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类叶升麻苷对β-淀粉样蛋白聚集影响的体外研究



全 文 :基金项目:新疆维吾尔自治区科研机构创新发展专项(2015007)
作者简介:罗嘉楠(1992-),女,在读硕士,研究方向:新疆特色中药资源开发与利用。
通信作者:热娜·卡斯木,女(维吾尔族),博士,教授,博士生导师,研究方向:新疆特色中药资源开发与利用研究,E-mail:renakssimu@vip.sina.com。
通信作者:闫 明,男,硕士,研究员,研究方向:药物分析与新药开发,E-mail:yanming21cn@sohu.com。
类叶升麻苷对β-淀粉样蛋白聚集影响的体外研究
罗嘉楠1,高 莉2,黄 晏3,闫 明2,热娜·卡斯木1
(1新疆医科大学药学院,乌鲁木齐 830011;2新疆维吾尔自治区维吾尔医药研究所新疆维吾尔医方剂学重点实验室,乌鲁木齐 830049;
3军事医学科学院毒物药物研究所,北京 100850)
摘要:目的 研究类叶升麻苷(Acteoside,AS)在体外对β-淀粉样蛋白片段(Aβ1-42)聚集的影响。方法 采
用硫黄素T(Th-T)结合实验研究各个浓度AS对单体态Aβ1-42聚集的抑制作用以及对聚集态Aβ1-42的解聚作用、呈
现出的量效关系;通过对AS和AS+Th-T进行300~600nm全波长吸收光谱扫描以及(160、320、640μmol/L)AS
与(1.25、2.5、5、10、20、40、80、160和320μmol/L)Th-T竞争结合实验,排除实验中可能存在的假阳性因素。结
果 硫黄素T结合实验表明,加入AS共同孵育24h后,单体态或聚集态Aβ1-42的荧光强度均能减弱;全波长吸收
光谱扫描显示在450nm和485nm处,AS、AS+Th-T均无特异性吸收峰,在450nm处给予刺激后,485nm附近
也没有出现强的吸收;竞争结合实验表明,固定AS浓度,增加Th-T浓度,不会使荧光强度恢复至未加入AS组,则
两者不存在相关结合位点;在AS影响Aβ1-42聚集的量效关系实验中,AS抑制 Aβ1-42聚集的IC50为254.3μmol/L,
对聚集态Aβ1-42解聚的IC50为282μmol/L。结论 AS可有效抑制单体态Aβ1-42的聚集,对聚集态的Aβ1-42也有明
显解聚作用,提示AS对老年痴呆具有潜在的治疗作用。
关键词:阿尔兹海默病;类叶升麻苷;β-淀粉样蛋白;硫黄素T
中图分类号:R966  文献标识码:A  文章编号:1009-5551(2017)02-0220-02
doi:10.3969/j.issn.1009-5551.2017.02.023
Effect of Acteoside on aggregation ofβ-amyloid in vitro
LUO Jianan1,GAO Li 2,HUANG Yan3,YAN Min2,Rena Kasimu1
(1 College of Pharmacy,Xinjiang Medical University,Urumqi 830011,China;
2 Prescription Laboratory of Xinjiang Traditional Uyghur Medicine,Xinjiang Institute of
Traditional Uyghur Medicine,Urmuqi 830049,China;3 State Key Laboratory of Toxicology and
Medical Countermeasures,Institute of Pharmacology and Toxicology,Academy of Military
Medical sciences,Beijing100850,China)
Abstract:Objective To investigate the effect of Acteoside on the aggregation of Aβ1-42in vitro.Methods 
Thioflavin T(Th-T)fluorescence was used to detect the effect of various concentrations of AS on the ag-
gregation of monomer Aβ1-42and on the degradation of the aggregated Aβ1-42;the competitive binding ex-
periment between Th-T and Acteoside and the absorption spectrum(from 300nm to 600um)were used to
rule out the potential false positive factors.Results Thioflavin T experiment showed that AS could de-
crease the fluorescence intensitywhen incubated with monomer Aβor aggregated Aβfor 24h.Absorption
spectra showed that AS,AS+Th-T had no specific absorption peak at 450nm and 485nm.There was no
strong absorption near 485nm after stimulation at 450nm;Competitive binding assay showed that fixed
AS concentration was shown to be able to increase the concentration of Th-T,but not to restore the inten-
sity of fluorescence to Th-T without addition of Acteoside,indicating that there was no relevant binding
 第40卷 第2期 新 疆 医 科 大 学 学 报 Vol.40 No.2
 2017年2月 Journal of Xinjiang Medical University Feb.2017
sites between the two substances;.The IC50was 254.3μmol/L when Acteoside was observed to be able to
inhibit the aggregation of Aβ1-42,whereas IC50was 282μmol/L when Acteoside was observed to be able to
segregate the aggregation of Aβ1-42.Conclusion Acteoside was shown to be effectively capable of inhibiting
the aggregation of Aβ1-42and of segregating the aggregation of Aβ1-42,suggesting that Acteoside could be
potentialy therapeutic in the therapy of Alzheimer′s disease.
