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Neuroprotective effects of Shunaoxin Dropping Pill on D-galactose induced Alzheimer‘s disease rat model and their mechanisms

舒脑欣滴丸对D-半乳糖致阿尔茨海默病早期模型大鼠的神经保护作用及机制研究



全 文 :中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47卷 第 17期 2016年 9月

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舒脑欣滴丸对 D-半乳糖致阿尔茨海默病早期模型大鼠的神经保护作用及
机制研究
周 鸿 1, 3,霍利琴 1,张静泽 2*,佟永领 3,刘 丹 3,王金磊 3,高文远 1*
1. 天津大学药物科学与技术学院,天津 300072
2. 武警后勤学院 武警部队特需药物研发中心,天津 300162
3. 天津中新药业集团股份有限公司第六中药厂,天津 300401
摘 要:目的 考察舒脑欣滴丸对D-半乳糖造成阿尔茨海默病(AD)早期模型大鼠的神经保护作用及机制。方法 采用 ip D-
半乳糖(100 mg/kg)60 d造成大鼠 AD早期模型,利用Morris水迷宫进行神经行为学检测,超氧化物歧化酶(SOD)和丙二
醛(MDA)试剂盒测定氧化应激指标,免疫组织化学观察大脑皮质胶质纤维酸性蛋白(GFAP)和海马 CA1区 Caspase-3的表
达,并利用 HE染色观察脑海马区形态变化。结果 舒脑欣滴丸减少空间探索实验中模型大鼠的逃避潜伏期(P<0.05),增加
穿越平台次数(P<0.05),显著性增加 SOD活性(P<0.05),减少丙二醛MDA水平(P<0.05),并且能够降低大脑皮质 GFAP
的表达和海马 CA1区 Caspase-3的表达,同时能够改善模型大鼠的脑海马区形态。结论 舒脑欣滴丸对D-半乳糖造成的 AD早
期模型大鼠有一定的治疗作用,且其可能通过抗氧化应激、神经元凋亡和改善突触的连接及功能而起到神经保护作用。
关键词:舒脑欣滴丸;D-半乳糖;阿尔茨海默病;氧化应激;神经保护作用
中图分类号:R285.5 文献标志码:A 文章编号:0253 - 2670(2016)17 - 3074 - 05
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2016.17.019
Neuroprotective effects of Shunaoxin Dropping Pill on D-galactose induced
Alzheimer’s disease rat model and their mechanisms
ZHOU Hong
1, 3
, HUO Li-qin
1
, ZHANG Jing-ze
2
, TONG Yong-ling
3
, LIU Dan
3
, WANG Jin-lei
3
, GAO Wen-yuan
1

1. College of Pharmaceuticals and Biotechnology, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2. Military Special Drug R&D Center, Logistics College of Chinese People’s Armed Police Forces, Tianjin 300309, China
3. No. 6 Traditional Chinese Medicine Factory, Tianjin Zhongxin Pharmaceutical Group Co., Ltd., Tianjin 300401, China
Abstract: Objective To investigate the neuroprotective effects of Shunaoxin Dropping Pill (SDP) on Alzheimer’s disease (AD) rats
induced by D-galactose their mechanisms. Methods Rats were ip given D-gal (100 mg/kg) for 60 d to induce the prominent changes
of AD in the early stage. Morris water maze was used to investigate neurobehavioral changes, superoxide dismutase (SOD) and
malondialdehyde (MDA) kits were used to determine the indicators of oxidative stress, immunohistochemistry was used to evaluate the
expression of GFAP and Caspase-3, and HE staining was used to observe the morphological changes in hippocampal region. Results
SDP treated group significantly decreased latency and increased the bouts of cross platform in Morris water maze experiment (P <
0.05), improved the morphological changes in hippocampal region and significantly increased the content of SOD content (P < 0.05),
decreased the content of MDA (P < 0.05), and alleviated the neuron death. Conclusion SDP has the certain therapeutic effect on
prominent changes of AD in the early stage through its anti-oxidant stress effect. Our study provides the first piece of evidence
supporting the potential use of SDP in the treatment of AD in clinic.
Key words: Shunaoxin Dropping Pill; D-galactose; Alzheimer’s disease (AD); oxidative stress; neurprotection

舒脑欣滴丸由川芎和当归两味中药组成,具有
理气活血、化瘀止痛的功效。自 2005年以来被用于
治疗多种心脑血管疾病(批准文号 Z20050041)[1-3]。
文献报道,舒脑欣滴丸主要单体成分藁本内酯可提
高小鼠认知功能,减少神经毒性;洋川芎内酯 I 可
以保护神经细胞[4-6]。目前舒脑欣滴丸抗老年痴呆的

