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人体的衰老表现为各脏腑功能的衰退,尤其脑功能的衰退。脑为元神之府,主宰全身的精神思维活动,全身各部生理功能,在脑的作用下保持协调与稳定,全身衰老与脑有重要的关系。脑衰老是一种全身性疾病,主要病位在脑,肾主骨生髓,髓通于脑,诸髓者,皆属于脑。我国传统医学认为补肾中药具有延年益寿、健脑、提高记忆力的作用。补肾中药何首乌饮由《宣明论方》何首乌丸加味而成。本研究建立D-半乳糖所致亚急性衰老大鼠模型,通过Morris水迷宫行为测试;生物化学方法检测脑组织SOD、MDA含量;放射免疫测定下丘脑GnRH、P物质、β-内啡肽的含量;RT-PCR和蛋白印记法检测Rb/p53细胞转导通路相关基因和蛋白的表达,探讨何首乌饮抗脑衰老的机理,为研究脑衰老机理以及研发临床抗衰老中药提供理论依据和实验数据。
目的:通过Morris水迷宫行为测试;生物化学方法检测脑组织SOD、MDA含量;放射免疫测定下丘脑GnRH、P物质、β-内啡肽的含量;RT-PCR和蛋白印记法检测Rb/p53细胞转导通路相关基因蛋白Rb、p53 mRNA及pRb、P16、P53、P19、P21蛋白的表达,探讨何首乌饮抗脑衰老的机理。
方法:
1、建立衰老模型及分组:选用清洁级8周龄SD大鼠90只,雌雄各半,随机分为正常组、模型组、何首乌饮(高、中、低)组、何首乌丸组、自然恢复组。除正常组外,其余各组腹腔注射 D-半乳糖300mg.kg-1.d-1,连续60d,制造亚急性衰老动物模型。然后何首乌饮(高、中、低)剂量、何首乌丸每天空腹灌胃,按体重每100克给0.4毫升计算灌药量,自然恢复组灌胃等量的生理盐水,连续60d。
2、Morris水迷宫行为测试:各组大鼠做Morris水迷宫测试,水迷宫为直径120 cm,高50 cm的圆形水池,水深30 cm,水温保持(26±1)℃,水面高于平台2 cm。在池壁上标4个入水点,它们将水池等分为1、2、3、4四个象限,在其中1象限正中处放一个直径为10 cm,高25 cm的圆形平台。定位航行试验用于测试大鼠空间学习和记忆能力。在连续训练5 d,每天训练4次,每次随机选择一个象限作为入水点,观察并记录大鼠爬上平台的轨迹图、游泳速度及所需时间(潜伏期)。如果大鼠在60s内未找到平台,需将其引导至平台并在平台上站20 s,此时潜伏期记为60 s。每只大鼠的训练间隔为1 h。空间探索试验考察大鼠对原平台的记忆能力。训练第6天上午撤除平台,将大鼠随机从某一象限池壁中点面向池壁放入水中,记录60 s穿越平台部位的次数。
3、标本处理:大鼠用10%的水合氯醛麻醉,断头取出脑组织,迅速投入到液氮中待用。
4、用生物化学方法检测大脑皮质SOD、MDA的含量(按说明书操作)。
5、用放射免疫法测定下丘脑GnRH、SP和β-EP含量(按说明书操作)。
6、RT-PCR检测脑组织p53、Rb mRNA的表达
6.1抽提总RNA:在液氮中将脑皮质组织碾磨成粉末,按UNIQ-10柱式Ttizol总RNA抽提试剂盒抽提RNA,甲醛变性琼脂糖凝胶电泳证实所提RNA没有明显降解后,SuperscriptⅡ逆转录酶作用下进行逆转录反应。
6.2 cDNA合成:取2μg总RNA为模板逆转录成cDNA。
