该研究中首先探讨了利用去卵巢结合D-半乳糖腹腔注射建立大鼠AD模型的可行性,发现去卵巢结合D-半乳糖腹腔注射处理的大鼠行为学改变以及海马病 理学改变均符合AD疾病情况下的变化,提示造模成功。然后,我们研究了人参皂苷Rg1对AD大鼠模型学习和记忆的影响。同时还研究了活化的含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶 caspase3的变化情况,以明确人参皂苷Rg1对AD模型大鼠神经元凋亡的影响。
目的 本实验研究首先验证利用去卵巢手术联合D-半乳糖腹腔注射建立大鼠AD模型的可行性。然后,以雌激素为对照,观察人参皂苷Rg1对AD大鼠模型记忆功能障 碍的改善作用,并进一步探讨其作用机制。
1.研究对象及分组:将96只Wistar大鼠随机分为两组,一组72只行去卵巢手术,另一组24只行假手术,术后行抗炎处理。将假手术组大鼠随机等分为 两组:一组按1ml/kg/d在大鼠腹部皮下注射生理盐水(CT),另一组按100mg/kg/d腹腔注射D-半乳糖(D);去卵巢手术组大鼠随机等分为 六组。
2.研究内容:
- (1) Morris水迷宫实验检测各组大鼠的空间学习与记忆的能力;
- (2)Elisa实验检测各组大鼠海马组织中Apl-42的含量;
- (3)免疫组织化学法检测 各组大鼠海马细胞中ADAM10和BACE1勺表达情况;
- (4)实时定量PCR检测大鼠海马中ADAM10、BACE1、caspase3mRNA的表达 情况;
- (5) Western blot检测大鼠海马中ADAM10、活化的caspase3蛋白的表达情况。
结果
1.去卵巢结合D-半乳糖腹腔注射能够显著损害大鼠的认知功能,引起大鼠海马内Aβ1-42的高表达。
- (1)造模后各组大鼠Morris水迷宫的实验结果:通过水迷宫实验,我们发现去卵巢术、D-半乳糖的腹腔注射都能够明显延长大鼠寻找平台的潜伏期时间 (P0.05),而去卵巢术结合D-半乳糖腹腔注射组大鼠的潜伏期时间最长,较前两者的差异有显著性(P0.05)。而且,卵巢切除术、D-半乳糖的腹腔 注射都能够明显降低大鼠第七天穿越平台的次数,而卵巢切除术结合D-半乳糖腹腔注射组大鼠的第七天平均穿越平台的次数最少,其中,两者结合组的平均穿越平 台数是对照组的40%,约是卵巢切除术后组、D-半乳糖腹腔注射组的70%。
- (2)造模后各组大鼠海马中Aβ1-42的浓度测定:Elisa的实验结果显示去卵巢术结合D-半乳糖的腹腔注射能够显著提高大鼠海马中Aβ1-42的水 平(P0.05),较对照组提高了约110%,而卵巢切除术、D-半乳糖的腹腔注射则具有相对较弱的作用。
2.人参皂苷Rg1和雌激素能够显著改善模型大鼠的学习和记忆能力
- (1)各组大鼠Morris水迷宫的实验结果:使用人参皂苷Rg1和雌激素处理的各组大鼠,都明显减少了造模所引起的潜伏期延长(P0.05)。三种不同 剂量人参皂苷的处理组中,中剂量和高剂量人参皂苷Rg1处理组的大鼠在缩短平均潜伏期方面明显优低剂量组(P0.05)。同时,各组大鼠的游泳速度没有显 著变化,证明了各种处理因素没有明显影响大鼠的运动能力。并且,使用人参皂苷Rg1和雌激素治疗的大鼠都能有效防止造模所引起的大鼠穿越平台次数的减少, 治疗后的大鼠穿越平台数目明显增多(P0.05)。而且与学习阶段所得到的结果一致,中剂量和高剂量的人参皂苷Rgl处理组的大鼠穿越平台的次数明显多于 低剂量组(P0.05)。
- (2)各组大鼠海马中Aβ1-42的浓度测定:人参皂苷Rg1和雌激素的处理,都能够不同程度地降低大鼠海马中Ap1-42的含量(P0.05),其中, 模型组大鼠海马中Aβ1-42的含量是正常大鼠的2.2倍,中剂量的人参皂苷Rg1降低到模型大鼠海马中Aβ1-42含量的63%,高剂量处理组则降低到 约69%,而低剂量只降低到造模组含量的85%,这说明中剂量和高剂量的治疗效果明显优于低剂量组。
