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编号:10500156
人参皂甙Rg1,Re对β-淀粉样蛋白诱导原代培养海马及皮质神经元损伤的保护作用
http://www.100md.com 《第二军医大学学报》 2000年第10期
     作者:张晓冬 李万亥 枉前 黄矛 周丽华 谈冶雄

    单位:张晓冬(第二军医大学药学院药理学教研室,上海,200433);李万亥(第二军医大学药学院药理学教研室,上海,200433);枉前(第二军医大学药学院药理学教研室,上海,200433);黄矛(第二军医大学药学院药理学教研室,上海,200433);周丽华(第二军医大学药学院药理学教研室,上海,200433);谈冶雄(第二军医大学药学院药理学教研室,上海,200433)

    关键词:人参皂甙Rg1;人参皂甙Re;海马神经元;皮质神经元;神经元损伤

    第二军医大学学报001012 [摘要] 目的:研究人参皂甙Rg1,Re对 β-淀粉样蛋白(β-AP)诱导原代培养海马及皮质神经元损伤的影响。方法:测定神经元细胞培养上清中的乳酸脱氢酶(LDH)释放度来检测细胞的受损程度。结果:经终浓度为0.4 μmol/L的β-AP诱导损伤12 h, 神经元细胞培养上 清中的LDH释放度明显升高;人参皂甙Rg1,Re在10,20 μmol/L浓度时均能使LDH的释放 度显著减少。结论:两种人参皂甙在一定剂量范围内能对抗β-AP诱 导的神经元损伤,表现出对神经元一定程度的保护作用。
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    [中图分类号] R 964 [文献标识码] A

    [文章编号] 0258-879X(2000)10-0941-03

    Protective effects of ginsenoside Rg1, Re on cultured hippoc ampal and cortex neurons injury induced by β-amyloid protein

    ZHANG Xiao-Dong, LI Wan-Hai, WANG Qian, HUANG Mao, ZHOU Li-Hua, TAN Ye-Xiong

    (Department of Pharmacology, College of Pharmacy, Second Military Medical Uni versity, Shanghai 200433, China)
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    [ABSTRACT] Objective: To study protective effects of ginsenoside Rg1, Re on cultured cortex and hippocampal neurons injury induced by β-amyloid protein (β-AP). Methods: Lactic dehydrogenase (LD H) releasing assay was applied for measurement of the change of neuron cell inju ry. Results: After incubated with β-AP (0.4 μmol/L) for 12 h, the releasing of LDH was significantly increased. Ginsenoside Rg1 and Re 10, 20 μmol/L decreased releasing of LDH. Conclusion: Ginsenosid e Rg1, Re have protective effects on cultured cortex and hippocampal neurons inj ury induced by β-AP.
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    [KEY WORDS]ginsenoside Rg1; ginsenoside Re; hippocampal neurons; cortex neurons; neurons injuries

    阿尔茨海默病(Alzheimer′s disease, AD),即早老性痴呆是一种以记忆减退、认知障 碍、人格改变为特征的脑退行性疾病。随着人口的老龄化发展,发病率呈大幅度上升,我国 每年增加数十万新患者。而在美国,AD已成为继心脏病、肿瘤和脑中风之后的第四位死亡原 因。关于它的病因尚不清楚。自80年代以来,形成了多种学说,如中枢神经递质失调、蛋白 质代谢失常、钙自体平衡失调等。通过近年来的研究发现,环境或基因突变导致淀粉样蛋白 前体蛋白(amyloid precursor protein, APP)代谢异常,在神经元细胞外产生β-淀粉样蛋 白(β-amyloid protein, β-AP)沉积,形成老年斑的中心,并造成神经元损伤,而大量 老年斑的出现又是AD的重要神经病理学特征。因此对β-AP的研究已成为AD研究的热点。
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    人参促智和延缓衰老作用的研究一直是受重视的课题。大量的实验资料证明,人参皂甙Rg 1, Re是人参促智、抗衰老作用的主要有效成分[2],含人参的复方制剂已用于治疗 老年性痴呆[3]。为进一步探讨人参抗衰老的作用机制,用原代培养大鼠海马及皮 质神经元建立了β-AP诱导神经元损伤的模型,研究了不同剂量人参皂甙Rg1, Re对其损 伤的保护作用。

