维普资讯 http://www.cqvip.com 药学学报Acta Pharmaceutica Sinica 2007,42(9):935—942 ・935・ 左旋黄皮酰胺对冈田酸和 淀粉样肽2 神经毒性的保护作用 张 静,程 勇,张均田 (中国医学科学院、中国协和医科大学药物研究所,北京100050) 摘要:探讨左旋黄皮酰胺对冈田酸(okadaic acid,OA)诱导的人神经瘤细胞(SH—SY5Y)和去卵巢(ovarieetomy, OVX)及单侧侧脑室注射i/3 所致神经元损伤的保护作用。通过MTT试验、LDH释放测定试验、Hoechst 33258荧 光染色试验以及SH—SY5Y细胞检测,考察左旋黄皮酰胺拮抗冈田酸诱导的细胞毒作用。通过避暗试验、电镜检测、 Nissl体染色及HE染色,考察左旋黄皮酰胺对去卵巢及侧脑室注射i/3 , 大鼠神经元的保护作用。左旋黄皮酰胺 可明显拮抗冈田酸诱导的细胞毒作用,提高去卵巢及侧脑室注射i/3 , 大鼠的学习记忆能力,保护海马及皮层神经 元。左旋黄皮酰胺可拮抗冈田酸及i/3 诱导的神经毒性,具有神经保护作用。 关键词:左旋黄皮酰胺;阿尔茨海默病;冈田酸;卢淀粉样肽 , ;神经保护作用 中图分类号:R282.71;R964 文献标识码:A 文章编号:0513—4870(2007)09—0935—08 Protective effect of(一)clausenamide against neurotoxicity induced by okadaic acid and ・amyloid peptide25_35 ZHANG Jing,CHENG Yong,ZHANG Jun—tian (Institute of Materia Medica,Chinese Academy fo Medical Sciences and Peking Union Medical College,BeOing 100050,China) Abstract:This study is to investigate the protective effect of(一)clausenamide against the neurotoxicity of okadaic acid in SH—SY5 Y cell line,and injection卢一amyloid peptide25埘( 25埘)to the cerebral ventricle in ovariectomy(OVX)rats.MTT assay,LDH assay,and Hoechst 33258 staining were used to detect the effect of(一)clausenamide on the toxicity of okadaic acid in SH—SY5Y cell line.The animal model was induced by ovariectomized and injection of A 25-35 in the cerebroventricle of rats.The effect of(一)clausenamide on learning and memory deficiency was observed by step—through test.Electron microscope,Nissl body staining,and HE staining were used to examine the morphological changes in hippocampus and cerebral cortex neurons.Pretreatment of(一)clausenamide and LiC1 decreased the rate of cell death from MTT,LDH release,and apoptosis from Hoechst 33258 staining in SH—SY5Y cell line. The step—through tests showed(一)clausenamide could improve the ability of learning and memory.The Nissl body staining and HE staining experiments also showed the neuroprotective effects of ( 一) clausenamide on the neurons of hippocampus and cerebral cortex.(一)Clausenamide has the protective effects against the neurotoxicity induced by okadaic acid and A/325—35. Key words:(一)clausenamide;Alzheimer’S disease;okadaic acid;卢一amyloid peptide25埘; neuroDrotective effect 阿尔茨海默病(Alzheimer’S disease,AD)是常 卢一淀粉样肽(卢一amyloid peptide25删,A卢25-35)的沉积 见的中枢神经系统退行性疾病,临床以记忆力减退、 形成老年斑,神经元纤维缠结(neurofibrillary 认知障碍、人格改变为主要特征;其病理学特征是 tangles,NFTs)和特定脑区胆碱能神经元和突触的缺 失…。