6.3 PCR反应:取2μg逆转录产物以β-actin为内参照进行PCR扩增。PCR产物经1.5%琼脂糖凝胶电泳观察结果、照相,用凝胶图像分析系统分析结果,分别计算各实验组脑组织条带的光密度与相对的β-actin条带光密度的比值。
7、Western Blot检测大脑皮质pRb、P16、P19、P21蛋白含量。
结果:
1、Morris水迷宫行为测试
1.1各组小鼠潜伏期成绩比较:前2 d各组的成绩无显著性差异,随学习时间的延长各组潜伏期均逐渐缩短,连续5 d的定位航行实验发现,模型组、自然恢复组的潜伏期成绩与正常组比较明显延长,表明模型建立成功,模型组、自然恢复组的潜伏期成绩无差别(P>0.05)。何首乌饮和何首乌丸组第3天后的潜伏期与模型组比较均有显著性差异(P<0.01)。其中何首乌饮高剂量组明显好于其余各组(P<0.05)。
1.2各组小鼠空间搜索实验结果:正常组穿越平台的次数明显高于模型组、自然恢复组(P<0.01);模型组与自然恢复组穿越平台的次数无明显差别(P>0.05);何首乌饮和何首乌丸组穿越平台的次数与模型组比较显著增多(P<0.01)。其中何首乌饮高剂量组次数明显多于其余各组(P<0.05)
2、测定大脑皮质SOD、MDA含量
模型组、自然恢复组的大脑皮质SOD含量明显降低,MDA含量明显升高,与正常组比较有显著性差异(P<0.01),模型组、自然恢复组的潜伏期成绩无差别(P>0.05)。何首乌饮、何首乌丸组大鼠脑皮质额叶SOD含量明显高于模型组,MDA含量显著低与模型组(P<0.01)。其中何首乌饮高剂量组明显好于其余各组(P<0.05)。
3、下丘脑GnRH、SP和β-EP含量
模型组下丘脑GnRH、SP明显增高,β-EP明显降低,与正常组相比有显著性差异(P<0.01),而何首乌饮、何首乌丸均可以不同程度的改善下丘脑GnRH、SP、β-EP的分泌。其中何首乌饮延缓高剂量要好于其他各组(P<0.05)。
4、RT-PCR检测大脑皮质p53、Rb mRNA的表达
4.1 RNA提取结果:所提RNA通过甲醛变性琼脂糖凝胶电泳观察RNA的带型估计mRNA的完整性。清楚看到28S、18S和5SRNA带型,表明提取的总RNA无降解。
4.2 p53、Rb基因的表达:模型组p53、Rb mRNA的表达明显高于正常对照组(P<0.01),与自然恢复组无差异(P>0.05);何首乌饮、何首乌丸组大鼠大脑皮质p53、Rb mRNA的表达明显低于模型组(P<0.01)。其中何首乌饮高剂量组明显好于其余各组(P<0.05)。
5、pRb、P16、P19、P21蛋白含量
模型组大脑皮质额叶P16、P19、P21蛋白的表达明显升高,pRb蛋白表达明显下降,与正常组比较有显著性差异(P<0.01);与自然恢复组无差别(P>0.05);何首乌饮、何首乌丸组大鼠脑皮质额叶P16、P19、P21蛋白的表达明显低于模型组,pRb蛋白表达明显高于模型组(P<0.01)。其中何首乌饮高剂量组明显好于其余各组(P<0.05)。
结论:
1、通过水迷宫实验表明何首乌饮对D-半乳糖所致空间学习记忆障碍大鼠的认知和记忆能力有明显改善作用。
2、通过检测脑皮质SOD、MDA的含量说明何首乌饮能够提高脑组织的抗氧化能力,减少脑组织MDA的堆积。
3、研究证实衰老大鼠下丘脑正常功能被破坏,合成β-EP减少,GnRH、SP增加,而何首乌饮可以逆转上述现象;
4、何首乌饮通过调节Rb/p16和p53/p19/p21细胞转导通路相关基因和蛋白的表达而延缓脑组织的衰老。