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Protective effect of tenuigenin on cytotoxicity of primary cultures of cortical neurons induced by amyloid beta-protein 1-40(Aβ1-40)

远志皂苷对β淀粉样蛋白1-40诱导的体外培养皮层神经细胞损伤的保护作用



全 文 :onH.pyloriLPSinducedgastriclesioninrats.Method:H.pylorilipopolysaccharidewasappliedtoratintragastricalyfor4daysto
induceapaternofmucosalresponsesresemblingthatofacutegastritisAftertreatmentwith50,100,200mg·kg-1TA,weidentified
thechangesongastrichistopathology,theefectsontheactivitiesofcNOSandNOS2,thecontentsofTNFαandthegastricmucus
epithelialcelapoptosis.Result:H.pyloriLPScouldsignificantlyinducetheepithelialcelapoptosisofgastricmucus,increasethe
expressionofNOS2anddeclinetheexpressionofcNOS,andenhancethecontentofTNFαinserum.Treatmentwith50,100,200
mg·kg-1TAledtoreductionintheextentofmucosalinflammatorychangeselicitedbyH.pyloriLPSanddecreaseinepithelialcel
apoptosis.Furthermore,thisefectofTAwasassociatedwithdecreaseincontentofTNFαinserum,declineinNOS2,andincrease
incNOS.Conclusion:ThefindingssuggestthatTAisapotentprotectiveagentagainstH.pyloriLPSinducedgastricmucosalinflam
mation.Theconcernedmechanismsmayberelaledtoitsinhibitiononepithelialcelapoptosis,andthesuppressionoftheinflammatory
responsesbyupregulatingcNOSandinterferingwiththeeventspropagatedbyNOS2,andreducingthecontentofTNFα.
[Keywords] totalalkaloidsfromCoptis;Helicobacterpylorilipopolysaccharide;acutegastritis;cNOS;NOS2;TNFα
[责任编辑 古云侠]
远志皂苷对 β淀粉样蛋白140诱导的体外培养
皮层神经细胞损伤的保护作用
陈 勤,李磊珂
(安徽大学 生命科学学院 安徽省中药研究与开发重点实验室,安徽 合肥 230039)
[摘要] 目的:研究远志皂苷(TEN)对β淀粉样蛋白140(Aβ140)诱导的原代培养神经细胞损伤的保护作用。
方法:以原代培养大鼠皮层神经细胞,用25μmol·L-1聚集状的Aβ140建立神经细胞损伤模型。将培养的神经细胞
分为Aβ140模型组和Aβ140+远志皂苷(50,100,200μmol·L
-1)处理的低、中、高剂量组,同时设立正常组。在倒置
显微镜下观察远志皂苷给药前后神经细胞的形态学变化,用MTT比色法检测神经细胞活性,采用LDH比色法检测
神经细胞膜的损伤程度。结果:与正常组相比,25μmol·L-1Aβ140处理24h,可使神经细胞的形态发生改变和活力
显著下降,在显微镜下可见神经元失去贴壁能力或易脱落,突起变短。远志皂苷中、高剂量组均能显著降低神经细
胞的坏死百分率,减少LDH的释放,明显提高神经细胞的存活率。结论:凝聚态Aβ140对培养的皮层神经细胞有一
定的毒性效应,而远志皂苷对Aβ140引起的神经细胞毒性有明显的保护作用。
[关键词] 远志皂苷;β淀粉样蛋白;皮层神经细胞
[中图分类号]R285.5 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2007)13133604
[收稿日期] 20060626
[基金项目] 安徽省教育厅自然科学基金(KJ028)
[通讯作者] 陈勤,Tel:(0551)51081438006,Email:chenq
in169@163.com
  远志皂苷(tenuigenin,TEN)系远志科植物远志
PolygalatenuifoliaWild.或宽叶远志 P.sibiricaL.
