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通窍活血汤对血管性痴呆大鼠学习记忆功能及海马神经元细胞内钙离

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通窍活血汤对血管性痴呆大鼠学习记忆功能及海马神经元细胞内钙离 子浓度的影响 葛朝亮 ,王鑫铭 ,李飞龙 ,汪宁 ,许杜娟 (1.安徽医科大学第一附属医院药剂科,国家中医药管理局中药化学三级实验室,合肥 230022;2.安徽中医药大学,安徽省中药研究与开发重点实验室,合肥230038) 摘要:目的研究通窍活血汤(TQHXD)对拟血管性痴呆(vascular dementia,VD)大鼠学习记忆的作用及对大鼠海马神经元细 通过改良的双侧颈总动脉结扎法(2-VO)建立拟血管性痴呆大鼠模型,通过Morris水迷宫实 胞内钙离子浓度的影响。方法验对大鼠的学习记忆能力进行检测;流式细胞仪分析检测海马神经元细胞内钙离子(ca2 )荧光强度。结果 与模型组相比, 通窍活血汤高剂量、中剂量、低剂量能显著减少血管性痴呆大鼠逃避潜伏期和找到并爬上平台的总路程(P<0.01);高剂量、 中剂量及低剂量能明显增加血管性痴呆大鼠进入所在象限的次数、平台所在象限停留的时间、平台所在象限游动的距离(P< 0.05),缩短第一次进入平台所在象限的时间(P<0.05);与模型组相比,通窍活血汤高剂量、中剂量、低剂量能明显降低血管 性痴呆大鼠海马神经元细胞内Ca 的浓度(P<0.01,P<0.05)。结论的损伤作用有关。 通窍活血汤能够明显改善血管性痴呆大鼠的学习、 记忆能力,作用机制可能与其降低血管性痴呆大鼠海马神经元细胞内钙离子浓度,减少异常升高的细胞内钙离子对神经细胞 关键词:通窍活血汤;血管性痴呆;钙离子;学习记忆 doi:10.11669/cpj.2015.08.004 中图分类号:R965 文献标志码:A 文章编号:1001—2494(2015)o8~0671一O5 Activity of Tongqiao Huoxue Decoction on the Memory and Learning Ability and Fluorescence Intensity of Intracellular Calcium Concentration of Hippocampal Neurons of Vascular Dementia Rats GE Chao.1iang ,WANG Xin—ming ,LI Fei-long ,WANG Ning2,XU Du-juan (1.ThP Third—Grade PharrnaceMtica1 Chemistry Laboratory of State Administration of Traditional Chinese Medicine,The First Afilfiated Hospital f oAnhui Medical University, Hefei 230022,China;2.Anhui Province Key Laboratory of Chiesne Medicine Research and Development,Anhui Traditional Chiesne Medicie Colnlege,Hefei 230038,China) ABSTRACT:OBJECTIVE To study activity of tongqiao huoxne decoction(TQHXD)on memory and learning ability of rats with vascular dementia(VD)and its influence on fluorescence intensity of intracellular calcium concentration of hippocampal neurons. METHODS Vascular dementia model was established by using improved bilateral carotid artery ligation method.The Morris water ity of hippocampus intracellular calcium was maze experiment was adopted to evaluate the ethology of VD rats.The fluorescence intens.detected by flow cytometry.RESULTS Compared with the model group,high,middle and low dose group of TQHXD signiifcantly re— duce the time of escape latency