Keywords:Alzheimer′s disease;Acteoside;β-amyloid;thioflavin-T
  阿尔兹海默病(Alzheimer′s disease,AD)是一
种病因未明、发病机制极其复杂的神经退行性疾病,
其特征与患者年龄相关,临床表现为患者认知功能
障碍和记忆功能减退,其三大特征性病理改变为老
年斑、神经纤维缠结和神经元尤其胆碱能神经元缺
失[1]。目前“淀粉样假说”是关于AD发病机制的一
种主流认识,认为AD病人主要病理特征是β-淀粉
样蛋白片段(Aβ)的产生、聚集、沉淀,最终形成老年
斑,导致在学习、记忆和其他认知功能的减退,因此
抑制Aβ的聚集可减缓病情的进程,成为预防和治疗
AD的有效治疗方法[2-3]。类叶升麻苷(Acteoside,
AS)又名麦角甾苷、毛蕊花糖苷,是一种水溶性较强
的苯乙醇苷类化合物,是中药肉苁蓉的主要有效成
分,具有抗氧化损伤、神经保护、补肾壮阳、改善记忆
的作用[4-5]。本课题组前期研究表明,AS对东莨菪
碱致小鼠学习记忆障碍和D-半乳糖致 AD病样小
鼠均有改善作用[6-7]。本研究旨在探讨AS在体外
对Aβ聚集的改善作用,为AS作为以Aβ为靶点的
AD抑制剂开发提供理论基础,现报道如下。
1 材料与方法
1.1 仪器与试剂 Harvester96型二氧化碳培养箱
(力申科学仪器),VORTEX-5QILINBEIER涡旋
震荡器(海门市其林贝尔仪器制造有限公司),酶标
板振荡器(ORBIT P4,美国Labnet公司),Acume-
neX3型高速细胞分析仪(英国TTPLabtech公司),
EnSpire多功能酶标仪(美国 PerkinElner公司),
Aβ1-42(中国吉尔生化有限公司,批号:052487),硫黄
素T(Sigma公司,批号:A0264153,),AS(新疆维吾
尔医 药 研 究 所 自 制,批 号:20141209),DMSO
(Sigma公司,批号:127790025-ACROS)。
1.2 Aβ1-42储备液及待测样品溶液的配置 PBS
(0.01mol/L,pH=7.4)用NaOH(固体)和 HCL调
节溶液pH=6.6,Aβ1-42按每0.1mg加入20μL
DMSO溶液完全溶解后,加入PBS(0.01mol/L,pH
=6.6)稀释至所需浓度;7 680μmol/L AS母液、
1 000μmol/L Th-T 母液使用 PBS(0.01mol/L,
pH=6.6)配制,避光保存,上述溶液用PBS稀释并
于4℃储存。
1.3 Th-T结合实验测定AS对单体Aβ1-42聚集的荧
光强度影响 AS分为3个剂量组(160、640、2 560
μmol/L),每组3个复孔,在96孔板中加入100
μmol/L的Aβ1-42溶液20μL后,立即在每孔中加入
20μL不同浓度AS,与20μmol/L的Th-T溶液20
μL,在酶标板振荡器上200r/min混匀10min,
37℃二氧化碳培养箱中孵育24h,测定荧光值,考
察AS对实验体系荧光强度的影响。
1.4 Th-T结合实验测定AS对聚集态Aβ1-42荧光强
度影响 按“1.3”项下方法将40μL Aβ1-42加入96孔
板中,37℃二氧化碳培养箱中孵育24h后,在对应孔
中加入不同浓度AS溶液各40μL,与20μmol/L的
Th-T溶液40μL,在酶标板振荡器上200r/min混匀
10min,37℃二氧化碳培养箱中孵育且于24h,测定
荧光值。
1.5 AS的吸收波谱扫描  Th-T结合实验以固定
激发波长450nm,测定485nm处的荧光强度。使
用多功能酶标仪对终浓度为1 500μmol/L的 AS
及AS+Th-T均进行了300~600nm全波长扫描
(步长为5nm),并且在450nm处给予激光激发,检
测待测化合物自身或被激发后在485nm附近是否
有使荧光非特异性降低的强吸收,排除多种因素的
假阳性结果。
1.6 AS与Th-T竞争结合实验 实验选择不同浓度
(160、320、640μmol/L)的AS与Aβ1-42共孵育,通过
改变Th-T的浓度(依次为1.25、2.5、5、10、20、40、80、
160、320μmol/L)使荧光强度恢复到最大值,消除二
者之间存在的竞争结合,从而排除实验假因素。