的主要有效成分之一。前期研究表明[1,2],远志皂
苷能明显提高拟痴呆大鼠的学习记忆能力,可显著
升高脑内M受体密度和增强胆碱乙酰转移酶活性,
能有效地抑制脑胆碱酯酶活性,对 Aβ引起的神经
细胞的超微结构有明显的保护作用。本研究采用体
外原代神经细胞培养方法来观察TEN对Aβ140诱导
的大脑皮层神经细胞损伤的保护作用。
1 材料
1.1 药品与试剂 TEN远志皂苷(批号010326),
由本室自制,含远志皂苷甲素,远志皂苷乙素等成
分,经高效液相色谱法测定,其中远志皂苷甲素含量
为72%。Aβ140(amyloidbetaprotein140),Sigma公
司产品,临用前精密称取适量干粉,以无菌生理盐水
溶解成125mmol·L-1溶液,分装并贮存于 -20
℃,用时融化,稀释。将125mmol·L-1Aβ140溶液
于 37℃,5%CO2培养箱中孵育1周,并不时小心搅
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拌,使其变为聚集状态的 Aβ[3]。多聚赖氨酸(PLL,
相对分子质量为 15万 ~30万)、四甲基偶氮唑蓝
(MTT)、阿糖胞苷(Arac)为 Sigma公司产品;
DMEM/F12培养基,为 Gibco公司产品;胰蛋白酶
(1∶250)、谷氨酰胺;胎牛血清,杭州四季青生物工
程公司产品;乳酸脱氢酶检测试剂盒,南京建成生物
工程有限公司产品,其余试剂均为国产分析纯。
1.2 动物 SD大鼠,体重260~280g,孕期18d,
由安徽医科大学动物实验中心提供,合格证号为皖
医动准字03号。
1.3 仪器 超净工作台(苏州净化设备有限公
司),2123-2型 SHELLABCO2培养箱(美国 SHEL
DON公司),IMT-2倒置显微镜(日本 Olympus公
司),450型酶标仪(美国 BIORAD公司),Ultrospec
3100紫外分光光度计(瑞典 Pharmacia公司),24
孔、96孔培养板(美国Corning公司)。
2 方法
2.1 神经细胞培养 取孕18d的 SD大鼠经腹腔
麻醉,在无菌条件下取出胎鼠,解剖显微镜下分离大
脑皮层,置于盛有 DHank液中洗净,剪成约1mm3
的小块。经0125%胰蛋白酶溶液于37℃水浴中
消化15~20min,用含有15%胎牛血清的 DMEM/
F12培养基终止消化。经悬浮、离心、过滤等步骤收
集细胞,04%台盼蓝拒染法计数活细胞后,用含有
15%胎牛血清的 DMEM/F12培养基制成细胞密度
为 5×105个/mL的细胞悬液,接种于预先铺有
001%多聚赖氨酸的96孔或24孔培养板内的盖玻
片(08cm×08cm)上,置于37℃,5%CO2培养箱
中培养。细胞贴壁后换无血清的 DMEM/F12培养
基。离体培养3~5d后加入含阿糖胞苷(终浓度为
3~5mg·L-1)的 DMEM/F12培养基,以抑制非神
经细胞的过度增殖,每隔3~4d换一次新鲜培养
基。
2.2 细胞分组及药物干预 神经细胞培养至7d,
分为4组:①正常组,不加任何处理因素,换上同体
积的新鲜的无血清 DMEM/F12培养基;②模型组,
在培养液中加入终浓度为25μmol·L-1的 Aβ140;
③TEN低、中、高剂量组,在培养液中,加入终浓度
为25μmol·L-1的Aβ140和不同终浓度的TEN(50,
100,200μmol·L-1)。置于37℃,5%CO2培养箱
中培养。96孔培养板内的神经细胞培养24h,24孔
培养板内的神经细胞培养4d,用于观察神经细胞的
形态。
2.3 神经细胞形态学观察和定量分析 接种72h
的神经细胞分别经 Aβ140单独孵育或 Aβ140+TEN
共同孵育处理24h后,在倒置显微镜下观察其存活
情况和形态(×400),以胞体呈明显晕光、突起明显
的神经元为记录对象,随机选取 20个视野(017
mm2/视野),记录每个视野内有突起的细胞数和突
起总数,同时用目镜测微尺测量20个神经元突起的
长度。
2.4 MTT检测细胞活性 终止培养前4h,向96孔
板的每孔加入10μLMTT(3mg·mL-1DMEM)继续
培养,4h后吸弃上清,加入 100μL二甲基亚矾
(DMSO),充分振荡至晶体完全溶解,于酶标仪570
nm波长下测各孔吸光度值(A)。每个浓度设2个
复孔,计算其平均值,同时设不加细胞的空白孔。
2.5 乳酸脱氢酶(lacticdehydrogenase,LDH)释放量
的测定 按LDH试剂盒说明书进行标准曲线的绘制
及标本的测定。终止培养前4h,每孔取细胞培养上
清液15μL,依次加入025mL基质缓冲液、50μL辅
酶Ⅰ和025mL2,4二硝基苯肼溶液,混匀,室温放置
3min,于紫外分光光度计440nm处测定LDH的释放
量。细胞培养液中LDH活力按以下公式计算:
LDH活力=(A测定管 -A测定空白管)/(A标准管 -A标准空白管)
2.6 统计学处理 所有数据均以 珋x±s表示,采用