    1 材料和方法

    1.1 动物 新生SD大鼠,出生24 h以内,第二军医大学实验动物中心提供。

    1.2 药品及试剂 β-AP(Sigma公司);胰蛋白酶、DMEM培养基和马血清(Gibco公 司);乳酸锂(上海化学试剂总厂);辅酶Ⅰ(上海浦江应用生物化学研究所进口分装);甘氨 酸(中国科学院东方仪器设备公司生化部);Triton X-100(上海化学试剂采购厂分装) ;人参皂甙Rg1(纯度≥95%,广州市医工所提供);人参皂甙Re(纯度≥95%,沈阳药科大学 天然药化教研室提供);阿糖胞苷(上海华联制药厂)。
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    1.3 新生SD大鼠皮质及海马神经元细胞的原代培养[4] 取新生1 d的SD 大鼠,在无菌条件下取出脑部,去除小脑,分离皮质及海马部分,分别剪碎成小块,加0.12 5%的胰酶37℃消化30 min,终止消化后吹打成细胞悬液,600 r/min离心5 min。弃去上清, 沉淀用培养液吹打成细胞悬液,用300目尼龙网过滤,调整细胞密度至约1.0×106个/ml, 以0.5 ml/孔接种于预先涂有多聚赖氨酸的24孔塑料培养板中,置于5% CO2, 37℃培养箱 中培养。第2天全换液,第4天加入阿糖胞苷终质量浓度2.5 ml/L以抑制胶质细胞生长,次日 全换液。每周换液两次,每次换液一半,接种7~8 d后用于实验。

    1.4 β-AP对神经元的影响 将β-AP溶于DMEM培养基中,置于37℃恒温箱内孵 育4~7 d,进行老化处理。然后稀释加入培养7~8 d的细胞中,使终浓度为特定的浓度梯度并 置培养箱中培养一定时间后观察测值。不加入β-AP的正常细胞为空白对照组(Blank)。
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    1.5 不同剂量皂甙对β-AP诱导神经元损伤的影响 取培养7~8 d的细胞,每孔加 入不同浓度皂甙,使终浓度为特定的浓度梯度并置培养箱中培养3 d。取出后加入含β-AP 的DMEM溶液,使β-AP终浓度为0.4 μmol/L,继续培养12 h后测值。

    1.6 神经元培养上清中乳酸脱氢酶(LDH)的测定 将2 ml 0.1 mol/L pH 1 0.0甘氨酸缓冲液加入到石英比色杯中,加入0.15 ml 0.5 mol/L乳酸锂溶液和0.15 ml 0.02 mol/L 辅酶Ⅰ溶液,加入待测上清200 μl,混匀后用分光光度计每隔1 min于340 nm处读 取D值,求取每分钟△D值。待测上清测量完毕后,每孔加入Triton X-100 1 μl ,混合均匀,静置约30 min,待细胞膜完全破裂后,按上法再测总LDH活性值,以培养细胞释 放的LDH和总LDH的活力的百分比表示LDH的释放度(LDH%)。

    1.7 统计学处理 实验结果用±s表示,显著性测定采用t检验 。
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    2 结 果

    2.1 β-AP对海马和皮质 神经元LDH释放度的影响 加入β-AP 0.4 μmol/L 12 h后皮质神经元LDH释放显 著增加,并随时间的延长和浓度的增加而增加(见表1)。表 1 β-AP对海马和皮质神经元LDH释放度的影响

    Tab 1 Effects of β-AP on LDH release from

    cultured hippocampal and cortex neurons(n=3,±s,%) β-AP(cB/μmol.L-1)

    Culture time (t/h)

    6

    12
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    24

    Blank

    28.9±3.7

    25.5±1.8

    29.8±2.5

    0.05

    31.9±2.9

    27.6±6.1

    33.6±1.5

    0.1

    27.1±2.1

    30.7±5.3
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    33.7±3.6

    0.2

    31.6±7.3

    30.0±5.4

    36.7±4.4*

    0.4

    29.5±3.3

    34.4±2.7**

    40.5±4.1**

    0.8

    31.4±4.0
, 百拇医药
    43.4±4.3**

    47.4±8.8**

    *P<0.05, ** P<0.01 vs blank

    2.2 人参皂甙Rg1和Re对海马和皮质神经元LDH释放度的影响 实验中用β-AP 0.4 μmol/L 培养12 h作为诱导损伤的模型(control组)。结果(表2)显示,人参 皂甙Rg1在浓度为5,10,20 μmol/L时能使海马神经元的LDH释放度减小,在10, 20 μmol/L时可使皮质神经元的LDH释放度减小。而Re在浓度为5,10,20 μmol/L时,可使海马和皮质神经元的LDH释放度降低。

    表 2 人参皂甙Rg1和Re对海马和皮质神经元LDH释放度的影响
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    Tab 2 Effects of ginsenoside Rg1, Re on LDH release

    from cultured hippocampal and cortex neurons(n=3, ±s,%) Drug(cB/μmol*L-1)

