葛根素对神经元胞内钙调控过程及神经保护作用研究

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本文主要从以下几方面进行论述:  第一部分 葛根素对培养的海马神经元中KCI诱发的钙促钙释放的易化作用  葛根素是从中药葛根中提取的中药单体。在传统中医中,葛根被用于多种疾病的治疗。现代药理学的研究发现,在多种动物模型中葛根素可以改善实验动物行为学方面的功能损伤,然而关于这些药理作用的胞内信号机制目前还鲜有研究。本实验中,应用钙成像和全细胞膜片钳的方法研究葛根素对原代培养的大鼠海马神经元胞内钙信号的影响。以揭示钙离子这个细胞内重要的第二信使物质是否被葛根素所调节,并参与了葛根素的多种药理作用。实验结果显示葛根素对海马神经元内基本的钙离子浓度没有影响。不过在记录的87%神经元内葛根素显著的促进了KCl诱发的胞内钙离子浓度升高。内质网ryanodine受体特异性抑制剂丹曲洛林(dantrolene)和钉红(ruthenium red)完全阻断了葛根素的这种增强作用。而且,在无钙外液灌流的条件下,葛根素也明显的加强了ryanodine受体特异性激动剂咖啡因(caffeine,3mM)诱导的神经元内钙离子升高。另一方面,L-型电压门控性钙通道阻滞剂硝苯地平(nifedipine)不能阻断葛根素对KCl诱导的胞内钙增强作用。膜片钳的实验发现,葛根素对去极化电压刺激诱发的神经元钙电流没有影响。这些研究结果提示,葛根素对KCl诱发的胞内钙的增强作用是因为其易化胞内ryanodine敏感的钙库内的钙促钙释放(Ca2+-induced Ca2+release,CICR)。胞外钙离子的内流没有参与该作用。我们进一步的结果显示,雌激素受体特异性阻断剂ICI182780和他莫昔芬(tamoxifen)阻断了葛根素的胞内钙增强作用。此外,葛根素的该作用可以被蛋白激酶A(protein kinase A,PKA)的特异性抑制剂H89所拮抗,然而磷脂酶C(phospholipase C,PLC)的抑制剂U-73122没有该作用,提示葛根素的作用是由cyclic AMP/PKA信号通路介导的。综上所叙述,本文的结果证实葛根素通过雌激素的非基因组作用激活cyclic AMP/PKA信号通路,该通路可磷酸化胞内钙库的ryanodine受体,最终易化了胞内CICR。钙离子作为胞内的一个重要的第二信使物质,参与对神经元多种生理功能的调节。所以本文发现的葛根素胞内钙调节作用,为葛根素的治疗作用提供了基础研究方面的线索和依据。  第二部分 葛根素对β-淀粉样蛋白(25-35)诱导神经元损伤的保护作用  葛根素是从传统中药葛根中提取的异黄酮结构化合物。最近的一些研究显示葛根素具有雌激素样的生物活性,并且有较好的抗氧化作用。另外的一些实验证实葛根素对多种毒性刺激引起的细胞损伤有保护作用。阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)是一种最常见的老年痴呆症,其主要的病理表现为患者脑细胞外老年斑的大量沉积,并伴有脑内神经元的退行性病变。β-淀粉样蛋白的神经毒性可能是AD病人脑内神经元变性、丢失的重要原因。本实验我们研究了葛根素对β-淀粉样蛋白的主要毒性片断Aβ25-35诱导的海马神经元损伤的保护作用,并且调查了可能的作用机制。实验中,Aβ25-35处理使神经元的存活率将低。同时伴有胞内氧自由基聚集和抗氧化酶——谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶活性的降低。葛根素预处理对抗了Aβ25-35诱导的细胞损伤,并且调节了细胞内的氧化还原平衡——胞内的氧自由基生成减少,过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活性也得以恢复。大量证据显示糖原合成酶激酶-3β(glycogen synthase kinase-3β,GSK-3β)参与了Aβ的细胞损伤过程。GSK-3β的激活诱导了tau蛋白的过度磷酸化,此外GSK-3β活化可通过影响多个下游底物而促进细胞死亡。本实验中应用免疫印迹方法观察了葛根素对GSK-3β和其重要的上游激酶蛋白激酶B(protein kinase B,PKB/Akt)的影响。结果发现,葛根素抑制了Aβ诱导的胞内GSK-3β的激活。葛根素同时提高了神经元内PKB/Akt的活性。综上所述,本文的研究证实葛根素可对抗Aβ25-35诱导的细胞损伤。该作用可能与其调节神经元内的氧化还原平衡;激活PKB/Akt从而磷酸化抑制GSK-3β的活性有关。本文的研究显示葛根素可能是一个有较好开发前景的抗AD药物。
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