SPSS100统计软件包分析,t检验进行组间差异显
著性分析。
3 结果
3.1 对Aβ140诱导的皮层神经细胞形态学改变的影
响 正常组神经细胞在培养6h后,部分细胞开始
贴壁,贴壁细胞呈圆形,直径7~12μm。48~72h
后,贴壁细胞渐多,个别细胞开始伸出突起,且大部
分细胞已贴壁,可见光滑的突起,胞体小,折光性较
低,周围有光晕,有些细胞发生重聚现象。4d后神
经元胞体增大,每个细胞有2~3个突起,有的突起
延长并出现分枝,形成局部神经网络,神经元以多极
神经元为主,胞体呈三角形或椭圆形,胞体发亮,周
边有光晕。7d后,即可见胞体呈梭形或三角形,突
起进一步增多增长,可见神经细胞的突起互为交织
成网状结构。Aβ140模型组在加入 Aβ1405h后,即
可见到部分神经细胞出现胞体缩小,细胞周围晕光
不强。细胞突起消失或明显减少、缩短,细胞碎片增
多。有的神经元内出现折光性下降,胞体变大,即将
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脱壁,呈死亡细胞形态。有的神经元突起发生断裂
成断线状,散落于细胞周围,有的细胞胞膜已破裂,
表明Aβ140有较大的细胞毒性。TEN低剂量组神经
细胞生长较差,多数细胞突起变短、消失,细胞碎片
较多。经细胞计数和显微测定发现,其突起的细胞
数、神经元突起数目、长度与 Aβ140模型组相比均无
显著性差异。TEN中剂量组神经细胞生长状态稍
好,少部分仍存活,但突起很短,有较多的圆形及飘
浮细胞,其突起的细胞数、神经元突起数目、长度与
Aβ140模型组相比有显著的差异(P<005,P<
001,P<005)。TEN高剂量组细胞形态明显改
善,存活的神经细胞较多,主要表现为贴壁良好,圆
形及飘浮细胞减少,突起伸展,其突起的细胞数、神
经元突起数目、长度与 Aβ140模型组相比有显著的
差异(均P<001),但细胞生长状态仍不如正常对
照组旺盛,见表1。
表1 TEN对Aβ140(25μmol·L
-1)诱导的皮层神经细胞形态学改变的影响(珋x±s,n=20)
组别   剂量/μmol·L-1 神经元数/个 神经元突起数/个 神经元突起长度/μm
正常 - 1190±2562) 1970±4672) 3330±6152)
模型 - 430±200 480±162 1160±295
TEN 50 510±228 520±274 1190±363
  100 740±2272) 750±3061) 1780±4022)
  200 900±2712) 1210±3212) 2470±4972)
  注:与Aβ模型组比较1)P<005,2)P<001(表2同)
3.2 对Aβ140诱导损伤后皮层神经细胞存活的影响
 MTT测定结果显示,Aβ140处理24h后,Aβ140模型
组MTT的A值为0274±0098,正常组 MTT的 A
值为1440±0259,两者相比有显著性差异(P<
001),表明 Aβ140毒性会导致细胞损伤,而加入
TEN后,中、高剂量组MTT的A值均显著升高,提示
TEN对神经细胞的生存有保护作用(均 P<001),
见表2。
表2 TEN对Aβ140(25μmol·L
-1)诱导的
皮层神经细胞(A)及LDH活性的影响(珋x±s,n=20)
组别
剂量
/μmol·L-1
MTT
LDH
/U·mL-1
正常 - 1440±02592) 0393±02402)
模型 - 0274±0098 2120±0083
TEN 50 0302±0115 2024±0309
  100 0668±01752) 1221±01622)
  200 1269±01552) 0867±02262)
3.3 对Aβ140引起的培养神经细胞LDH漏出率的影
响 LDH活性测定结果显示,Aβ140处理24h后,LDH
活性与正常组相比明显升高,表明Aβ140毒性会导致
细胞损伤,致使 LDH渗漏增加(P<001),而加入
TEN后,除低剂量组与Aβ140模型组相比无明显差异
外,中、高剂量组LDH活性均显著得到抑制,LDH渗
漏量明显减少(均P<001),见表2。
4 讨论
阿尔茨海默病(Alzheimer’sdisease,AD)是一
种以进行性痴呆为特征的原发性神经退行性疾病,
其临床主要表现为进行性记忆、学习和认知能力的
丧失,主要病理特征为神经元胞外老年斑(senile
plaque,SP)沉积,胞内神经原纤维缠结(neurofibril
larytangle,NFTs)和大量神经元的丧失等。现已证
实,SP中的主要成分是由39~43个氨基酸组成的β
淀粉样蛋白(amyloidbetaprotein,Aβ)。当可溶性
Aβ一旦形成聚集状 Aβ时就会易沉积在脑内形成
老年斑,一方面它能直接对神经元产生毒性,另一方
面它还能加强神经元对自由基、神经毒素、兴奋性氨
基酸等有害因子的易感性,可诱导神经元凋亡或坏
