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基于脑能量代谢的通络醒脑泡腾片治疗阿尔茨海默病的代谢组学研究

论文摘要

目的考察通络醒脑泡腾片对海马注射Aβ25-35大鼠脑能量代谢和学习记忆功能的影响,并采用代谢组学技术探索其对痴呆大鼠内源性代谢标志物的影响,与脑能量代谢相互验证,初步揭示其抗痴呆作用及其机制。实验方法建立凝聚态Aβ25-35大鼠双侧海马注射的大鼠痴呆模型,通络醒脑泡腾片干预后,采用Morris水迷宫检测大鼠定学习记忆功能的改变,常规病理学方法考察大鼠海马的病理形态学的改变,揭示通络醒脑泡腾片的“益智”作用;采用免疫组化法检测其对大鼠海马丙酮酸脱氢酶(PDH)和α-酮戊二酸脱氢酶(α-KGDH)的表达的影响,揭示通络醒脑泡腾片对痴呆大鼠模型脑能量代谢的影响;收集大鼠的尿液,使用UFLC-TOF-MS的技术进行尿液代谢产物的测试,测定结果采用主成分分析法(PCA)和正交-偏最小二乘投影判别分析(O-RLSDA)等方法等进行数据处理,并通过载荷图分析和数据库检索对比,确定内源性特征标志物,并分析比较不同组别特征标志物丰度的差异,阐释内源性代谢标志物的生物学意义,并与脑能量代谢指标进行相互校验。实验结果1通络醒脑泡腾片对痴呆模型大鼠学习记忆功能的影响训练第2天至第5天,模型对照组逃避潜伏期较假手术组显著延长,有显著的统计学意义(P<0.05),通络醒脑泡腾片高、中、低剂量组与模型对照组比较,逃避潜伏’期在不同时间点均显著缩短,有显著的统计学意义(P<0.05);空间探索测试结果表明,模型对照组第一象限时间、经过平台次数和平台停留时间均较假手术组显著缩短或减少(P<0.05),通络醒脑泡腾片各剂量组与模型对照组比较,第一象限时间和平台停留时间显著延长,经过平台次数显著增多,具有显著的统计学意义(P<0.05)2.通络醒脑泡腾片对痴呆大鼠模型脑部病理形态的影响与假手术组比较,模型对照组大鼠神经细胞明显减少,海马区细胞排列紊乱,胶质细胞增生明显,神经元凋亡现象明显,可见不同数量的脂褐素颗粒沉积;通络醒脑泡腾片各组大鼠与模型对照组比较,脑灰质、白质区组织结构趋于正常,可见退变的神经元嗜碱性深染不规则梭形结构,脑神经细胞凋亡数量减少,海马区细胞排列紊乱显著改善,胶质细胞增生和海马CA1区水肿情况显著减轻。3.通络醒脑泡腾片对AD大鼠模型α-KGDH和PDH表达的影响与假手术组比较,模型对照组α-KGDH和PDH阳性免疫反应产物的显著低表达,平均光密度值显著降低(P<0.05);通络醒脑泡腾片高剂量组和中剂量组较模型对照组α-KGDH和PDH阳性免疫反应产物的表达显著增强,平均光密度值显著增高,有显著的统计学意义(P<0.05)。4.通络醒脑泡腾片对AD大鼠模型代谢组学的影响PLS-DA得分图结果显示,各组分离较为明显,空白对照组和假手术对照组分布趋于集中,模型对照组与之比较分离显著,通络醒脑泡腾片各组分布回归明显,尤其是中剂量组回归最为显著;共鉴定了4个对分类贡献度最大的内源性代谢标志物,分别为吲哚-5,6-醌、4-羟基苯基丙酮酸、皮质醇和3-硫代乳酸。4个内源性代谢标志物丰度比较结果显示,通络醒脑泡腾片各剂量组的吲哚-5,6-醌、4-羟基苯基丙酮酸和3-硫代乳酸的丰度值均较模型对照组显著降低(P<0.05)皮质醇仅通络醒脑泡腾片低剂量组的丰度值较模型对照组显著降低(P<0.05)结论1.通络醒脑泡腾片具有良好的改善Ap注射痴呆模型大鼠学习记忆功能和拮抗Aβ所致的大鼠海马病理形态学改变的作用,提示其具有良好的益智作用。2.通络醒脑泡腾片能显著促进模型大鼠海马区α-KGDH和PDH的表达,提示其可通过改善脑三羧酸循环,提高脑内糖代谢,改善模型大鼠脑能量代谢。3通络醒脑泡腾片对标志物所代表的多巴胺系统、糖皮质激素系统和脑能量代谢系统具有修复作用。