在小鼠衰老模型中白藜芦醇对其脑组织形态、海马细胞周期以及氧化应激水平的干预研究

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前言  人口老龄化一直成为人们关注的焦点之一。2010年我国第六次全国人口普查数据显示,60岁以上人口占总人口的13.26%,达1.77亿人,比2000年上升2.9个百分点,占全世界老龄人口的1/5,成为世界上唯一的老龄人口过亿的国家。老龄人口的数量和生活质量关系到一个国家未来的发展,它的影响涉及到社会的方方面面,其不仅消耗了国家经济发展的成果,而且也给社会和家庭造成了严重的精神压力和经济负担。因此,研究老年人群的健康及其干预措施具有十分重要的理论和实际意义。  人口的老龄化促使人们更加关注与衰老相关因素的研究,其中脑衰老已成为医学重要的研究课题之一。脑衰老是一个极其复杂的过程,为多种因素共同作用导致脑结构与功能的改变,其最重要的表现是学习和记忆能力的减退。自由基学说认为:代谢过程中产生的活性氧基团或分子(ReactiveOxygenSpecies,ROS)引发的氧化性损伤随着年龄的增长而加剧,当损伤积累的程度超过自身抗氧化防御体系修复程度时,最终导致衰老,主要表现为抗氧化酶活性的降低以及脂质过氧化产物的增多。脑具有耗氧量大、ROS消除系统水平低、产生的途径多于其他系统或器官的生物学特征,致使大脑成为ROS最易侵袭的靶器官。  流行病学资料调查研究发现,增加蔬菜、水果的摄入量能够显著降低心血管疾病、肿瘤等慢性病的发病率及死亡率。体外一些实验也发现许多蔬菜、水果对ROS有显著清除作用。白藜芦醇(Resveratrol,Res)是近年来备受关注且研究较多的植物化学物,主要存在于葡萄、花生、藜芦等72种植物中,属于非黄酮类多酚化合物。目前研究发现,Res具有广泛的生物学作用,如抗氧化、抗肿瘤、神经保护、心血管保护作用等。近来有研究显示Res能够减轻小鼠缺血再灌注导致的神经损伤,以及对大鼠海马神经元有保护作用等,而关于Res对动物衰老模型脑组织形态及海马细胞保护作用的研究还不多见。  综上所述,本研究结合前期预实验结果,采用两个剂量(22.5mg/kg.bw.d和45mg/kg.bw.d)的Res对D-半乳糖(D-galactose,D-gal)诱导的小鼠衰老模型进行干预,观察Res对其脑组织形态、海马细胞周期以及氧化应激水平的影响,并初步探讨可能的机制。  材料和方法  一、动物的分组与喂养  16w龄SPF级雄性昆明种小鼠72只,适应性喂养1w后,按体重随机分为基础组、衰老组、干预Ⅰ组、干预Ⅱ组,每组18只。基础组每日颈背部皮下注射生理盐水,其余三组注射200mg/kg.bw.d的D-gal溶液。基础组和衰老组每日给予0.5%的羧甲基纤维素钠溶液灌胃,干预Ⅰ组和干预Ⅱ组分别给予相应浓度的Res溶液灌胃。实验期间,各组小鼠自由摄食、饮水,自然光照,室温20℃~24℃,湿度40%~70%,每周称量体重2次,干预16w。  二、测定指标及方法  实验进行到16w木时,每组分别取18只小鼠测定相应的指标:  (一)一般状态观察  观察各组小鼠一般状态,包括摄食、饮水、活动、毛色、光泽度等方面变化。  (二)脑系数测定  每组随机取12只小鼠乙醚麻醉后处死,取出脑组织,生理盐水洗净后称重,按公式计算脑系数:  脑系数(mg/g)=脑质量(mg)/体重(g)  (三)脑组织形态观察  将每组剩余的6只小鼠,乙醚麻醉下开腹,灌注固定,灌注完毕后断头取脑,矢状面切取脑组织0.1cm,置于4%多聚甲醛中再固定24h,制成HE切片,在显微镜下观察脑组织病理改变。  (四)海马细胞周期检测  取12只小鼠50%脑的海马,置于冰冻PBS中剪碎,洗三次,加入0.25%胰酶1ml,37℃恒温水浴30min,消化脑组织,加入DMEM(含10%小牛血清)3ml停止消化,过200目筛网,回收平皿中液体到5mlEP管,低温离心,弃上清,加PBS1ml,转移到2mlEP管内,再次离心,弃上清,制备海马组织单细胞悬液。