收稿日期:2016-02-12
作者简介:周 鸿(1970—),男,理学硕士,高级工程师,专业方向为应用化学。
*通信作者 张静泽,副教授,主要从事中药复方作用物质基础研究。Tel: (022)84876773 E-mail: zhangjingze1977@163.com
高文远,教授,博士生导师,主要从事中药复方作用物质基础研究。Tel: (022)87401895 E-mail: pharmgao@tju.edu.cn
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47卷 第 17期 2016年 9月

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作用研究多集中在临床疗效观察方面,舒脑欣滴丸
可以改善血管性痴呆患者的记忆障碍及其他认知
功能障碍[7],尚无关于舒脑欣滴丸抗阿尔茨海默病
(AD)实验方面的研究,更无相关机制的研究。本
研究采用 D-半乳糖造成 AD早期模型大鼠,观察舒
脑欣滴丸对模型大鼠的神经保护行为,并初步探讨
其作用机制。
1 材料
1.1 药物与试剂
舒脑欣滴丸(天津中新药业股份有限公司第六
中药厂,批号 671002,规格每丸 42 mg);脑复康
(吡拉西坦片,批号 H43020666,湖南迪诺制药有
限公司);超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)
试剂盒(南京建成生物科技有限公司);胶质纤维
酸性蛋白(GFAP)抗体和 Caspase-3抗体(武汉博
士德生物工程有限公司)。D-半乳糖(上海阿拉丁
生化科技股份有限公司)。
1.2 实验动物
Wistar大鼠,雌雄各半,体质量为(200±20)
g,由军事医学科学院实验动物中心提供;许可证
号 SCXK-2007-004,实验用大鼠于 25 ℃条件下适
应性饲养 1周以后进行实验。
1.3 实验仪器
水迷宫实验系统(天津中医药大学提供);
TopScanLite-TopView 行 为 学 分 析 系 统
(NoldusInformation Technology,Leesburg,VA,美
国);Molecular Device Flexstation 3酶标仪,美国
Molecular Devices(MD)公司。
2 方法
2.1 分组、造模及给药
将 40只健康 Wistar大鼠随机分成 5组:对照
组,模型组,舒脑欣滴丸高、低剂量(800、400 mg/kg,
将舒脑欣滴丸研碎,称取粉末,用 5% CMC-Na溶
解至一定质量浓度)组,阳性对照脑复康(430
mg/kg)组,每组 8 只大鼠。除对照组外,其余各
组大鼠均 ip D-半乳糖 100 mg/(kg·d)[7],对照组 ip
等量生理盐水,连续注射 60 d。造模同时,对照组、
模型组 ig给予 5% CMC-Na,各给药组 ig相应剂量
药物,每天 1次,连续给药 60 d。
2.2 样本采集
于末次给药后以 5%戊巴比妥钠(0.6 g/kg)ip
麻醉大鼠,股主动脉取血,处死动物。取 4 mL全
血,3 000 r/min低温离心机离心 30 min,分离血清,
−20 ℃冻存,以备测定血清 SOD和MDA水平。取
脑,于中性福尔马林中保存用于病理观察。
2.3 观察指标及测定方法
2.3.1 行为学测定(水迷宫实验) Morris水迷宫
由一个不锈钢喷塑圆柱形水池和自动录像记录系
统两部分组成。水池直径为 100 cm,高 38 cm。池
壁上标记有 4个等距离点,按顺时针方向将水池分
为 4个象限,任选一个象限,于其中央放置平台(平
台与池壁及圆心距离相等)。平台黑色,直径 6 cm,
高 15 cm,泳池内盛水,水温保持在(25±1)℃,
自动录像记录系统包括摄像头和录像系统(计算
机、记录软件),摄像头装于水池上方约 3 m 处,
并与录像系统相连接,自动录入并记录大鼠逃避潜
伏期和穿越平台次数。大鼠于给药 60 d后开始进行
Morris水迷宫检测,先训练 1周,每天上、下午各
2遍,第 7天给药 60 min后开始检测,运用空间探
索实验来检测动物对平台空间位置的准确记忆,即
记忆保持能力。水迷宫第 7天,撤除平台后,从原
实台象限的对角象限(第 3象限)作为入水点将动
物面向池壁放入水中。记录动物在 90 s内在实台象
限的穿台次数,用于检测动物对平台空间位置的准
确记忆,即记忆保持能力。数据采集和处理均由该
装置的图像自动监视和处理系统完成[8-9]。
2.3.2 血清 SOD 和 MDA 的检测 血清 SOD 和
MDA的检测均严格按照试剂盒说明进行。
2.3.3 大脑 GFAP 和 Caspase-3 表达的检测 采用
免疫组织化学技术观察大鼠大脑皮层 GFAP和海马
CA1区 Caspase-3的表达。
2.3.4 采用尼氏染色和 HE染色观察各组大鼠海马
CA1区的组织形态学变化。
2.4 统计学处理
利用 SPSS 20.0统计分析处理软件进行统计学分
析,实验数据以 ±x s表示,采用双侧 t检验进行比较。
3 结果
3.1 对行为学的影响
空间探索实验中的逃避潜伏期和穿越平台次数
结果见图 1。脑复康组、舒脑欣滴丸低和高剂量组大
鼠的逃避潜伏期均较模型组缩短,且舒脑欣滴丸低、
高剂量组差异显著(P<0.01)。脑复康组、舒脑欣滴
丸低和高剂量组穿过平台的次数均大于模型组,且
舒脑欣滴丸低剂量组差异显著(P<0.05)。表明舒脑
欣滴丸可减少 D-半乳糖造模大鼠神经损伤,提高其
学习记忆能力。
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**
*
**