and the distance of climbing on the platform(P<0.O1).The entries in the second quadrant,the times in the second quadrant and the distance in the second quadrant in relation to high,middle and low dose groups of TQHXD were in- creasing signiifcantly(P<0.05)and the latency to ifrst enty rin the second quadrant was shorten(P<0.05).The lfuorescence inten‘ sity of intracellular calcium in hippocampal neurons of the high.middle and low dose groups of TQHXD was lower than that of the orod— el group(P<0.01,P<0.05).CONCLUSION TQHXD can improve the memory and learning ability of rats with VD significantly. The mechanism may be related to reduce the intracellular calcium concentration in the hippocampus,thereby the damage of nerve cells is redllced. KEY WORDS:tongqiao huoxue decoction;vascular dementia;calcium;learning and memory 血管性痴呆(vascular dementia,VD)是指发生 在脑血管疾病基础上的以记忆、认知功能缺损为主 要表现,或伴有语言、视觉、空间技能及情感及人格 障碍的获得性智能的持续性损害;其特点是起病突 然、病程起伏不定n 。目前通过多种脑缺血动物模 型的研究表明,脑部损伤如缺氧、缺血时,兴奋性神 基金项目:安徽省年度重点科研计划项目(1301043047) 作者简介:葛朝亮,男,硕士,副主任药师 研究方向:中药药效及物质基础相关f生研究中国药学杂志2015年4月第5O卷第8期 Tel:(0551)62922438 E-mail:gechaoliang@126.conr Chin Phn J,2015 April,Vo1.50 No.8 671・ 经递质就会过量释放,使突触后神经元处于持续去 极化状态,大量钙离子内流,从而介导细胞内一系列 依赖钙离子的生化反应以致神经细胞凋亡 ,进而 造成学习记忆功能的障碍。中药传统名方通窍活血 汤(TQHXD)具有活血化瘀,开窍通闭之功效,可以 抗血小板凝集,抗血栓形成,清除氧自由基,改善血 液流变学等作用。对中风(包括脑梗死、VD、脑供血 不足等)、偏头痛等疾病的防治及症状的改善有良 好的效果,且作用确切,是临床治疗VD的常用方 剂 J。目前关于TQHXD对调节拟VD大鼠海马神 经元内钙离子浓度的机制少见报道,故本实验通过 改良的双侧颈总动脉结扎的方法复制拟VD大鼠模 型,初步探讨其对VD大鼠学习记忆的作用与海马 神经元内钙离子浓度的关联性,从而为其在临床的 应用提供合理的理论实验依据。 1材料 1.1实验动物 Spague—Dawlay(SD)大鼠,早、6各半,(250 4- 10)g[安徽医科大学实验动物中心,许可证号:scxk (皖)20114302,SPF级]。实验前在本实验室适应性 饲养一周。 1.2药品与试剂 TQHXD(川芎,赤芍,桃仁,红花,麝香等药材购 自合肥和义堂中药饮片有限公司);尼麦角林片(商 品名:思尔明,10 mg,美国辉瑞公司,批号: 1300108);庆大霉素注射液(上海中西制药有限公 司,批号:130502);0.25%胰蛋白酶(1X)溶液(美国 Thermo公司,批号:J130041);胎牛血清(美国Clark 公司,批号:JC26161);Fluo.3/AM钙离子荧光探针 (日本同仁化学研究所,批号:FK853);DMSO(美国 Sigma公司,批号:SHBC3313V)。 1.3实验仪器 XR—XM101型Morris水迷宫(上海欣软信息 科技有限公司);R一1005旋转蒸发仪(郑州长城科 工贸有限公司);TGL一185型台式高速冷冻离心机 (长沙平凡仪器仪表有限公司);371型CO 培养箱 (美国Thermo公司);IC1000型Countstar全自动细 胞计数分析仪(美国Inno.alliance Biotech公司); Navios流式细胞仪(美国Beckman Coulter公司)。 