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龙血竭(Dragon’s Blood, DB)是从百合科植物剑叶龙血树Dracaenacochinchinesis(Lo ur) S. C. Chen的含脂木材中提取的红色树脂,主要产于广西和云南等地区。龙血竭是一个传统的“活血化瘀”的名贵中药,现代药理研究发现,DB具有抗炎症发生、抗氧化损伤、提高免疫力和促进血液循环等多种生物活性。由于DB具有生物利用度低,服用剂量高和药物黏度高等缺点,本课题组采用醇提水沉工艺获得龙血竭提取物(Dragon’s Blood extract,DBE),其中酚类化合物(白藜芦醇、紫檀芪、龙血素A和龙血素B)为DB和DBE的活性成分。研究发现,许多天然存在的多酚类化合物,如茶多酚和白藜芦醇等,具有减少辐射诱导的氧化应激损伤、细胞DNA损伤、炎症反应以及造血损伤等作用,而且我们课题组以前的研究发现DB能够减轻辐射诱导的脑损伤和胃肠损伤,因此本文研究了DB和DBE对辐射造血损伤的保护作用及其机制。此外,我们以前的研究还发现DB可促进大鼠周围神经损伤的早期再生,减少大鼠的局灶性脑缺血损伤,以及抑制辐射诱导的海马神经元凋亡。因此,本文进一步探讨了DB和DBE的抗抑郁作用及其机制。基于以上分析,从促进骨髓造血和抗抑郁两个方面揭示DB和DBE的药效作用和相关机制。本研究主要包括两部分内容,第一部分是DB和DBE对辐射造血损伤的防护作用及其机制研究,以γ射线辐射雄性成年BALB/c小鼠建立骨髓抑制模型(4Gy或5Gy60Co-γ射线一次性全身照射),观察DB和DBE对骨髓抑制小鼠外周血细胞、骨髓病理、造血祖细胞、染色体畸变、微核率、细胞因子和氧化应激水平等的影响。为了进一步研究DBE的促造血机制,采用GM-CSF因子饥饿Mo7e细胞(人巨核细胞白血病细胞系)模型,观察DBE对细胞存活率、细胞周期、细胞凋亡以及相关信号通路蛋白表达的影响。第二部分是DB和DBE对抑郁模型大鼠行为学及海马神经发生的影响,以连续28天慢性轻度不可预见性应激方法建立大鼠抑郁模型,观察DB和DBE对抑郁模型大鼠行为学(糖水消耗实验、旷场实验、强迫游泳实验和新奇抑制摄食实验),海马齿状回神经发生和迁移,海马中Ngn2、DCX、神经营养信号通路(BDNF/ERK1/2/CREB)和长时程记忆信号通路(NMDAR/CAMKIV/CREB)中相关蛋白水平的影响,以探讨DB和DBE治疗抑郁症的可能机制。具体结果如下:第一部分:DB和DBE对辐射造血损伤的防护作用及其机制研究1DB和DBE对辐射诱导的骨髓抑制小鼠的造血保护作用1)DB和DBE明显促进外周血细胞水平的恢复。在4Gy60Co-γ辐射小鼠模型中,DB和DBE(0.075,0.15,0.3g/kg b.wt.)显著促进辐射后小鼠外周血白细胞的恢复,且DBE在辐射后的28d促白细胞恢复到正常水平;DB和DBE可明显促进红细胞水平的恢复;DB和DBE组中的血红蛋白含量也呈显著性的恢复,且DBE在辐射后的28d促血红蛋白含量恢复到正常水平;DB和DBE明显减小血小板的下降幅度,加快血小板的恢复,其中DBE在辐射后的14d促血小板恢复到正常水平,DB在辐射后的第21d恢复到正常水平;DB和DBE还明显促进淋巴细胞的恢复。在5Gy60Co-γ辐射小鼠模型中,DBE也可以显著地促进白细胞、红细胞、血小板及淋巴细胞水平的恢复。在两个模型促外周血细胞恢复的结果中,DB和DBE对血小板的恢复作用最为明显。2)DB和DBE改善骨髓和脾脏病理形态学。在4Gy60Co-γ辐射小鼠模型中,DB和DBE明显减少骨髓的脂肪细胞组织增生,调整造血细胞比例,促进骨髓造血细胞的增加。DB和DBE还能明显改善脾脏髓外造血,促进白髓淋巴细胞增加,提高机体免疫力。在5Gy60Co-γ辐射小鼠模型中,DBE也明显改善骨髓组织形态学。3)DB和DBE促进骨髓造血祖细胞集落形成。在4Gy60Co-γ辐射小鼠模型中,DBE在辐射后的第7,14和21d明显促进粒-单系CFU-GM,红系CFU-E和BFU-E,巨核系CFU-Meg三系骨髓造血祖细胞集落的形成,DB在辐射后的第7,14和21d显著增加巨核系祖细胞的集落(CFU-Meg)产率,DB对红系造血祖细胞的集落(CFU-E和BFU-E)形成也有明显促进作用。其中,但DB和DBE对巨核系祖细胞的促进作用最为明显。4)DB和DBE不能促进成纤维细胞集落形成。