1.7 Th-T结合实验考察AS影响Aβ聚集的量效关
系 将 AS从最高浓度倍比稀释共11个终浓度
(2.5、5、10、20、40、80、160、320、640、1 280、2 560
μmol/L)考察 AS影响 Aβ1-42聚集的量效关系,计
算IC50。
1.8 统计学处理 采用GraphPad Prime5.0统计软件
进行统计学分析,所有数据均以均数±标准差 (-x±s)
表示,两组间比较采用t检验,多组之间比较采用
One way ANOVA and Dunnett检验分析,检验水
准α=0.05。
2 结果
2.1 AS对单体Aβ聚集的影响 Aβ1-42单体在37℃
122 第2期 罗嘉楠,等:类叶升麻苷对β-淀粉样蛋白聚集影响的体外研究
孵育24h后,由于疏水作用,自身发生聚集形成β
折叠结构,荧光强度明显增强 (P <0.001);与 Aβ
组相比较,3种浓度(160、640、2 560μmol/L)的AS
组荧光强度均明显减弱 (P <0.001),显著抑制
Aβ1-42单体的自身聚集,其中2 560μmol/L AS组对
Aβ单体聚集的抑制率达到96.26%,定量分析结果
显示正常对照组的荧光强度为(0.25±0.04)×108,
3种浓度的 AS能使 Aβ组的荧光强度从(3.48±
0.09)×108 分别降至(2.45±0.16)×108、(0.89±
0.03)×108 和(0.13±0.04)×108,见图1。
图1 AS抑制Aβ聚集图
2.2 AS对聚集态Aβ解聚的作用 与聚集态Aβ组
相比较,加入640μmol/L和2 560μmol/L浓度的
AS均能明显降低荧光强度 (P≤0.001),定量分析结
果显示,正常对照组的荧光强度为(0.13±0.04)×
108,3种浓度的AS能使Aβ组的荧光强度从(3.27±
0.51)×108 分别降至(2.93±0.19)×108、(1.77±
0.03)×108 和(0.28±0.11)×108,且呈量效关系。
2.3 AS的吸收波谱扫描 AS的吸收光谱扫描结
果显示,AS和 AS+Th-T在400~600nm波长范
围均没有特异性吸收峰(图2);同时,在450nm处
给予激发光后,在470~600nm波长范围测化合物
也没有出现明显的吸收峰(图3),说明待测药物自
身或和荧光染料结合后,不论是自身还是给与刺激
均不会在该波长范围产生强的自身荧光,不会有强
的吸收干扰实验结果。
2.4 AS与Th-T竞争结合实验假因素的排除 Th-
T最低浓度下,4组荧光值基本始发于同一个点,在
不同浓度的 AS作用下,随 Th-T浓度增加时,Aβ
荧光值也增加,当Th-T浓度为160μmol/L时达到
平台期。AS 3个剂量的给药组表现出明显的量效
关系,高浓度的荧光强度值最低,且最低浓度的 AS
组荧光强度也低于未加药的 Aβ组,排除了假阳性
结果,见图4。
2.5 AS对单体和聚集态Aβ聚集的影响 AS抑制
单体Aβ聚集的作用,随着浓度增加而增加,IC50为
254.3μmol/L(图5A);AS对聚集态Aβ解聚的作
用,亦随着浓度增加而增加,IC50为282.0μmol/L
(图5B)。
图2 AS300~600nm的吸收光谱图    图3 AS470~600nm的吸收光谱   图4 硫磺素T与AS竞争性结合实验
图5 AS影响单体(A)和聚集态(B)Aβ聚集的量效关系
3 讨论
类叶升麻苷(AS),其主要药理作用为增强记忆
及神经保护作用、抗氧化抗衰老作用、调节免疫作用
等[8],其中抗氧化作用十分明显,林娟等[6]、高莉
等[7]实验有关类叶升麻苷对东莨菪碱致小鼠学习记
忆障碍的研究和类叶升麻苷对D-半乳糖致衰老小
鼠抗氧化作用的研究都发现,类叶升麻苷能改善
AD模型小鼠记忆障碍和降低 MDA的增多,升高
T-SOD和GSH-Px这两种酶的活性都与其抗氧化
222 新 疆 医 科 大 学 学 报 第40卷 
能力密切相关。AS在抗氧化治疗AD的同时,能不
能通过抑制 Aβ聚集有效地改变 AD的病理特征,
发现另一个AS治疗AD的靶点。
由于AD发病机理十分复杂,脑内发生的病理
改变难以逆转,虽说关于AD发病机制有众多假说,
但对于AD的药物研发已经临床试验都基于β-淀粉
样蛋白级联假说。Aβ的聚集被认为是导致阿尔茨
