中药复方更年春对β-淀粉样蛋白致PC12细胞损伤的保护作用

摘要

妇女进入围绝经期以后,卵巢功能减退,出现了血管舒缩症状、神经精神症状,以及骨质疏松、学习记忆力减退,甚至发生阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)。对于AD的治疗尚处于对症阶段,雌激素和中医药在AD防治中的作用正在引起重视。雌激素替代治疗同时增加了子宫内膜癌、乳腺癌、心脏疾患和中风等的发病风险,故受到限制。中医中药对由雌激素下降引起的围绝经期综合征有较好的疗效,因此中医中药对于雌激素下降有关的学习记忆能力减退甚至AD可能有良性调节作用。
　　 我院根据中医理论及多年临床实践,以滋肾柔肝清心泻火为治则制成以补肾为主更年春方(GNC),对更年期综合征疗效良好,尤其可以改善大脑功能、增强记忆能力。既往研究发现,GNC可通过提高雌激素受体(ER)含量对神经内分泌免疫网络起良性调节作用;GNC可以提高大鼠切除卵巢后Morris水迷宫成绩;GNC可提高海马中Erβ mRNA和蛋白的表达、调节海马胆碱能指标并可能由此改善学习和记忆能力;而且GNC不导致子宫内膜增生,提示中药GNC对改善学习和记忆能力有潜在的应用前景。
　　 本研究拟通过体外实验研究,解析GNC复方及主要单体成分对神经细胞损伤的保护作用及其分子机制。
　　 第一部分 中药GNC对PCI2细胞的保护作用
　　 目的：探讨、分析中药GNC含药血清和主要单体及其复合物对PC12细胞作用的有效浓度及时间。
　　 方法：3月龄SD雌性大鼠去势后随机分组,分别以中药复方GNC颗粒制剂或生理盐水灌服,制备GNC含药血清及正常大鼠血清。以GNC含药血清、正常大鼠血清、F-12培养基(含5％FBS+15％HS,作为空白对照)、GNC复方中主要单体成分芍药苷(Pae)、黄连素(Ber)、知母皂苷A-Ⅲ(Tim)、淫羊霍苷(Ica)及其复合物处理PC12细胞。MTT法检测细胞增殖活力。摸索中药含药血清作用的有效浓度及时间;摸索四种中药单体及复合物(Ica+Tim+Pae+Ber)作用的有效浓度及时间。
　　 结果MTT法显示:不同浓度GNC含药血清培养PC12细胞24h、48h、72h后,均表现在20％浓度对PC12细胞活力的促进作用最强,随着培养PC12细胞的GNC含药血清浓度下降,细胞活力呈逐渐减弱趋势;与正常大鼠血清、空白对照比较,20％GNC含药血清培养PC12细胞24、48、72小时后细胞活力均明显增强。与空白对照比较,各中药单体及单体复合液培养PC12细胞24小时后,细胞活力无明显差异,但Ber在浓度为1umol/L和中药单体复合物在浓度梯度3(含Ber 1umol/L、Tim 1umol/L、Pae 1g/L、Ica 1ng/ml)培养细胞时活力似有升高趋势。
　　 结论：在本研究比较的各不同浓度GNC血清中,20％GNC血清为GNC作用PCI2细胞最适有效剂量;处理24小时可作为GNC含药血清作用PCI2细胞有效时间。
　　 第二部分 Aβ25-35导致PC12细胞损伤
　　 目的：探讨并分析Aβ25-35导致PC12细胞损伤的有效时间和剂量,以建立阿尔茨海默病体外细胞模型,为后续解析GNC复方及主要单体成分保护神经细胞免受损伤的作用及其分子机制奠定基础。
　　 方法：应用不同浓度Aβ25-35处理PC12细胞24h、48h,MTT法测定细胞活力,倒置显微镜观察细胞形态。
　　 结果：终浓度分别为5、10、20、及40μmol/L的Aβ25-35培养PC12细胞24h、48h后,MTI法显示的细胞活力均有明显下降(P<0.01);且随着Aβ 25-35浓度增加或培养时间延长,细胞活力有明显减弱趋势。倒置相差显微镜观察:对照组细胞密集,细胞间连接紧密,细胞有立体感;在Aβ25-35作用下,有活力细胞数目减少,细胞间连接较松,胞浆较暗淡,细胞碎片较多,贴壁细胞欠透明,部分发生皱缩,胞浆中有较多颗粒。
　　 结论：Aβ25-35有明显剂量、时间依赖性地抑制PC12细胞活力作用;采用20μmol/l的Aβ处理。PC12细胞24小时可制备AD体外模型。
　　 第三部分 中药GNC方对Aβ诱导PC12细胞损伤的保护作用及其细胞内信号通路
　　 目的：探讨GNC方是否能明确改善神经细胞凋亡?GNC复方哪些成分是保护神经细胞免受损伤的主要成分?GNC方有无提高ER亚型、起到类似SERM的作用?GNC方是否能激活MAPK信号转导途径?
