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目的:
人参具有抗氧化、抗衰老等多种药理作用,对衰老相关的疾病有良好的疗效,人参抗衰老的作用机制较为复杂,尚未阐明。本研究基于代谢组学和微生物组学探讨独参汤(DST)对D-半乳糖(D-gal)诱导的衰老模型大鼠认知功能障碍方面的改善作用及作用机制。
方法:
1.电喷雾电离(ESI)源的Q-Orbitrap质谱仪上在负离子模式下进行DST的主要成分鉴定。
2.将50只SD大鼠,随机分为5组,即对照组(Control)、模型组(Model)、阳性组(Positive)、独参汤高剂量组(DST-H)、独参汤低剂量组(DST-L),每组10只。除Control组外,其余组均按照500mg/kg/d剂量腹腔注射D-半乳糖40d建立衰老模型。造模4d后,造模同时DST-H组灌胃DST0.3g/kg/d,DST-L组灌胃DST0.15g/kg/d(以生药量计),Positive组灌胃维生素E0.027g/kg/d,连续灌胃36d。
3.观察大鼠状态并绘制生长曲线;水迷宫检测衰老大鼠学习记忆能力;透射电镜观察大鼠海马区神经元超微结构变化;刚果红染色观察大鼠海马区淀粉样蛋白的表达情况。
4.使用LC-MS进行代谢组学和微生物组联合分析,测定、比较Control、Model和DST三组组间的代谢物及肠道微生物的表达差异情况,并进行通路富集分析。
5.试剂盒检测衰老大鼠脑组织中的SOD、GSH的活性以及MDA含量;Western Blot检测大鼠海马区cAMP/PKA/CREB信号通路相关蛋白表达水平。
结果:
1.在DST中明确鉴定出80种人参皂苷,主要包括人参皂苷R1,-Rg1,-Re等;
2.与Model组比较,DST可显著提高衰老大鼠的学习记忆能力,并改善衰老模型大鼠神经元超微结构变化,降低衰老模型大鼠海马区橘红色沉积物以及老年斑数量;
3.代谢组学确定了10种潜在的生物标志物,涉及丙酮酸代谢,酮体的合成和降解以及其他代谢途径和cAMP信号通路;16S rDNA测序表明,DST可以调节记忆力受损大鼠肠道菌群的结构,且与能量代谢有显著相关性;
4.与Model组比较,DST可以提高脑组织中SOD、GSH活力(P<0.05),降低MDA含量(P<0.05),通过WesternBlot实验表明,DST上调PKA、cAMP、ADCY、CREB以及BDNF蛋白表达水平(P<0.05),下调GNAI蛋白表达水平(P<0.01),从而激活cAMP/PKA/CREB信号通路。
结论:
DST激活cAMP/PKA/CREB信号通路,进一步减轻氧化损伤,从而保护神经元,发挥对衰老模型大鼠改善认知障碍的作用。
人参具有抗氧化、抗衰老等多种药理作用,对衰老相关的疾病有良好的疗效,人参抗衰老的作用机制较为复杂,尚未阐明。本研究基于代谢组学和微生物组学探讨独参汤(DST)对D-半乳糖(D-gal)诱导的衰老模型大鼠认知功能障碍方面的改善作用及作用机制。
方法:
1.电喷雾电离(ESI)源的Q-Orbitrap质谱仪上在负离子模式下进行DST的主要成分鉴定。
2.将50只SD大鼠,随机分为5组,即对照组(Control)、模型组(Model)、阳性组(Positive)、独参汤高剂量组(DST-H)、独参汤低剂量组(DST-L),每组10只。除Control组外,其余组均按照500mg/kg/d剂量腹腔注射D-半乳糖40d建立衰老模型。造模4d后,造模同时DST-H组灌胃DST0.3g/kg/d,DST-L组灌胃DST0.15g/kg/d(以生药量计),Positive组灌胃维生素E0.027g/kg/d,连续灌胃36d。
3.观察大鼠状态并绘制生长曲线;水迷宫检测衰老大鼠学习记忆能力;透射电镜观察大鼠海马区神经元超微结构变化;刚果红染色观察大鼠海马区淀粉样蛋白的表达情况。
4.使用LC-MS进行代谢组学和微生物组联合分析,测定、比较Control、Model和DST三组组间的代谢物及肠道微生物的表达差异情况,并进行通路富集分析。
5.试剂盒检测衰老大鼠脑组织中的SOD、GSH的活性以及MDA含量;Western Blot检测大鼠海马区cAMP/PKA/CREB信号通路相关蛋白表达水平。
结果:
1.在DST中明确鉴定出80种人参皂苷,主要包括人参皂苷R1,-Rg1,-Re等;
2.与Model组比较,DST可显著提高衰老大鼠的学习记忆能力,并改善衰老模型大鼠神经元超微结构变化,降低衰老模型大鼠海马区橘红色沉积物以及老年斑数量;
3.代谢组学确定了10种潜在的生物标志物,涉及丙酮酸代谢,酮体的合成和降解以及其他代谢途径和cAMP信号通路;16S rDNA测序表明,DST可以调节记忆力受损大鼠肠道菌群的结构,且与能量代谢有显著相关性;
4.与Model组比较,DST可以提高脑组织中SOD、GSH活力(P<0.05),降低MDA含量(P<0.05),通过WesternBlot实验表明,DST上调PKA、cAMP、ADCY、CREB以及BDNF蛋白表达水平(P<0.05),下调GNAI蛋白表达水平(P<0.01),从而激活cAMP/PKA/CREB信号通路。
结论:
DST激活cAMP/PKA/CREB信号通路,进一步减轻氧化损伤,从而保护神经元,发挥对衰老模型大鼠改善认知障碍的作用。