    Rg1

    Re

    Hippocampus

    Cortex

    Hippocampus

    Cortex

    Blank
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    30.5±3.7

    30.8± 7.2

    31.4±4.9

    26.2±2.6

    Control

    41.2±4.0△△

    46.3± 5.1△△

    45.9±5.9△△

    39.3±1.7△△

    1

    36.4±5.9
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    42.4± 9.4

    41.1±3.5

    35.5±8.7

    5

    35.4±4.3**

    40.3±12.8

    33.3±6.7**

    32.9±4.9*

    10

    33.2±5.7**

    33.4± 8.5**
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    32.0±1.7**

    30.6±3.7**

    20

    37.0±2.0*

    35.3± 6.3**

    34.6±3.0**

    31.7±4.5*

    *P<0.05, ** P<0.01 vs control; △△ P<0.01 vs blank

    3 讨 论
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    LDH释放与细胞膜完整性相关,神经元受损伤时,胞内LDH释放,且释放量与细胞受损程度 呈正相关。因此,实验把细胞外LDH活性与用表面活性剂完全破坏细胞膜后总的LDH活性之比 值,即LDH释放度作为评价神经元受损程度的指标。

    目前的研究表明,AD所表现的在体神经元的变化与损伤存在多种原因,而β-AP沉积的出现 可能是最主要和直接的原因[5]。β-AP是一个由39~43个氨基酸组成的多肽,其可 溶型正常少量存在于人的脑脊液和血浆中,且无神经毒性。若β-AP转化为不溶型而沉淀, 则可侵犯脑内某些与智力有关的特定结构,如海马和一些皮质区域等,出现大量的神经元纤 维类淀粉变性,出现老年斑和颗粒空泡变性为主体的病理改变,甚至可能导致神经元缺失 [6, 7]。因此,保护神经元免受β-AP的神经毒性可能是防治AD的有效手段之一。β -AP的神经毒性涉及到复杂的分子机制[8],主要包括促进自由基的形成,破坏细 胞内的钙稳态,导致胞内钙离子超载,降低钾通道的功能,增强细胞因子引起的炎性反应等 。文献报道[9]人参皂甙单体对神经元细胞的多种损伤,如谷氨酸毒性、缺血、缺 氧有保护作用,人参皂甙Rg1能通过抑制大鼠神经组织内cAMP依赖的磷酸二酯酶增加,抑 制神经元细胞内钙离子通道,降低突触体内钙离子浓度,抑制钙自体平衡失调。实验显示人 参皂甙Rg1, Re对β-AP诱导的神经元损伤具有保护作用,其作用机制是否与上述作用有 关,进一步研究和相关机制的探讨尚待进行。
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    [基金项目]国家自然科学基金资助项目(39870871).

    [作者简介]张晓冬(1974-),男(汉族),硕士生.

    [参 考 文 献]

    [1] Rosenberg RN. A causal role for amyloid in Alzheimer′s disea se: the end of the beginning[J]. Neurology, 1993, 43(5):851-856.

    [2] 刘忞.人参皂甙Rg1抗衰老和促智作用及其机制研究[J].生理科学进展, 1996,27(2):139-142.

    [3] 马治中,王晓民.中医药治疗老年性痴呆的研究进展.见:盛树力 主编. 老年 性痴呆:从分子生物学到临床诊治[M]. 北京:科学技术文献出版社,1998.126-138.
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    [4] 谈冶雄,李万亥,陶学斌. 一种缺氧条件下的神经元培养方法[J]. 第二军 医大学学报,1997,18(2):181-183.

    [5] Multhaup G, Masters CL, Beyreuther K. A molecular approach to Alzhe imer′s disease[J]. Biol Chem Hoppe Seyler,1993, 374(1):1-8.

    [6] Yankner BA, Duffy LK, Kirschner DA. Neurotrophic and neurotoxic effects of amyloid β protein: reversal by tachykinin neuropeptides[J]. Scie nce, 1990, 250(4978):279-282.

    [7] 王 琦,谢 瑶,姚志彬. β-淀粉样蛋白31~35对体外培养的隔区胆碱能神 经元的作用[J]. Chin J Neurosci, 1999, 15(2):115-119.

    [8] Ashall F, Goate AM. Role of the β-amyloid precursor protein in Alz heimer′s disease[J]. Trends Biochem Sci,1994, 19(1):42-46.

    [9] 刘忞,张均田. 人参皂甙Rb1和Rg1对原代培养大鼠海马神经细胞的保 护作用. 药学学报, 1995,30(9):674-678.

    [收稿日期] 2000-05-30

    [修回日期] 2000-07-20, 百拇医药