　　 方法：设置7个实验组:(1)对照组;(2)Aβ(模型)组;(3)正常大鼠血清组;(4)GNC含药血清组;(5)Ber组;(6)中药单体复合物组;(7)NGF(阳性对照)组。其中(1)组细胞以常规培养基(F-12培养基:含5％FBS+15％HS)与其它各组同步培养;(2)组与(3)-(7)组同步加入Aβ25-35(20umol/L),不加其它药;(3)-(7)组在细胞传代进人对数生长期后(24h左右)分别加药,其中(3)-(6)组加药的浓度根据第一部分摸索的最适浓度加上,(7)组加入终浓度为10 mg/L的NGF。(3)-(7)组分别于加药2小时后加Aβ25-35(20umol/L),继续分别培养24小时,MTT检测细胞活力,流式细胞仪检测细胞凋亡率,Westem-blotting检测PC12细胞caspase-3、bax和bcl-2、p-ERK1/2、ER亚型蛋白表达。
　　 结果：MTT法检测细胞活力显示:与Aβ处理的模型组比较,GNC含药血清组、Ber组、中药单体复合物组、NGF组的细胞活力均明显增强(P<0.01);中药单体复合物组及Ber组细胞活力均明显低于GNC含药血清组(P<0.05和P<0.01);中药单体复合物组细胞活力明显高于Ber组比较,(P<0.05)。
　　 Atmexin V-FITC/PI双标记FCM分析PC12细胞早期凋亡显示:与Aβ模型组比较,GNC含药血清组、Ber组、中药单体复合物组、NGF组的PC12细胞早期凋亡率均明显下降(P<0.01);中药单体复合物组及Ber组的PC12细胞早期凋亡率均明显高于GNC含药血清组(P<0.01);中药单体复合物组FCM测得PC12细胞早期凋亡率明显低于Ber组(P<0.01)。Western-blotting结果显示,GNC含药血清、NGF处理的PCI2细胞凋亡抑制基因bcl-2表达水平明显高于促凋亡基因bax;中药单体复合物对PC12细胞抑凋亡基因bcl-2表达略高于促凋亡基因bax。各组caspase-3的表达量在Aβ组最高,正常大鼠血清组较Aβ组稍低,Ber组、中药单体复合物组其次,NGF组、GNC含药血清组明显减低,NGF组最低。
　　 Western-blotting检测结果还显示:各组均未能测出Erα蛋白条带,提示Erα不参与对PC12细胞的保护作用。Erβ表达水平高低依次为:GNC含药血清组、中药单体复合物组、NGF组、Ber组、正常大鼠血清组、Aβ组。Western-blotting检测结果还发现:各组中p-ERK1/2含量高低依次为:GNC含药血清组、NGF组、中药单体复合物组、Ber组、正常大鼠血清组、Aβ组。
　　 结论：1.GNC含药血清、Ber、中药单体复合物均能抑制AB致PC12细胞凋亡,对AB致PC12细胞的损伤有保护作用,其中GNC含药血清作用最强,与NGF作用相仿。2.PC12细胞表达Erβ蛋白,但不表达Erα蛋白。GNC复方能明显提高PC12细胞中Erβ表达。3.GNC复方能激活神经细胞MAPK信号通路,提高PC12细胞p-ERK1/2的表达。
　　 第四部分 GNC方通过ER β保护PC12细胞免于损伤及其信号转导机制
　　 目的：探讨GNC复方是否通过ERK途径介导抗凋亡作用;以及细胞内信号转导途径?
　　 方法：实验设置:(1)对照组;(2)Aβ组;(3)MAPK阻断+GNC含药血清组;(4)MAPK阻断+中药单体复合物组;(5)ER拮抗+GNC含药血清组:(6)ER拮抗+中药单体复合物组;(7)GNC含药血清组;(8)中药单体复合物组。分别培养24小时后,AnnexinV-FITC/PI双染色流式细胞仪(FCM)检测PC12细胞早期凋亡;Western-blotting检测各组PC12细胞caspase-3、bax和bcl-2蛋白表达。分别培养10分钟后,Western-blotting检测PC12细胞p-ERK1/2表达水平,分析ER介导的细胞内信号转导途径。
　　 结果：与GNC含药血清组比较,MAPK阻断+中药含药血清组、ER拮抗+中药含药血清组的PC12细胞早期凋亡率均明显增加(P<0.01);与中药单体复合物组比较,MAPK阻断+中药单体复合物组、ER拮抗+中药单体复合物组的PC12细胞早期凋亡率均明显增加(P<0.01),提示中药含药血清及中药单体复合物均可通过ER及MAPK途径抑制PC12细胞凋亡。Western-blotting检测结果可以看出:中药含药血清组、中药单体复合物组PC12细胞抑凋亡基因bcl-2含量明显高于促凋亡的bax含量,MAPK阻断+中药含药血清组、ER拮抗+中药含药血清组、MAPK阻断+中药单体复合物组、ER拮抗+中药单体复合物组的PC12细胞中抑凋亡基因bcl-2含量明显低于促凋亡的bax含量;且此4组中caspase-3的表达量也较中药含药血清组、中药单体复合物组明显增加,说明中药含药血清及中药单体抑制Aβ致PC12细胞凋亡的作用至少通过ER和MAPK途径调节bax、bcl-2的表达。
　　 分析中药提高ER含量与信号转导途径间的关系发现:含药血清组及中药单体复合物组PC12细胞有一定量的p-ERK表达,含药血清组p-ERK较中药单体复合物组略多,加入ER拮抗剂后两组PC12细胞均未测出p-ERK表达,提示中药GNC提高p-ERK的表达至少有ER的参与。
　　 结论：1.GNC含药血清及中药单体在抑制Aβ致PC12细胞凋亡的作用过程中涉及ER及MAPK信号途径。中药含药血清及中药单体抑制Aβ致PC12细胞凋亡的作用通过ER和MAPK途径调节bax、bcl-2的表达。2.ER介导中药GNC激活MAPK信号通路。