* *


与对照组比较:*P<0.05;与模型组比较:△P<0.05 △△P<0.01

*P < 0.05 vs control group; △P < 0.05 △△P < 0.01 vs model group
图 1 舒脑欣滴丸对 AD模型大鼠Morris水迷宫实验行为学的影响 ( x±s, n = 8)
Fig. 1 Effect of SDP on behavior of AD model rats in Morris water maze experiment ( x±s, n = 8)
3.2 对氧化应激指标的影响
各组大鼠血清中 SOD 活性和 MDA 水平结果见
表 1,舒脑欣滴丸低、高剂量组大鼠血清中 SOD活性
显著高于模型组,MDA水平显著低于模型组(P<0.05、
表 1 舒脑欣滴丸对AD模型大鼠血清中 SOD活性和MDA
水平的影响 ( x±s, n = 8)
Table 1 Effect of SDP on SOD activity and MDA level in
serum of AD model rats ( x±s, n = 8)
组别 剂量/
(mg·kg−1)
MDA/
(nmol·mL−1)
SOD/
(U·mL−1)
对照 — 100.21± 7.89*** 0.87±0.01**
模型 — 146.85±13.00 0.75±0.01
脑复康 430 123.12±10.99** 0.90±0.01**
舒脑欣滴丸 400 133.52±10.11* 0.88±0.03**
800 119.39± 8.53** 0.91±0.01**
与模型组比较:*P<0.05 **P<0.01 ***P<0.001
*P < 0.05 **P < 0.01 ***P < 0.001 vs model group
0.01),提示舒脑欣滴丸可能通过抗氧化应激作用,
抵抗 D-半乳糖引起的衰老损伤。
3.3 对脑海马组织Caspase-3和GFAP表达的影响
免疫组织化学染色结果见图 2。GFAP 的阳性
表达颗粒主要出现在神经胶质细胞突起处,呈棕黄
色深染颗粒。GFAP 染色结果显示,在对照组大鼠
大脑皮质内 GFAP阳性染色较淡;模型组的神经胶
质细胞突起处,可见大量深染的棕黄色颗粒,为
GFAP 阳性染色细胞,阳性细胞数量明显高于对照
组。与模型组相比,脑复康组及不同剂量舒脑欣滴
丸组的细胞染色相对较淡,阳性细胞数量明显低于
模型组。Caspase-3染色结果显示,对照组的阳性细
胞数量与模型组存在有显著差异;模型组大鼠海马
神经元阳性细胞数比对照组显著增加。脑复康组和
不同剂量舒脑欣滴丸组可见海马阳性反应细胞着
色浅。



图 2 舒脑欣滴丸对 AD大鼠大脑皮质 GFAP表达和海马 CA1区 Caspase-3表达的影响
Fig. 2 Effects of SDP on expression of GFAP in cortex and Caspase-3 in hippocampal CA1 region in AD rats
50
40
30
20
10
0





/s


△△ △△

对照 模型 脑复康 400 800
舒脑欣滴丸/(mg·kg−1)
对照 模型 脑复康 400 800
舒脑欣滴丸/(mg·kg−1)
5
4
3
2
1
0
穿






