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阿尔兹海默症(Alzheimer’s Disease,AD)是最常见的一种神经退行性疾病,可导致认知障碍、人格改变、行为异常等症状。氧化应激与AD病理进程密切相关,AD中Aβ的沉积与氧化应激相互诱导,导致线粒体功能损伤,诱发神经细胞凋亡。同时核因子 E2 相关因子 2(Nuclear factor-erythroid 2-related factor 2,Nrf2)-血红素加氧酶-1(hemeoxygenase-1,HO-1)通路在机体抗氧化中发挥重要作用。所以,近年来氧化应激所致损伤已置于AD研究的重要位置,并将从传统天然药物中寻找研发抗氧化活性物质作为开发AD防治药物的新途径。薰衣草(Lavandula angustifolia Mill.)作为一种传统中药,能有效治疗焦虑、抑郁、失眠、疼痛、惊厥、脑血栓等神经系统疾病。薰衣草精油(Lavender oil,LO)及薰衣草水提物(Lavender extract,LE)都报道有中枢神经系统活性,并表现出明显的抗氧化作用。研究表明,主要成分(-)-芳樟醇(Linalool,LI)能通过调控Nrf2-HO-1通路发挥抗氧化、抗炎等作用。因此,我们推测薰衣草对AD学习记忆损伤有改善潜力。本论文拟通过多种体内外模型对薰衣草的不同益智成分进行学习记忆改善作用评价,并从抗氧化入手探索相关的作用机制;此外,为了保证薰衣草用药时的神经系统安全性,本课题还拟研究薰衣草精油对正常动物神经行为,尤其是运动行为的影响,并对其相关作用机制进行探索,为将薰衣草开发为AD防治药物提供有效性、安全性的实验基础和依据。主要研究内容如下:1.薰衣草益智活性成分的筛选及认知改善作用评价首先对LO与LE神经保护及益智作用进行初步的评价及比较。通过H202、Aβ25-35诱导的PC12细胞损伤模型和东莨菪碱诱导认知损伤小鼠模型,对LO和LE的神经活性进行初步评价。结果表明LO有明显的神经细胞损伤保护作用,并改善东莨菪碱导致的认知障碍;而LE的体内外药效作用均不明显,所以选择LO做进一步药效研究。先建立GC-MS方法对薰衣草精油进行成分确定和含量分析,发现其主要成分为芳樟醇(Linalool,LI)约为37.96%。接着同时对LO及LI的益智作用进行研究,建立Aβ1-40海马注射和D-galactose(D-gal)联合AlC13诱导AD小鼠模型,水迷宫及避暗结果显示,LO与LI都表现出明显改善AD模型中学习记忆损伤的作用。2.薰衣草精油及芳樟醇基于抗氧化的神经保护机制研究对于体内模型,取Aβ1-40所致AD模型的海马组织进行生物化学、Western blot、染色分析发现,LO或LI可以逆转模型中抗氧化相关酶SOD和GPX活性的降低,和MDA的升高;并抑制caspase-9、caspase-3的激活,恢复MMP水平,使凋亡率明显下降。同时,在D-gal联合AlCl3诱导模型海马中,LO或LI同样表现了抗氧化的作用,并且提高神经可塑性相关蛋白CaMKII,p-CaMKII,BDNF和TrkB的表达。此外,对于H2O2、Aβ25-35诱导的体外模型,LI可以逆转ROS、NO的水平、caspase-9、caspase-3活性、MMP和细胞凋亡率。所以,LO与LI在神经保护中表现出明显的抗氧化、抗凋亡的作用。进一步对Nrf2-HO-1通路在LI抗氧化神经保护中的作用进行研究。将LI对PC12细胞进行直接干预,Western blot结果表明:LI可以时间依赖和浓度依赖地促进HO-1、Nrf2的表达及Akt的激活,并且促进Nrf2由胞质到胞内的转移;当使用PI3K/Akt抑制剂LY249002或HO-1的抑制剂ZnPP对细胞进行预处理后,LI所诱导的HO高表达受到抑制,并且LI对抗氧化的保护作用也被破坏。此外,LI也使Aβ1-40和D-gal+AlCl3诱导小鼠海马中HO-1、Nrf2的表达升高。可以推断,LI对神经细胞抗氧化保护作用可能是通过PI3K/Akt-Nrf2-HO-1通路介导。3.薰衣草精油对正常小鼠神经行为的影响先通过一系列行为学实验观察到LO对正常大鼠的运动能力有明显的抑制作用,对情绪和学习记忆能力影响不显著。进而设置LO单次给药或多次给药模式,研究小鼠运动特征随给药剂量和时间因素的变化趋势,结果表明LO使正常小鼠运动速度减慢,时长增加,对其运动有抑制作用;但并不影响小鼠的运动协调性,表现出改善促进作用。并且LO的作用受给药剂量的影响较为显著,在低剂量(0.35 g/kg)时LO不改变正常的运动功能,证明了 LO作为益智药物应用的安全性。最后通过神经递质、受体表达分析,推测运动的变化与脑内多巴胺能神经系统活性及5-HT水平相关。综上所述,本课题首次从益智作用、作用机制、“神经毒性”等多个方面对薰衣草进行了较全面系统的研究,结果表明LO有明显的益智作用,而芳樟醇为精油中的主要活性成分;这种益智作用的机制与抗氧化、抗凋亡的活性相关,并受PI3K/Akt-Nrf2-HO-1通路的调控;此外,LO引起正常小鼠运动功能变化的剂量显著地高于益智药效剂量,说明了 LO作为益智药物使用的安全性。本课题的研究将为从薰衣草中开发AD潜在预防治疗药物提供更多的实验基础。