海默发病的始发因素。Aβ作为老年斑(SP)的主要
组成成分,具有神经毒性,是由其前体淀粉样前体蛋
白(Amyloid PrecursorProtein,APP)经β和γ分泌酶
共同剪切形成的[9]。Aβ具有很强的自聚性,一旦聚
集,即会较早在老年斑中发生有选择的、难以溶解的
沉淀。正常情况下,Aβ的产生和降解是平衡的,若降
解酶功能发生异常,平衡被打破,日积月累导致沉积
和老年斑的形成,引起神经元损伤和认知功能的衰
退[10-11]。聚集的Aβ可与荧光衍生剂Th-T特异性
结合,在特定波长的激发光激发(440~460nm)下,可
以产生特定波长的发射荧光(482~490nm)[12-14],从
而检测聚集态Aβ。本实验采用Th-T结合实验来考
查AS对Aβ1-42聚集的影响,选择了最优激发波长,即
在实验条件为450nm的波长下激发,通过在485nm
处的荧光强度来间接反映Aβ1-42的聚集量
[15]。实验
结果证明,加入AS共同孵育后,能够降低单体态Aβ
的荧光强度,也能降低聚集态Aβ的荧光强度,说明
AS能够抑制单体Aβ1-42的聚集,同时也能对聚集态的
Aβ1-42有明显解聚作用。为了验证实验中是AS在Aβ
肽链上的位点结合抑制了Aβ1-42的聚集,降低了荧光
强度,做了假阳性因素的排除:对AS、AS+Th-T进
行了300~600nm全波长扫描,并且在450nm下激
发,470~600nm处检测。结果表明,AS、AS+Th-T
自身或被激发后没有出现强吸收,说明AS本身的光
谱特性不会导致Th-T实验中的荧光降低;此外,AS
和Th-T在单体或聚集态Aβ1-42共同孵育是否具有相
同的结合位点,如果是两者存在竞争性结合的关系,
固定AS的浓度随着Th-T浓度增加,一定会抢夺AS
与Aβ的结合位点,使不同AS组的荧光强度都能恢
复到未加入AS的Aβ1-42组,结果证明两者不存在竞
争性结合位点,排除了可能的实验干扰,推翻了可能
存在的的假阳性结果,说明AS对Aβ1-42的聚集有降
解作用。
实验溶剂均在超净工作台配制,96孔板每孔各
溶液加入20μL(总体积为60μL),体积较小,检测
结果发现3个复孔荧光强度SD值均较大,为了减
少标准差大对实验的影响,加样时保证动作重复的
均一性;在CO2 培养箱中孵育24h之前,将96孔
板用保鲜膜封住,以防每孔溶液太少会挥发;在 AS
对聚集态Aβ1-42解聚的作用的实验中,Aβ1-42需要先
孵育24h,为了确保第2天加样时孔底 Aβ1-42不会
蒸发干,将体积增加到40μL。AS在盐酸盐溶液中
不稳定,需要现配现用,为了保证实验重复下的IC50
相差不大,从高浓度7 680μmol/L稀释至所需的
终浓度,并且用倍比法稀释,确保浓度的准确性,呈
现出较好的量效关系。已有研究表明 AS对 H2O2
诱导的 PC12细胞损伤具有显著性保护作用[16]。
Aβ单体没有明显的细胞毒性,但其自身聚集的过程
会产生 H2O2,能够对细胞产生氧化损伤[17]。AS
一方面可以直接抑制 Aβ1-42的聚集,另一方面其抗
氧化作用可以有效地减轻Aβ1-42在聚集过程中产生
的 H2O2 引起的细胞氧化损伤,为进一步研究 AS
抗AD提供了理论依据。
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[收稿日期:2016-06-16]
(本文编辑 王艳)
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(上接219页)
增殖正常软骨细胞和骨关节炎软骨的细胞活性,对
退行性软骨细胞有促进生长的作用。从大鼠细胞增
殖实验结果说明,莲威阿纳其颗粒对正常软骨细胞
也有增殖的效果,不仅可以作为治疗骨性关节炎的
药物,而且在预防过程中也能发挥重要作用[13,18]。
通过急性毒性试验证明莲威阿纳其颗粒临床用药
安全。
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[收稿日期:2016-09-09]
(本文编辑 施洋)
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[收稿日期:2016-08-07]
(本文编辑 施洋)
822 新 疆 医 科 大 学 学 报 第40卷