远志皂苷对β淀粉样蛋白1-40诱导AD大鼠海马神经元线粒体的保护作用与机制研究

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阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)是以记忆力减退、认知功能障碍及神经功能受损为主要临床特征的神经退行性疾病,是一种老年性疾病,与机体和年龄的老化密切相关。其病理特征表现为神经细胞内出现神经纤维缠结、细胞外存在老年斑以及神经元缺失,且主要分布在前皮质和海马区。随着全球老龄化步伐的加快,阿尔茨海默病对人类的威胁越来越大,但由于其发病机制复杂,具体病因目前尚不清楚,治疗上也缺乏有效的方法和手段,因此需深入的研究。  目的:  线粒体是真核生物细胞内重要细胞器,近年来被视为细胞凋亡的关键元件,许多凋亡事件集中在线粒体上,对细胞存亡起着调控开关的作用。线粒体对衰老、神经退行性疾病的发生机理是目前学术界的研究热点之一。本课题拟通过将凝聚态Aβ1-40注射到大鼠右侧海马CA1区建立AD动物模型后,观察大鼠海马神经元线粒体病理形态、超微结构、膜电位、膜蛋白等方面的变化与表达,综合探讨线粒体功能异常与AD发生的关系,以及通过研究益智中药远志有效成分远志皂苷对线粒体保护机制以为今后临床应用提供实验基础。  方法:  1.通过脑定位仪在大鼠海马区内注射Aβ1-40建立AD模型,并用远志皂苷连续灌胃25天。用HE染色和透射电镜方式观察Aβ1-40对大鼠海马神经元的毒性作用及远志皂苷对海马神经元病理形态及超微结构的保护作用。  2.应用流式细胞仪检测远志皂苷对AD模型大鼠海马神经元线粒体膜电位及细胞凋亡率的影响。  3.应用免疫组织化学方法观察远志皂苷对大鼠海马神经元线粒体凋亡相关蛋白Bcl-2,Bax,Cyt-c表达的影响。  结果:  1.大鼠海马区内注射Aβ1-4025天后,模型组大鼠神经元形态和凋亡数量均发生变化,HE和刚果红染色结果显示神经元数量减少,胞体退化,胞核固缩深染,核小,呈扁圆形或三角形,核仁不明显;胞质较少,少量细胞出现空泡性变化;远志皂苷治疗组动物用药25天后,其神经细胞形态与模型组比较,神经元的数量明显增多,形态也较完整。透射电镜结果显示模型组海马神经细胞双层膜结构模糊,胞质疏松,出现较多电子密度高的团块,脂褐质沉积,线粒体数目减少,结构肿胀空泡变性,甚至线粒体嵴畸变;远志皂苷治疗组与模型组相比细胞超微结构有所好转,结构较为完整,线粒体数目增多。  2.流式细胞仪结果显示大鼠海马CA1区注射凝聚态Aβ1-40后,模型组大鼠△Ψm水平较假手术组明显下降,而细胞凋亡率水平明显上升,差异具有统计学意。  3.免疫组化结果显示,假手术组比较,模型组、远志皂苷各剂量治疗组的Bcl-2的表达显著提高,而与模型组比较,远志皂苷高、中剂量治疗组Bcl-2的表达亦有显著性提高,说明神经细胞可通过Bcl-2的过量表达来抑制Aβ1-40引起的细胞凋亡。而模型组Bax表达量较假手术组和远志皂苷各剂量治疗组明显增强,致使Bax/Bcl-2比值明显上升,与流式细胞仪检测细胞凋亡率相吻合,提示Bax/Bcl-2比值是决定细胞存亡的关键。细胞色素C是凋亡的启动子,假手术组和远志皂苷治疗组细胞色素C表达量显著低于模型组,提示远志皂苷可通过抑制细胞色素C从线粒体向胞质释放来达到抗凋亡的作用。  结论:  1.线粒体结构是功能的基础,本研究发现远志皂苷能抑制Aβ的神经毒性,保持AD模型大鼠神经系统形态及超微结构完整,维持线粒体功能。  2.线粒体是凋亡的调控中心,本研究发现远志皂苷可通过维持线粒体膜电位,保持线粒体氧化磷酸化的偶联程度,上调Bcl-2表达量,降低Bax表达量,保持线粒体膜通透性,抑制凋亡启动因子细胞色素C由线粒体释放至细胞质的方式来防止细胞凋亡。
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