞綜合征 (Chronic Fatigue Syndrome, CFS),其突出癥狀是持續(xù)不能改善的 疲憊感,并以低熱、頭痛、咽痛、肌痛、記憶力衰退、注意力難以集 中、抑郁和睡眠功能障礙為其非特異性表現(xiàn)1。并且CDC在 1994年重修慢性疲勞綜合征診斷標(biāo)準(zhǔn)的時,將認(rèn)知功能障礙作 出詳細(xì)定義,主要為注意力集中困難和短期記憶障礙2]。CFS其 臨床特征符合中醫(yī)學(xué)中“虛勞’ “虛損’“臟躁’“健忘”等范疇,其 中我們在長期臨床工作中觀察到,以持續(xù)疲勞伴有記憶力減退等 認(rèn)知功能障礙的CFS患者多見以腎精虧虛為本病的主證,患者 ??梢姷骄裎D,眼神渙散、反應(yīng)遲鈍、四肢無力、記憶力減退, 同時或見腰膝酸軟或冷痛,四肢不溫,xing欲淡漠、頭昏目眩、舌淡 少苔,脈沉弱等腎精虧虛證候的表現(xiàn),在治療中以‘‘補(bǔ)腎填精、充 養(yǎng)髓海”為原則,常應(yīng)用龜鹿益神顆粒加減施治,取得較滿意療 效。遂本研究通過“慢性束縛+力竭游泳”的復(fù)合應(yīng)激造模方 法,進(jìn)行大鼠模型構(gòu)建,并應(yīng)用Morris水迷宮測定逃避潛伏期及 撤除站臺后穿越原站臺所在區(qū)域的頻數(shù)來評價研究對象的認(rèn)知 功能變化水平,并觀察龜鹿益神顆粒對慢性疲勞大鼠認(rèn)知水準(zhǔn)的
改善及皮質(zhì)和海馬中神經(jīng)顆粒素(Ng)的定量表達(dá)水平的改善, 以期對該方藥干預(yù)治療CFS的機(jī)制及效用作出初步探索。
1材料、儀器與方法
1.1動物及分組SPF級雄性SD大鼠60只,體重(240 ± 20) g, 隨機(jī)分為6組:空白組(正常組),模型對照組,蓯蓉益腎對照組, 龜鹿益神低劑量組,龜鹿益神中劑量組,龜鹿益神高劑量組,每組 10只。
1.2藥物龜鹿益神顆粒方藥組成及規(guī)格如下:人參顆粒2. 5g x1袋;枸杞顆粒4gx1袋;醋龜板顆粒0.5gx1袋;鹿角霜顆粒 0.5gx1袋;仙鶴草顆粒1gx1袋;仙鶴草約相當(dāng)于飲片15g,余 各顆粒均等效于飲片約10g,來源自江陰天江藥業(yè)所產(chǎn)中藥小包 裝顆粒劑。蓯蓉益腎顆粒:內(nèi)蒙古蘭太藥業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn), 產(chǎn)品批號:16091601,國藥準(zhǔn)字Z20030099,規(guī)格每袋裝2g。水合 氯醛。
1.3試劑和儀器試劑:RIPA裂解液:北京索來寶公司,貨號 R0020;—抗:Neurogranin,北京博奧森,貨號 bs - 1143R;內(nèi)參:|3 -actm單克隆抗體,購自中杉金橋公司,貨號TA -09;二抗:辣根 標(biāo)記山羊抗兔IgG抗體,購自中杉金橋公司,貨號ZB2301; ECL 發(fā)光試劑盒:中杉金橋公司,貨號sc - 2048; PVDF膜:Millipore公 司,貨號IPVH00010;X射線膠片:Carestream公司,型號XBT。
儀器:稱量天平:Sartorius公司,BP310P型;低溫高速離心 機(jī):Eppendorf 公司,centrifuge5417R 型;超低溫冰箱:SANYO 公 司,MDF - U72V型;超純水儀:北京康銘泰克科技發(fā)展有限公司, 蛋白濃度定量儀:Eppendorf公司,22331 hamburg型;電泳儀:北 京六一公司,DYCZ -24DN型;半干轉(zhuǎn)膜儀系統(tǒng):ATTO公司, WSE -4040型;轉(zhuǎn)移脫色搖床:海門其林貝爾儀器,TS -8型;移 液器:Eppendorf公司;分析儀器:Tanon公司,Ta600型。Mor- ris水迷宮系統(tǒng):上海欣軟信息科技公司;XR - XM101型。