2方法 2.1 TQHXD的制备 将川芎、赤芍、红花、桃仁、葱、大枣、姜加入10 Chin尸 口 n,,2015 april.Vo1.50 No.8 倍量的黄酒,浸泡1 h,加热回流提取3次,每次2 h, 趁热过滤,合并3次滤液,旋转蒸发浓缩,残留物中 加入麝香及黄酒的稀释液,过滤,滤液配制成每1 mL含原药材1.20 g。 2.2 改良VD模型的制备 用3.5%的水合氯醛腹腔注射大鼠麻醉后, 碘酒消毒,仰卧颈正中切口,钝性分离肌肉层,暴 露右侧的颈总动脉(CCA)和迷走神经,分离迷走 神经和CAA,将右侧CCA用手术线结扎,1 d后 同样的方法结扎左侧CCA。假手术组采用相同 的步骤,只分离出CCA不结扎,缝合内外切口, 常规消毒切口。造模过程用人工加热器加热,保 持大鼠体温在37 qC,防止低温对于动物的损伤 作用。术后予适量红霉素软膏手术部位涂敷2 次・d一,同时庆大霉素8 000 U腹腔注射1次・ d~,连续5 d,防止感染。 2.3动物分组与给药 SD大鼠适应性喂养1周后,随机分为造模组和 假手术组分别为80只和10只,第8天开始连续 Morris水迷宫训练5 d,一周之后将造模组大鼠经过 水迷宫筛选后将符合VD标准的大鼠按照平均体重 分为5组,模型组对照11只,阳性药组12只, TQIaXD高剂量11只,中剂量l2只,低剂量11只, 另假手术组10只。除去灌胃给药中死亡大鼠,最终 结果为活血通窍汤高剂量组9只(12.04 g・kg ), TQHXD中剂量组9只(6.02 g・kg ),TQHXD低 剂量10只(3.01 g・kg ),阳性药组9只(6 mg・ kg ),模型组8只,假手术组9只。模型对照组,假 手术组按照等量给予蒸馏水。每天1次,连续灌胃 31 d。 2.4标本的采集 用3.5%水合氯醛腹腔注射大鼠麻醉,腹主动 脉取血后,立即于冰台上快速断头处死,取出全脑, 并且在层流洁净台中分离出海马组织。用生理盐水 冲尽海马组织上残血,置于试管中用眼科手术剪机 械剪碎,用于流式细胞仪检测各组VD大鼠海马神 经元细胞内钙离子荧光强度。 2.5检测指标及方法 2.5.1拟VD标准 以假手术组大鼠在120 S内 寻找到并爬上平台的搜索持续时间即逃避潜伏期 (escape latency,EL)的平均值作参考值,计算造模 组大鼠隐匿平台逃避潜伏期平均值与参考值的差占 该鼠隐匿平台逃避潜伏期的比值,若该值大于20% 为拟VD大鼠模型。 中国药学杂志2015年4月第5O卷第8期 2.5.2学习记忆能力检测采用Moms水迷宫 J。 3实验结果 灌胃30 d后用Morris水迷宫法对大鼠学习和记忆 功能进行评估。水温控制在22—23℃,水中加入黑 3.1 TQHXD对VD大鼠定向航行实验的影响 VD大鼠连续灌胃给药31 d后,与假手术组相 比,模型对照组EL和总路程均有显著的延长,结果 色食用色素,使其呈黑色不透明状。在水池壁的上 沿等距分布4个不同形状的标记,由此将水池等分 为一、二、三、四个象限,选第二象限正中放置直径 存在显著性差异(P<0.001);在给予高、中、低剂量 的TQHXD后EL和总路程明显缩短(P<0.01,P< 0.001)。见表1。 3.2 TQHXD对VD大鼠空间探索实验的影响 8 cm的平台,没入水下2 cm,迷宫外参照物保持固 定,并且隔绝自然光,用屋中灯光照明。①定向航行 实验(place navigation):将大鼠从第四象限面朝向 池壁轻轻放入水中,记录其EL和120 S内找到并爬 上平台所用的路程,若大鼠120 S内尚未找到平台, 则将其引导至平台停留30 S,逃避潜伏期记录为 VD大鼠给药31 d之后,与模型组相比, TQHXD高剂量、中剂量及低剂量明显增加VD大鼠 穿过平台所在象限的次数和平台所在象限游动的距 离(P<0.05),缩短VD大鼠第一次进入平台所在 象限的时间(P<0.05);高剂量、中剂量明显增加 VD大鼠平台所在象限停留的时间(P<0.05),低剂 量呈增加趋势(P>0.05)。见表2。 3.3 TQHXD对大鼠海马神经元细胞内钙离子荧光 强度的影响 120 S。取4 d的平均成绩作为测试的成绩。②空间 探索实验(space navigation):定向航行结束后撤除 平台,让大鼠在水池中游120 S来寻找平台,记录大 鼠120 S内跨越平台所在象限次数、在平台所在内 象限游动的距离、在平台象限停留的时间、第一次进 人平台所用时间,取4 d的平均成绩作为测试的成 绩以判断大鼠记忆及重现能力。 2.5.3 含荧光探针单细胞悬液的制备 用44.2 txL DMSO溶解50 g的Fluo-3/AM粉末制成1 mmol・L 荧光探针母液,1 mL的Hanks液加入5 与假手术组比较,模型组大鼠海马神经元细胞 内的ca。 荧光强度明显增加(P<0.05);与模型组 比较,TQHXD高、中剂量及低剂量组大鼠海马神经 元细胞内的ca¨荧光强度均明显降低(P<0.01, P<0.05),见表3,图1。 