加入1ml70%乙醇,4℃固定12h。取出固定的细胞,低温离心,弃上清,加PBS1ml,再次离心,弃上清,参照试剂盒说明书进行染色及上机检测。结果用细胞指数及增殖指数(proliferationindex,PI)进行评价。  PI=(S+G2/M)/(G0/G1+S+G2/M)×100%  (五)脑组织氧化应激指标及MAO活性测定  用生理盐水将另外50%脑制成10%脑匀浆液,分别按照各试剂盒说明书测定脑谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathioneperoxidase,GSH-px)、超氧化物歧化酶(Superoxidedismutase,SOD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)、单胺氧化酶(Monoamineoxidase,MAO)活性和丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量,并采用考马斯亮蓝法测定蛋白含量。  三、数据处理和统计分析  实验数据用SPSS13.0统计软件进行分析,实验结果用(X)±S表示,用单因素方差分析比较各组间数据的统计学差异,检验水准:α=0.05。  结果  一、一般状态观察结果  实验期间,衰老组小鼠与基础组相比,行动迟缓,毛色发黄,渐有脱毛现象,干预组状态好于衰老组。  二、脑系数测定结果  衰老组低于基础组,干预组高于衰老组,差异均具有统计学意义(P<0.05)。干预组与基础组相比,差异无统计学意义(P>0.05)。干预Ⅱ组与干预Ⅰ组比较,小鼠脑系数未见明显改变(P>0.05)。各组小鼠体重及脑重差异均无统计学意义(P>0.05)。  三、脑组织形态观察结果  从神经细胞形态方面来看,衰老组小鼠脑皮质、海马CA1区及CA3区神经细胞发生变性,细胞排列稀疏;干预组与衰老组相比,变性细胞明显减少,细胞间排列有序。从神经细胞数量方面来看,衰老组均低于基础组,干预组均高于衰老组,差异具有统计学意义(P<0.05),干预组与基础组相比,差异均无统计学意义(P>0.05)。干预Ⅱ组与干预Ⅰ组比较,小鼠神经细胞数量未见明显改变(P>0.05)。  四、海马细胞周期检测结果  与基础组比较,衰老组及干预组G0/G1期百分率升高,S期百分率降低,G2/M期百分率降低,增殖指数降低,差异均具有统计学意义(P<0.01或P<0.05)。与衰老组相比,干预组G0/G1期百分率降低,S期百分率升高,G2/M期百分率升高,增殖指数升高,差异均具有统计学意义(P<0.01)。干预Ⅱ组与干预Ⅰ组比较,小鼠海马细胞周期各期百分率及增殖指数未见明显改变(P>0.05)。  五、脑组织氧化应激指标及MAO活性测定结果  与基础组相比,衰老组小鼠脑组织GSH-Px、SOD、CAT活性均降低,MAO活性、MDA含量均升高,差异具有统计学意义(P<0.05),干预组小鼠的相应指标均未见明显改变(P>0.05)。与衰老组相比,干预组小鼠脑组织GSH-Px、SOD、CAT活性均升高,MAO活性、MDA含量均降低,差异具有统计学意义(P<0.05)。干预Ⅱ组与干预Ⅰ组比较,小鼠脑组织各氧化应激指标结果未见明显改变(P>0.05)。  结论  1、Res可减缓衰老模型小鼠脑系数的下降。  2、Res可维持衰老小鼠神经细胞形态及正常结构,减少神经细胞变性。  3、Res可增强衰老小鼠海马细胞增殖活性,维持海马正常细胞周期。  4、Res可减轻衰老小鼠脑组织氧化损伤程度,改善氧化应激水平。
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