1.4造模及給藥方法采取冷水力竭游泳、慢性束縛的方法制備 CSF模型。慢性束縛:將大鼠置于自制束縛筒(選用圓柱形塑制 瓶,長18 cm,內(nèi)徑約6cm,前緣為漏斗樣通氣口,內(nèi)徑為1.5 cm, 束縛筒尾端為活動封蓋,大鼠束縛過程可正常呼吸),使其活動 受限。慢性束縛起始時間30min/d,每3天加量15min,逐漸加量 至90min,以免大鼠逐漸順應(yīng)3。力竭游泳:自制80 cm X 65 cm x55 cm泳箱,泳箱四壁光滑,水深約45 cm,超過大鼠身長(包括 鼠尾),水溫20 ±2尤,大鼠頭部沒入水下10 s不能回到水面或泳 姿無力失調(diào)作為其力竭評判標(biāo)準(zhǔn),每天進(jìn)行1次4。造模共14 天,正常組不造模,余5組均給予慢性束縛加力竭游泳。造模過 程中,龜鹿益神顆粒低劑量組2只死亡脫落,正常組及龜鹿益神 顆粒中、高劑量組各1只死亡脫落,予以剔除。
模型制備后,給藥階段,正常組和模型組予以生理鹽水灌胃, 10 mlK kg • d),蓯蓉益腎對照組給予相應(yīng)藥物顆粒混懸液灌 胃,417 mgK kg • d);龜鹿益神低、中、高劑量組依次按照1.625 g/ ( kg • d)、. 25 g/ ( kg • d)、6. 5 g/ ( kg • d)制備龜鹿益神顆 ?;鞈乙?并灌胃,1次/ d,連續(xù)14 d。實驗結(jié)束后,停藥進(jìn)食12 h后取材,每只大鼠按3 ml/ kg給予10%水合氯醛腹腔注射,麻 醉后,斷頭切取前腦皮質(zhì)及海馬,分別置入凍存管中,放進(jìn)-20T: 冰柜中備用。
1.5觀察指標(biāo)
1.5.1認(rèn)知行為指標(biāo)Morris水迷宮實驗:實驗設(shè)備為內(nèi)徑約 160cm正圓蓄水池,內(nèi)壁涂黑,約30 cm水深,水溫(20 ±2) T:,將 水域十字均分為均等面積的四個象限,隨機(jī)選取任一象限設(shè)置一 站臺,直徑約12cm,站臺隱于水面下1cm,水池正中央上方固定 攝像頭采集圖像,應(yīng)用Ethovision軟件進(jìn)行后期圖像處理。水迷 宮設(shè)備周遭參照物及光照環(huán)境實驗期間前后一致。定位航行實 • 582 • 驗:給藥后5 d執(zhí)行,從四個象限按隨機(jī)象限次序?qū)⒋笫竺娉?池壁置入水中,記錄其在120 s內(nèi)找到隱沒于水下的站臺并駐留 3 s以上所需的時長,即為逃避潛伏期時間。若120 s后大鼠仍未 尋找到站臺,則將其誘導(dǎo)到站臺上,且逗留15 s以上以學(xué)習(xí)記 憶,并將逃避潛伏期記錄為120 s,取來自不同象限的逃避潛伏期 的數(shù)學(xué)平均數(shù)作每日測量數(shù)據(jù),連續(xù)測量5 d。空間探索實驗:給 藥完成后即定位巡航實驗結(jié)束的第二曰進(jìn)行,撤去原有站臺,大 鼠隨機(jī)象限入水,記錄120s內(nèi)其軀體穿越原站立臺所在區(qū)域的 頻次。
1.5.2蛋白印跡(Westem blotting, WB)試驗方法實驗前大鼠斷 食水12 h,給予每只大鼠100 g/ L的水合氯醛腹腔注射以麻醉,3 mL/ kg,快速取出其前腦皮質(zhì)及海馬組織,在生理鹽水中滌去血 液,用濾紙拭干后,置于-80T:的冰箱中待用。各組分別隨機(jī)取 6只大鼠的前腦皮層組織和海馬組織各50 mg,剪碎后于液氮研 磨至細(xì)粉末狀,加入RIPA裂解液混勻,4尤低溫存儲箱內(nèi)過夜裂 解。4T:下,12000rpm離心10分鐘,取上清。Eppendorf微量定樣 儀測定蛋白濃度。上樣SDS - PAGE電泳,PVDF膜轉(zhuǎn)移,5%的 脫脂奶粉密閉2h。加入Neurogranin -抗4T:過夜。1 X PBST洗 滌3次,每次10min,將二抗用1 X PBST稀釋3000倍;洗滌一抗 反應(yīng)膜后,將其放入二抗工作液中,孵育1.5h。洗膜,ECL顯影 將膠片掃描后,P - actin作內(nèi)參校正,用TanonGis軟件檢測條帶 灰度值。以同一膜上Ng灰度值與內(nèi)參p -actin灰度值的比值來 反應(yīng)蛋白表達(dá)水平。