对照 模型 脑复康 舒脑欣滴丸 400 mg·kg−1 舒脑欣滴丸 800 mg·kg−1
GFAP









Caspase-3
*
*
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3.4 对脑海马组织形态学的影响
各组大鼠脑海马区形态变化见图 3,正常大鼠
海马 CA1区结构正常,神经毯排列紧密且整齐,层
次清楚,有 4~6 层细胞,细胞核呈圆形,核仁清
晰。模型组大鼠海马 CA1区病变严重,神经元排列
散乱疏松,锥体细胞带不完整,细胞数量明显减少,
核固缩明显,舒脑欣滴丸给药组大鼠海马 CAl区病
变较模型组明显改善,结构清晰,细胞排列较整齐,
细胞核固缩不明显,其病变较模型组明显减轻,与
阳性药脑复康组相似,几乎与对照没有差异,显示
舒脑欣滴丸可明显改善模型大鼠脑组织的病理
变化。




图 3 舒脑欣滴丸对 AD大鼠海马 CA1区组织形态的影响
Fig. 3 Effects of SDP on morphology in hippocampal CA1 region in AD rats
4 讨论
舒脑欣滴丸可减少 D-半乳糖造模大鼠的逃避
潜伏期,增加穿越平台的次数,提高其认知水平,
可以改善 D-半乳糖造模大鼠大脑海马区形态异常,
其可能通过抗氧化应激、降低炎症反应和神经元凋
亡而起到神经保护作用。本课题组前期研究发现阿
魏酸、洋川芎内酯 I/H、洋川芎内酯 A、藁本内酯
为舒脑欣滴丸的主要成分[2],且阿魏酸、洋川芎内
酯 I和藁本内酯具有神经保护作用[4-6],故舒脑欣滴
丸的神经保护作用可能是其中多成分相互作用的
结果。
D-半乳糖为还原糖,其在体内的异常代谢可导
致机体衰老。实验动物注射 D-半乳糖后可致突触传
递中的认知缺陷和紊乱,D-半乳糖造模大鼠常作为
突触紊乱和记忆破坏的模型用于实验研究[8]。长期
注射 D-半乳糖可以促进衰老,形成轻微的神经损伤
和记忆缺陷,造成 AD的早期症状,因此 D-半乳糖
常诱导 AD早期模型进行研究[10]。氧化应激在衰老
过程中起重要作用,D-半乳糖注射可以增加活性氧
(ROS)的生成,降低抗氧化酶的活性,SOD和MDA
是氧化应激的重要指标[11]。本实验中,舒脑欣滴丸
给药组可以显著降低模型组大鼠血清中 MDA 水
平,提高 SOD活性,表明舒脑欣滴丸提高 D-半乳
糖造模大鼠的认知水平,改善脑海马 CA1区病变的
作用,可能是通过抗氧化应激来实现的。
星形胶质细胞是中枢神经系统内数量最多的
一种胶质细胞,中枢神经系统内的神经元及其突触
之间几乎都被星形胶质细胞填充,对神经元起营养
和支持作用。GFAP 是星形胶质细胞的骨架蛋白,
充满于星形胶质细胞的胞体和突起内,被公认为星
形胶质细胞的特征性标记,GFAP 增加是脑损伤的
早期特征性标志[12]。本研究探讨了舒脑欣滴丸对
GFAP 表达的影响。结果表明,舒脑欣滴丸能明显
抑制 AD大鼠海马区 GFAP蛋白的表达增加,即舒
脑欣滴丸抑制 GFAP蛋白的表达,间接改善了突触
的连接及功能,最终提高了 AD大鼠的认知能力。
为了进一步探讨舒脑欣滴丸治疗 D-半乳糖所
致 AD大鼠的可能机制,本研究采用免疫组织化学
的手段评价了凋亡主要介质 Caspase-3 的表达。
Caspase-3是凋亡的主要执行者,它能够激活 ROS,
进而导致神经功能障碍[13]。本研究结果显示,舒脑
欣滴丸能够逆转 D-半乳糖所致的 Caspase-3阳性表
对照 模型 脑复康 舒脑欣滴丸 400 mg·kg−1 舒脑欣滴丸 800 mg·kg−1

尼氏
染色









HE
染色
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达的增高。这些结果表明舒脑欣滴丸能够调节凋亡
相关蛋白的表达,从而改善了 D-半乳糖引起的神经
退化。
本研究结果证明了舒脑欣滴丸对 D-半乳糖引
起神经损伤的保护作用,为舒脑欣滴丸抗 AD的临
床研究提供了理论依据。但本实验在机制研究方面
还存在不足,仅从氧化应激和神经炎症的角度探讨
其神经保护机制,神经保护机制还可能与胆碱能系
统的异常有关,具体还需进一步研究。
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