死,轴突营养性不良和突触丢失,进而破坏细胞膜的
完整性,引起线粒体功能障碍,ATP耗竭、胞内 Ca2+
超载、DNA断裂、脂质过氧化及蛋白质交联变性等
级联反应[47]。因此目前大多数学者认为 Aβ在脑
内的沉积和毒性是造成AD发病的重要原因。
Aβ在体外对原代培养神经元的毒性作用,最先
是由1990年 Yanner等发现的[8],随后的许多研究
均证实了 Aβ具有明显的直接神经细胞毒性[913]。
例如Loo等[10]和Wat等[11]证明在培养的小鼠皮层
神经元中Aβ能诱导细胞凋亡,可出现轴突营养不
良,神经细胞膜空泡化,染色体固缩,DNA断裂,凋
亡小体生成等细胞凋亡的典型形态学特征。本研究
观察了远志皂苷对 Aβ140诱导的体外培养神经细胞
损伤的保护效应,发现培养的皮层神经细胞暴露于
聚集状Aβ14024h后,细胞形态结构明显异常,细胞
的存活率显著下降,LDH释放量显著升高,具体表
现为:神经细胞胞体缩小,细胞周围晕光不强;细胞
突起明显缩短或消失,细胞数目明显减少,细胞碎片
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增多。而远志皂苷可显著拮抗 Aβ140对神经细胞的
毒性作用。它能基本维持细胞的贴壁状态,使飘浮
细胞减少,突起伸展,细胞的存活数目较多,LDH释
放量减少,与正常组细胞相比,其突起的细胞数、神
经元突起数目、长度无明显的差异。提示远志皂苷
对Aβ140诱导的神经细胞损伤具有较好的保护作
用,其作用机制有待进一步研究。
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[Abstract] Objective:Toobservetheefectoftenuigenin(TEN)onaggregatedamyloidbetaprotein140(Aβ140)induced
cytotoxicityofprimaryculturalcorticalneuronsinvitroMethod:Inordertoestablishneurotoxicmodel,theprimaryculturalratcorti
calneuronsweretreatedwith25μmol·L-1aggregatedAβ140,whichweredividedintoamodelgroupand3diferentdosegroupsof
TEN(50,100,200μmol·L-1,respectively),andanormalcontrolgroupwithnotreatmentofAβ140wassetupThemorphological
changesoftheneuronsbeforeandafteradministrationofTENwereexaminedunderaphasecontrastmicroscopeNeuronalviabilities
weredetectedbyMTTcolorimetryInjuringdegreesoftheneuronalmembranewereassessedbylactatedehydrogenase(LDH)colorime
tryResult:Ascomparedwiththenormalcontrol,treatmentofprimaryculturalneuronswithAβ140(25μmol·L
-1)for24hcaused
asignificantdecreaseinviabilitiesandmorphologicalchangesofnervecels,withneuronslosingadherentabilityorshedding,andthe
synapseshorteningfoundbymicroscopeThepercentageofapoptoticnervecelsandtheLDHleakageweresignificantlydecreased,
andthesurvivalrateofneuronswassignificantlyincreasedinboththeTENhighandmediumdosegroupsConclusion:Theaggregated
Aβ140hasadefiniteneurotoxicityforculturalcorticalneurons,andTENcansignificantlyprotecttheneuronsfromthecytotoxicityof
Aβ140
[Keywords] tenuigenin;amyloidbetaprotein(Aβ);corticalneurons;protectiveefect
[责任编辑 古云侠]
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