1.5.3統(tǒng)計學(xué)方法所有數(shù)據(jù)均采用SPSS21.0軟件進(jìn)行處理, GraphPad Prism5. 0Demo軟件作圖,計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(X ± s)表示,水迷宮實驗中的逃避潛伏期應(yīng)用重復(fù)測量的多因素方 差分析進(jìn)行分析:球形檢驗判斷重復(fù)測量數(shù)據(jù)在各個時間點上的 關(guān)系是否滿足Huynh Feldt條件,對不滿足Huynh Feldt條件(P < 0. 05),則采用Greenhouse - Geisser法校正自由度,并應(yīng)用多因素 方差分析每個時間點上的組間差異。余檢測指標(biāo)均應(yīng)用單因素 方差分析進(jìn)行統(tǒng)計處理,組間顯著性差異水平為P <0.05。
2結(jié)果
2.2.1定位航行實驗小鼠逃避潛伏期數(shù)據(jù)Mauchly球形檢驗 統(tǒng)計量:W = 0. 617,P = 0. 006 < 0. 01,不滿足球形假設(shè),采用 Greenhouse - Geisser法對自由度進(jìn)行修正,結(jié)果顯示時間因素 (day)有統(tǒng)計學(xué)意義(F=30.449, P<0.01),各組小鼠逃避潛伏 期隨時間變化而變化的趨勢;時間和分組的交互作用(day* group)有統(tǒng)計學(xué)意義(F = 1.72, P <0.05),說明時間因素的作用 隨分組的不同而不同。見圖1。每個時間點上兩組之間兩兩比較 提示:第4天起,和模型組比較,正常組、蓯蓉益腎對照組、龜鹿益 神顆粒中劑量組、龜鹿益神顆粒高劑量組的逃避潛伏期明顯降低 (P<0. 01);第4天,和蓯蓉益腎對照組相比,龜鹿益神中、高劑 量組的逃避潛伏期明顯降低(P <0. 05),第5天,和對照組相比, 龜鹿益神中、高顆粒組逃避潛伏期差異無顯著性意義(P > 0.05)。見圖1及表1。
2.2.2空間探索實驗結(jié)果顯示,和模型組相比,空白組、蓯蓉益 腎對照組、龜鹿益神顆粒低、中、高各組穿越平臺次數(shù)明顯增加
神經(jīng)顆粒素(Ng)是一種由78個氨基酸組成的、具有鈣離子 敏感性的鈣調(diào)蛋白(CAM)結(jié)合蛋白,也是蛋白激酶C(PKC)的突 觸后底物[11]。主要在于人類及哺乳動物的皮質(zhì)、海馬、扣帶回等 組織的神經(jīng)元中的樹突棘高度表達(dá),目前主要學(xué)術(shù)觀點認(rèn)為Ng 通過參與神經(jīng)元突觸的可塑性調(diào)節(jié),從而參與學(xué)習(xí)記憶等智 能活動的調(diào)節(jié)。主要通過以下幾個方面:首先Ng是PKC的化學(xué) 底物,經(jīng)過蛋白質(zhì)磷酸化后發(fā)揮調(diào)控突觸后神經(jīng)遞質(zhì)受體的活 性,活化后的遞質(zhì)受體又可反調(diào)節(jié)以促進(jìn)Ng的磷酸化,相互增 強(qiáng),進(jìn)而使突觸傳遞的效能得到提高;第二,Ng可能是參與學(xué)習(xí) 記憶活動的主要蛋白激酶的下游靶點,通過自身的磷酸化作用, 參與到蛋白信號傳導(dǎo)通路的調(diào)節(jié),利于神經(jīng)信號的傳導(dǎo);再者,長