表1 通窍活血汤(TQHXD)对VD大鼠逃避潜伏期(EL)和 爬上平台所用路程(distance)的影响.面±s Tab.1 The influence of TQHXD on the EL and the distance of climbing on the platform on VD rats.孟±s 荧光探针母液配制成探针工作液。 将剪碎的海马组织加入0.25%的胰蛋白酶溶 液,37℃水浴消化10 min,经200目尼龙筛网过滤, 滤液离心后所得沉淀,用D.Hanks液漂洗后加入 Fluo一3/AM工作液,放入CO,培养箱,37 clC孵育30 min,离心,沉淀加入HBSS制成单细胞悬液,用细胞 计数仪测定细胞浓度,并用Hanks 溶液调整细胞浓 度为2×10。个・mL~,37 c【=孵育,上机检测。 2.6统计学处理 采用SPSS12.0统计软件进行单因素方差分析, 数据用均数4-标准差(元4- )表示,显著性差异水平 以P<0.05为标准。 注:与假手术组比较, )P<O.001;与模型组比较, )P<0.01, )P<O.001 Note:1)P<O001,VS sham group;2)p<00l,3)P<0001,VSmodel group ...表2 TQHXD对VD大鼠空间探索(第二象限)实验的影响.元±s Tab.2 The influence of TQHXD on the space navigation(in the second quadrant)test on VD rats.面4-s 注:与假手术组比较, )P<0.01;模型组比较,2)P<0.01,3)P<0.05 Note:1)P<O01,VS sham group;2)P<00l,3)P<005,VS model group ...中国药学杂志2015年4月第5O卷第8期 Chin|P^口m J.2015 apr/1.Vo1.50 No.8 的痴呆大鼠学习记忆能力具有明显的改善作用,表 明红花黄色素可能降低了脑组织中的氧化应激水 平,从而对缺血脑起到保护作用 。现代医学研究 证明,赤芍、川芎、桃仁均有抗血小板凝集,抗血栓形 成,扩张血管,增加器官血流量的功效。 本课题组前期研究已经发现TQHXD可以提高 VD大鼠海马组织乙酰胆碱的含量,改善形态异常 的海马CA1区的锥体细胞¨ ,降低VD大鼠海马组 织丙二醛(MDA)的含量及提高自由基清除剂如超 氧化物歧化酶(SOD)的含量 ,从而对痴呆大鼠起 到良好的治疗效果。故本次实验在前期研究基础上 进一步探究TQHXD在治疗VD时对于海马神经元 细胞内钙离子浓度的影响。 ca 作为细胞内重要的第二信使,参与神经 细胞中重要生理活动。Ca 浓度升降对调节细胞 活动起着决定性作用,并且存在两面性。一方面, 在生理浓度范围内Ca¨的升高,可通过激活Ca¨. CaM—CaMKII—CREB信号转导通路,可促进学习记 忆的形成¨ 。另一方面在长期低灌注的情况下, 由于在长期低灌注后脑组织中ATP酶活性降低使 维持脑组织中细胞内离子浓度Na .K .ATP酶和 Ca¨.ATP酶活性降低,从而造成钙超载。钙超载 使脑部神经元发生不同程度的损伤或丢失,逐步 引起认知功能损害,导致痴呆。与此同时多种异 常的酶促反应因此而激发,产生如膜降解、线粒体 功能失调、自由基的形成、炎症反应及激活内源性 核酸内切酶使DNA链降解和凋亡等有害过程,介 导不可逆性细胞死亡¨ 。由上述可知,慢性脑缺 血和脑部低灌注引起的Ca 超载是造成VD病情 的原因之一。 本次实验在给予TQHXD之后,大鼠的学习记 忆明显改善,海马神经元细胞内钙离子Ca“荧光强 度下降明显。其可能的原因是麝香可以透过血脑屏 障,对脑损伤有较好的保护作用;赤芍、川穹,红花的 活血化瘀,扩血管增加脑灌注作用,加之红花中红花 黄素的ca“的拮抗作用¨ ,3种因素共同影响下提 高脑组织能量供应恢复Na .K 一ATP酶和Ca¨ ATP酶活性,改善细胞内Ca 向胞外转运,减轻其 对神经的损伤作用有关。 本实验表明,TQHXD可明显改善拟VD大鼠的 学习记忆能力,降低海马组织细胞中Can的含量, 并且有一定的剂量依赖性。并从另一方面证实神经 元细胞内Ca 离子浓度的改变在VD发病及治疗过 程中起着重要的作用。 中国药学杂志2015年4月第50卷第8期 REFERENCES [1]CHEN J T,LIN Y.Dementia Therapy(痴呆治疗)[M].Beijing: People s Medical Publishing House,2002:139.144. [2]HUANG W.The progress and the pathogenesis of vascular demen— t-a[J].Guide China Med(中国医药指南),2012,10(5):62- 64. 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