在4Gy60Co-γ辐射小鼠模型中,DB和DBE在辐射后的7,14和21d对骨髓基质细胞的形态和成纤维细胞集落(CFU-F)形成没有明显影响。5)DB和DBE减轻骨髓细胞周期阻滞。在4Gy60Co-γ辐射小鼠模型中,DB和DBE明显改善骨髓抑制小鼠的细胞周期阻滞,减少骨髓细胞G0/G1期的细胞比例,增加S期和G2/M期的细胞比率。说明DB和DBE显著促进骨髓细胞从静止期进入细胞周期,加速DNA合成,促进有丝分裂过程和骨髓细胞增殖,加快造血损伤的恢复。6)DB和DBE减少骨髓细胞DNA损伤。在4Gy60Co-γ辐射小鼠模型中,DB和DBE显著减少骨髓细胞的多种染色体畸变,如染色单体断裂、染色体断裂、碎片、成环、双着丝粒、多倍体和严重受损细胞(sever damage cell,SDC),以及明显降低发生畸变的细胞比率。DB和DBE还可以显著性的降低嗜多染红细胞微核率(MNPCE)、正染红细胞微核率(MNNCE)的水平,明显增加PCE/(PCE+NCE)比率。证明DB和DBE明显降低辐射诱导的DNA损伤,减少辐射小鼠骨髓细胞基因组的不稳定性,促进骨髓造血恢复。7)DB和DBE降低骨髓抑制小鼠血清细胞因子水平。在4Gy60Co-γ辐射小鼠模型中,DB和DBE对血清细胞因子IL-6,TNF-α和IFN-γ分泌水平具有较好的调节作用,使三者的水平维持在适当的范围内,减少炎症发生,维持造血微环境的稳定,促进造血损伤的恢复。8)DB和DBE减轻骨髓抑制小鼠血清和脾脏氧化应激损伤。在4Gy60Co-γ辐射小鼠模型中,DB和DBE明显增加血清和脾脏中抗氧化物酶(超氧化物歧化酶SOD和过氧化氢酶CAT)的活性,提高抗氧化分子谷胱甘肽(GSH)的水平,以及减少脂质过氧化产物丙二醛(MDA)的水平。DB和DBE可以显著性的降低辐射引起的氧化应激损伤。2DBE对因子饥饿巨核系Mo7e细胞增殖的研究1)DBE(10,50μg/mL)对因子(GM-CSF)饥饿Mo7e细胞的细胞存活率有显著的提升作用。2)DBE明显减轻因子饥饿诱导的Mo7e细胞的周期阻滞,降低Mo7e细胞G0/G1期细胞比率,增加S期及G2/M期细胞比率。说明DBE可明显加速DNA合成和有丝分裂的进程,促进Mo7e细胞的增殖。3)DBE明显减少因子饥饿诱导的Mo7e细胞的早期凋亡和总凋亡。4)DBE显著降低促凋亡蛋白Bax的水平,增加抗凋亡蛋白Bcl-2的水平,并明显降低Bax/Bcl-2的比值。DBE还可以显著性的抑制caspase-3的活化水平。5)DBE可诱导因子饥饿Mo7e细胞中ERK1/2的磷酸化激活,但不能诱导Akt磷酸化激活。用Wortmannin(PI3-K抑制剂)和Imatinib mesylate(酪氨酸激酶抑制剂)预处理Mo7e细胞后,DBE对细胞内Akt的磷酸化水平也没有影响。表明DBE能够诱导ERK1/2激活,而不是Akt,参与促进细胞的存活和增殖。第二部分的研究DB和DBE对抑郁模型大鼠行为学及海马神经发生的研究1)DB和DBE明显改善抑郁模型大鼠的行为学水平。DB(2g/kg b.wt.)和DBE(0.3g/kg b.wt.)明显提高抑郁模型大鼠的糖水消耗量,增加大鼠旷场试验中的水平穿越次数和直立次数,减少强迫游泳不动时间和新奇抑制摄食潜伏期。2)DB和DBE影响海马齿状回神经发生和迁移。DB和DBE促进抑郁模型大鼠海马齿状回BrdU阳性细胞数量增加,其中DB显著促神经细胞增殖。DB和DBE组也明显促进抑郁模型大鼠海马齿状回中DCX蛋白表达增加,促进新生神经细胞的迁移。3)DB和DBE促进海马中相关蛋白水平的增加。DB和DBE明显促进抑郁模型大鼠海马中Ngn2和DCX,神经营养信号通路中BDNF和p-CREB,长时程记忆信号通路中NMDAR和p-CAMKIV蛋白表达水平增加。DB还可以显著促进海马中ERK1/2的活化。综上所述,DB和DBE能促进辐射后小鼠的外周血细胞的恢复、骨髓病理形态的改善及骨髓造血祖细胞的增殖,其防护机制可能与抗DNA损伤、抗凋亡、抗氧化应激和抗炎症的作用相关。首次发现DBE还可以明显提高因子饥饿巨核系Mo7e细胞的存活和增殖,抑制细胞周期阻滞和细胞凋亡,其保护机制可能与降低Bax/Bcl-2比例,抑制caspase-3活化以及激活ERK1/2信号通路相关,但与Akt信号通路无关。同时,DB和DBE可以改善抑郁模型大鼠的行为学,其抗抑郁作用可能与促进海马齿状回神经细胞增殖、迁移,海马神经元可塑性调节以及神经营养信号通路(BDNF/CREB)和长时程记忆信号通路(NMDAR/CAMK IV/CREB)的活化有关。