時程增強(qiáng)(LTP)是海馬區(qū)域持續(xù)加強(qiáng)的突觸聯(lián)系的一種生理活 動,國外大量研究證明,Ng是參與LTP產(chǎn)生和維持的重要物質(zhì)基 礎(chǔ),可能與改變Ca2+和CaM復(fù)合物濃度及相關(guān)蛋白酶活性相 關(guān)12??傊?/span>Ng通過參與神經(jīng)遞質(zhì)、蛋白信號通路及長時程增強(qiáng) 的調(diào)節(jié)等諸多途徑,達(dá)到調(diào)節(jié)神經(jīng)突觸結(jié)構(gòu)和功能上的可塑性, 從而發(fā)揮對學(xué)習(xí)記憶等智能水平的影響。
本研究證明,多重應(yīng)激因素復(fù)合制備慢性疲勞模型大鼠后, 其學(xué)習(xí)記憶能力明顯減退,同時海馬和前腦皮質(zhì)中神經(jīng)顆粒素的 蛋白表達(dá)含量顯著降低(P <0.01),顯示出疲勞應(yīng)激所造成的認(rèn) 知活動障礙與Ng表達(dá)減少具有高度相關(guān)性。應(yīng)用龜鹿益神顆 粒實驗干預(yù)及蓯蓉益腎顆粒對照干預(yù)后,皮質(zhì)及海馬的Ng蛋白 表達(dá)水平明顯升高,大鼠的學(xué)習(xí)記憶等智能活動能力顯著提 高,表現(xiàn)出水迷宮實驗中逃避潛伏期的降低和撤去平臺后原平臺 停留次數(shù)的增多。同時,在與蓯蓉益腎對照組的比較中,在改善 學(xué)習(xí)記憶能力和Ng蛋白表達(dá)水平上,龜鹿益神中、高劑量組明 顯優(yōu)于對照組即蓯蓉益腎組(P <0.01)。
蓯蓉益腎顆粒由肉蓯蓉、巴戟天、五味子、菟絲子、車前子等 組成,具有填精益髓、補(bǔ)養(yǎng)腎氣的作用,可用于腎氣不足所致的腰 膝酸軟、記憶減退、四肢無力等癥狀?,F(xiàn)代藥理研究證明,蓯蓉益 腎顆粒具有顯著的抗氣化抗疲勞的作用,可明顯改善腎虛模型大 鼠的游泳時間及自主活動水平;對戊ba比妥na制備的記憶力障礙 大鼠起顯著的改善智力的作用;并可提高環(huán)磷酰胺所致的免疫力 低下小鼠的免疫功能水平。國內(nèi)學(xué)者沈小衍等[13]對符合腎氣虛 辨證分型的30名CFS患者進(jìn)行前后對照臨床觀察,臨床總有效 率可達(dá)86.7%。選取蓯蓉益腎顆粒作為本研究的對照藥物,符 合試驗的設(shè)計要求。
龜鹿益神顆粒是為龜鹿二仙丹加味組成。龜鹿二仙丹出自 《醫(yī)便》卷一,其主要組成為龜板膠、鹿角膠、人參、枸杞,以龜板 膠滋陰潛陽,強(qiáng)腎壯骨,鹿角膠養(yǎng)精育血,溫補(bǔ)肝腎,二藥合而為 君以充精填髓,補(bǔ)虛養(yǎng)精,人參益氣健脾養(yǎng)血,枸杞滋補(bǔ)肝腎,在 原方之上加用仙鶴草扶正補(bǔ)虛,治勞力脫損。共奏充養(yǎng)腎精,益 氣血,補(bǔ)虛勞之功效。明代醫(yī)家形容其組方:“1陰一陽,無偏攻 之憂,入氣入血,有和平之美……精生而氣旺,氣旺而神昌” [14。 本課題前期研究通過隨機(jī)對照實驗證實,龜鹿益神顆??擅黠@增 加CFS模型大鼠的力竭游泳時間、曠場實驗中的直立及跨格活 動次數(shù),從而使疲勞大鼠的體力疲勞狀態(tài)得到較明顯好轉(zhuǎn),并能 明顯增加骨骼肌中過氣化物酶激活受體Y輔激活因子1a (PCG -1a)的含量和血清中IL - 2、阿片肽等含量,從神經(jīng)-內(nèi)分泌- 免疫網(wǎng)絡(luò)和細(xì)胞內(nèi)線粒體的再生等方面發(fā)揮調(diào)控效用,從而治療 慢性疲勞[1516。本實驗研究進(jìn)一步證明龜鹿益神顆??擅黠@改
善CFS大鼠的腦力疲損狀況,提高學(xué)習(xí)記憶等智能活動水 平。其機(jī)制可能與其改善作為智能活動的物質(zhì)基礎(chǔ)之一的 神經(jīng)顆粒素的表達(dá)狀況,來參與神經(jīng)突觸可塑性的調(diào)劑,其詳細(xì) 機(jī)制還有待更進(jìn)_步的研究揭示,另其與中醫(yī)‘‘腎精”的充養(yǎng)之 間的關(guān)系有望得到進(jìn)一步的探索和認(rèn)識。