3.人参皂苷Rg1和雌激素促进模型大鼠学习和记忆能力的机制研究
- (1)各组大鼠海马中ADAM10和BACE1的阳性细胞表达情况:免疫组化的结果显示,在对照组大鼠的海马中ADAM10的阳性细胞率为 67.4%±1.78%,而造模大鼠(O+D)的海马中ADAM10阳性细胞率仅为12±1.53%(P0.01)。用人参皂苷和雌激素处理后,低剂量人 参皂苷Rg1组海马中阳性细胞率为29.9±1.52%,中剂量人参皂苷Rg1处理组的阳性细胞率为66.45%4±1.55%,高剂量人参皂苷Rg1处 理组的阳性细胞率为50.3%±4.67%,雌激素处理组的阳性细胞率为50.3±4.67%。关于BACE1,造模组中BACE1阳性神经元率为 62.3%±1.55%,使用人参皂苷Rg1和雌激素处理后,中剂量人参皂苷Rg1处理后BACE1阳性细胞率为19.34%±1.03%,高剂量的 Rg1处理后为25.13%±1.13%,雌激素处理后阳性细胞率则降为25.89%+1.42%(P0.05)。
- (2)实时定量检测大鼠海马中ADAM10、BACE1(?)(?)cawspase3的表达情况:结果显不,ADAM10的表达在造模组中明显减少 (P0.05),人参皂苷Rg1和雌激素能够明显改变造模大鼠的这种ADAM10的减少情况(P0.05)。并且数据显示,中剂量的人参皂苷Rg1组的 ADAM10mRNA水平是造模组的1.8倍,高剂量的人参皂苷Rg1组的是造模组的1.6倍,而低剂量组ADAM10的基因水平仅为造模组的1.1倍, 这说明中高剂量的人参皂苷Rg1的治疗效果明显优于低剂量的人参皂苷。而关于BACE1的表达情况,去卵巢结合D-半乳糖能够明显促进大鼠海马中 BACE1的表达,人参皂苷Rg1和雌激素的处理都能够明显抑制造模引起的这种作用,且中剂量和高剂量组在降低BACE1的表达方面明显优于低剂量组。
- (3) Western blot实验检测ADAM10和caspase3的表达情况:蛋白印迹的实验结果以及对其进行的光密度分析显示ADAM10在海马中的表达因造模急剧下 降,且人参皂苷Rg1和雌激素的处理都能够明显升高因造模而降低的ADAM10的表达水平(P0.05)。而关于凋亡因子的表达情况,造模组大鼠海马组织 中活化的caspase3水平明显升高(P0.05),人参皂苷Rg1和雌激素的治疗都能够明显降低活化的casapse3的水平(P0.05)。其中, 中剂量的人参皂苷Rg1处理的大鼠活化的casapse3水平是造模组的53%,高剂量处理组活化的casapse3的水平是造模组的51%,而低剂量的 人参皂苷Rg1处理后活化的casapse3水平仅降为造模组的87%,说明中剂量和高剂量的人参皂苷Rg1在降低活化的caspase3的效果方面明显 优于低剂量组。
结论
- 卵巢切除术结合D-半乳糖腹腔注射组大鼠在行为学改变和海马组织的病理改变均符合AD的特征,表明卵巢切除术结合D-半乳糖腹腔注射可以用于模拟 AD。
- 人参皂苷Rg1能够明显地改善利用去卵巢结合D-半乳糖腹腔注射建立的AD大鼠模型的认知功能障碍。
- 人参皂苷Rg1对AD大鼠模型学习和记忆能力的改善作用可能是通过调节淀粉样前体蛋白水解过程及其神经保护作用来实现的。
阿尔兹海默病(Alzheimers disease, AD,俗称老年痴呆)是一种严重的中枢神经系统退行性疾病,主要临床表现为进行性的认知功能减退,预后不良,患者一般死于肺栓塞和继发感染。阿尔兹海默病常散发,其临床 发病率女性是男性的1.5~3倍。
神经病理学特征主要包括β样淀粉样蛋白(β3-amyloid protein, Aβ)沉积形成的细胞外老年斑(senile plaque, SP)、tau蛋白的过度磷酸化形成的神经细胞内神经原纤维缠结以及神经元的丢失伴随着胶质细胞的增生等。其中不溶性淀粉样蛋白杂乱无序的聚集被认为是 AD发生发展的关键环节。
山东大学张潇丹博士研究发现:人参皂苷Rg1能够明显地改善利用去卵巢结合D-半乳糖腹腔注射建立的阿尔兹海默病大鼠模型的认知功能障碍。
该博士论文的摘要如下:
该研究中首先探讨了利用去卵巢结合D-半乳糖腹腔注射建立大鼠AD模型的可行性,发现去卵巢结合D-半乳糖腹腔注射处理的大鼠行为学改变以及海马病 理学改变均符合AD疾病情况下的变化,提示造模成功。然后,我们研究了人参皂苷Rg1对AD大鼠模型学习和记忆的影响。同时还研究了活化的含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶 caspase3的变化情况,以明确人参皂苷Rg1对AD模型大鼠神经元凋亡的影响。
目的 本实验研究首先验证利用去卵巢手术联合D-半乳糖腹腔注射建立大鼠AD模型的可行性。然后,以雌激素为对照,观察人参皂苷Rg1对AD大鼠模型记忆功能障 碍的改善作用,并进一步探讨其作用机制。
1.研究对象及分组:将96只Wistar大鼠随机分为两组,一组72只行去卵巢手术,另一组24只行假手术,术后行抗炎处理。将假手术组大鼠随机等分为 两组:一组按1ml/kg/d在大鼠腹部皮下注射生理盐水(CT),另一组按100mg/kg/d腹腔注射D-半乳糖(D);去卵巢手术组大鼠随机等分为 六组。
2.研究内容:
- (1) Morris水迷宫实验检测各组大鼠的空间学习与记忆的能力;
- (2)Elisa实验检测各组大鼠海马组织中Apl-42的含量;
- (3)免疫组织化学法检测 各组大鼠海马细胞中ADAM10和BACE1勺表达情况;
- (4)实时定量PCR检测大鼠海马中ADAM10、BACE1、caspase3mRNA的表达 情况;
- (5) Western blot检测大鼠海马中ADAM10、活化的caspase3蛋白的表达情况。
结果
1.去卵巢结合D-半乳糖腹腔注射能够显著损害大鼠的认知功能,引起大鼠海马内Aβ1-42的高表达。
- (1)造模后各组大鼠Morris水迷宫的实验结果:通过水迷宫实验,我们发现去卵巢术、D-半乳糖的腹腔注射都能够明显延长大鼠寻找平台的潜伏期时间 (P0.05),而去卵巢术结合D-半乳糖腹腔注射组大鼠的潜伏期时间最长,较前两者的差异有显著性(P0.05)。而且,卵巢切除术、D-半乳糖的腹腔 注射都能够明显降低大鼠第七天穿越平台的次数,而卵巢切除术结合D-半乳糖腹腔注射组大鼠的第七天平均穿越平台的次数最少,其中,两者结合组的平均穿越平 台数是对照组的40%,约是卵巢切除术后组、D-半乳糖腹腔注射组的70%。
- (2)造模后各组大鼠海马中Aβ1-42的浓度测定:Elisa的实验结果显示去卵巢术结合D-半乳糖的腹腔注射能够显著提高大鼠海马中Aβ1-42的水 平(P0.05),较对照组提高了约110%,而卵巢切除术、D-半乳糖的腹腔注射则具有相对较弱的作用。
2.人参皂苷Rg1和雌激素能够显著改善模型大鼠的学习和记忆能力
- (1)各组大鼠Morris水迷宫的实验结果:使用人参皂苷Rg1和雌激素处理的各组大鼠,都明显减少了造模所引起的潜伏期延长(P0.05)。三种不同 剂量人参皂苷的处理组中,中剂量和高剂量人参皂苷Rg1处理组的大鼠在缩短平均潜伏期方面明显优低剂量组(P0.05)。同时,各组大鼠的游泳速度没有显 著变化,证明了各种处理因素没有明显影响大鼠的运动能力。并且,使用人参皂苷Rg1和雌激素治疗的大鼠都能有效防止造模所引起的大鼠穿越平台次数的减少, 治疗后的大鼠穿越平台数目明显增多(P0.05)。而且与学习阶段所得到的结果一致,中剂量和高剂量的人参皂苷Rgl处理组的大鼠穿越平台的次数明显多于 低剂量组(P0.05)。
- (2)各组大鼠海马中Aβ1-42的浓度测定:人参皂苷Rg1和雌激素的处理,都能够不同程度地降低大鼠海马中Ap1-42的含量(P0.05),其中, 模型组大鼠海马中Aβ1-42的含量是正常大鼠的2.2倍,中剂量的人参皂苷Rg1降低到模型大鼠海马中Aβ1-42含量的63%,高剂量处理组则降低到 约69%,而低剂量只降低到造模组含量的85%,这说明中剂量和高剂量的治疗效果明显优于低剂量组。
3.人参皂苷Rg1和雌激素促进模型大鼠学习和记忆能力的机制研究
- (1)各组大鼠海马中ADAM10和BACE1的阳性细胞表达情况:免疫组化的结果显示,在对照组大鼠的海马中ADAM10的阳性细胞率为 67.4%±1.78%,而造模大鼠(O+D)的海马中ADAM10阳性细胞率仅为12±1.53%(P0.01)。用人参皂苷和雌激素处理后,低剂量人 参皂苷Rg1组海马中阳性细胞率为29.9±1.52%,中剂量人参皂苷Rg1处理组的阳性细胞率为66.45%4±1.55%,高剂量人参皂苷Rg1处 理组的阳性细胞率为50.3%±4.67%,雌激素处理组的阳性细胞率为50.3±4.67%。关于BACE1,造模组中BACE1阳性神经元率为 62.3%±1.55%,使用人参皂苷Rg1和雌激素处理后,中剂量人参皂苷Rg1处理后BACE1阳性细胞率为19.34%±1.03%,高剂量的 Rg1处理后为25.13%±1.13%,雌激素处理后阳性细胞率则降为25.89%+1.42%(P0.05)。
- (2)实时定量检测大鼠海马中ADAM10、BACE1(?)(?)cawspase3的表达情况:结果显不,ADAM10的表达在造模组中明显减少 (P0.05),人参皂苷Rg1和雌激素能够明显改变造模大鼠的这种ADAM10的减少情况(P0.05)。并且数据显示,中剂量的人参皂苷Rg1组的 ADAM10mRNA水平是造模组的1.8倍,高剂量的人参皂苷Rg1组的是造模组的1.6倍,而低剂量组ADAM10的基因水平仅为造模组的1.1倍, 这说明中高剂量的人参皂苷Rg1的治疗效果明显优于低剂量的人参皂苷。而关于BACE1的表达情况,去卵巢结合D-半乳糖能够明显促进大鼠海马中 BACE1的表达,人参皂苷Rg1和雌激素的处理都能够明显抑制造模引起的这种作用,且中剂量和高剂量组在降低BACE1的表达方面明显优于低剂量组。
- (3) Western blot实验检测ADAM10和caspase3的表达情况:蛋白印迹的实验结果以及对其进行的光密度分析显示ADAM10在海马中的表达因造模急剧下 降,且人参皂苷Rg1和雌激素的处理都能够明显升高因造模而降低的ADAM10的表达水平(P0.05)。而关于凋亡因子的表达情况,造模组大鼠海马组织 中活化的caspase3水平明显升高(P0.05),人参皂苷Rg1和雌激素的治疗都能够明显降低活化的casapse3的水平(P0.05)。其中, 中剂量的人参皂苷Rg1处理的大鼠活化的casapse3水平是造模组的53%,高剂量处理组活化的casapse3的水平是造模组的51%,而低剂量的 人参皂苷Rg1处理后活化的casapse3水平仅降为造模组的87%,说明中剂量和高剂量的人参皂苷Rg1在降低活化的caspase3的效果方面明显 优于低剂量组。
结论
- 卵巢切除术结合D-半乳糖腹腔注射组大鼠在行为学改变和海马组织的病理改变均符合AD的特征,表明卵巢切除术结合D-半乳糖腹腔注射可以用于模拟 AD。
- 人参皂苷Rg1能够明显地改善利用去卵巢结合D-半乳糖腹腔注射建立的AD大鼠模型的认知功能障碍。
- 人参皂苷Rg1对AD大鼠模型学习和记忆能力的改善作用可能是通过调节淀粉样前体蛋白水解过程及其神经保护作用来实现的。