目前AD仍缺乏有效的治疗药物,寻找有效 收稿日期:2006—12-13. 的AD治疗药物是当前神经药理学研究的热点领域 通讯作者Tel:86—10—63165179, 之一。 E—mail:zhangjt@imm.ac.cn 维普资讯 http://www.cqvip.com 药学学报Acta Pharmaceutica Sinica 2007,42(9):935—942 左旋黄皮酰胺是从芸香科植物黄皮中分离出的 1 h,加入终浓度为75 nmo]・L 的OA和相应浓度 药物共同作用细胞48 h。各组分别加入MTT,终质 量浓度为0.5 g・L~,继续培养4 h后,加入 DMSO,在570 llm处测定吸收度值。 LDH测定法 细胞处理及分组同“MTT法”, 具有脑复康药效基团的化合物,其两个苯环周围均 为亲脂性基团,使左旋黄皮酰胺易通过血脑屏障,在 脑内有较多的积累,并易穿过细胞膜发挥作用。左 旋黄皮酰胺已在离体脑片上被证实具有增强大鼠海 马基础突触传递活动和LTP的作用 。此外还能 促进胆碱神经发育,剂量依赖性地增加神经元内胆 碱乙酰转移酶的活性和蛋白含量 。本试验建立 试验结束后,取细胞培养基10 L测定乳酸脱氢酶 活力,在pH值为10时,乳酸基质在氧化性辅酶I存 在下经乳酸脱氢酶催化反应生成丙酮酸,生成的丙 细胞损伤模型和记忆障碍的动物模型,在体内水平 和体外水平考察黄皮酰胺的神经保护作用。 材料与方法 细胞株SH—SY5Y人神经瘤细胞,由宣武医院 惠赠。 实验动物 雌性Sprague—Dawley(SD)大鼠,4 个月龄,体重200~250 g,由中国药品生物制品检定 所实验动物中心提供。 药物及试剂左旋黄皮酰胺由中国医学科学院 药物研究所药物化学研究室黄量教授课题组提供。 冈田酸(okadaic acid,OA)、氯化锂(LiC1)和A : 删 均为Sigma公司产品。DMEM—F 培养基为Gibco公 司产品。Hoechst 33258为ICN公司产品。乳酸脱 氢酶(LDH)检测试剂盒购自北京北化康泰临床试 剂有限公司。 凝聚态A : 埘的制备 在无菌条件下,将 A卢: 1 mg溶于生理盐水0.5 mL中,终浓度为 1.886 mmo]・L一,密封后置于37℃培养箱中144 h。 药物的配制 细胞学试验中左旋黄皮酰胺以 DMSO配制成浓度为1 mmo]・L 的储存液,使用时 使DMSO含量终体积分数低于0.1%(v/v)。氯化 锂用无菌生理盐水配制为1 mol・L 的储存液。 OA以DMSO溶解为1×10一tool・L。。的储存液。 动物试验中左旋黄皮酰胺以Tween一80乳化配制成 乳浊液,其中Tween一80的体积分数控制为0.5% (v/v)以下。 MTT法将SH—SY5Y细胞接种在96孔板,每 孔的细胞数为4 000/100 IxL,24 h细胞贴壁后,进 行分组处理。对照组:不加任何处理因素;模型 组:75 nmo]・L OA处理48 h;LiC1组:1和10 mmo]・L LiC1预处理SH—SY5Y细胞1 h以后,加 入终浓度为75 nmol・L 的0A和相应浓度药物共 同作用细胞48 h;左旋黄皮酰胺组:左旋黄皮酰胺 (1×10~,1×10 及1×10~mol・L )预处理 酮酸再与2,4-二硝基苯肼反应生成棕色的丙酮酸 二硝基苯肼。通过比色法测定丙酮酸含量,并推算 出乳酸脱氢酶的活力。 Hoechst 33258染色 细胞处理及分组同“MTT 法”,试验结束后,悬浮细胞,将Hoechst 33258加入 培养的细胞中,终质量浓度为10 g・mL~,37℃ 孵育30 min,1 000 r・min 离心5 min去上清液,将 细胞残液混匀,取l0 L放在玻片上,加盖玻片后荧 光显微镜下观察。 避暗试验及形态学观察对大鼠进行卵巢切除 手术,术后1个月按照体重随机分为6组,即假手术 组,拟AD模型组,氯化锂组(60 mg・kg ),左旋黄 皮酰胺5,10及15 mg・kg 组,每组16只动物,灌 胃给药4个月后,进行侧脑室 注射。手术 时,动物以水合氯醛(350 mg・kg。。)进行麻醉,将 动物固定在脑立体定位仪上,75%酒精头皮消毒后 沿正中线开口,剥离皮下组织及骨膜,用3%过氧化 氢消毒手术野,参照Paxinos等 的大鼠立体定位 图谱,以前囟为参照点,在大鼠颅骨上A:一0.8, L:1.6,V:4.0侧脑室位置,用微量进样器缓慢注 入1.886 mmo|・L A卢25_35 5 L,留针5 min,假手 术组注射相同体积的生理盐水。手术10 d后进行 避暗试验。首次试验前,动物在试验箱中适应3 min后,开启电源,将大鼠背向洞口放人明室,动 物通过洞口进入暗室受到电击后取出,24 h后重 做,记录动物5 min内首次遭受电击时间即潜伏期 和遭受电击次数即错误次数,检测动物的被动学习 记忆能力。 避暗试验结束后,每组随机选3只大鼠用水合 氯醛(350 mg・kg )麻醉,心脏灌注生理盐水约50 mL用以冲去血管中的血液,待肝脏变白后灌注4% 多聚甲醛(0.01 mmo]・L PBS配制,pH 7.4)100 mL,以动物身体僵硬为宜,立即取出脑组织。 电镜试验 取皮层部位制备电镜样品,做半薄 和超薄切片(厚度为1 m及40—60 rim),半薄切片 作天青一美蓝染色光镜观察,超薄切片作电镜分析。 维普资讯 http://www.cqvip.com 张 静等:左旋黄皮酰胺对冈田酸和卢淀粉样肽 神经毒性的保护作用 Nissl body染色 所取脑组织用4%多聚甲醛 4℃固定,经脱水、浸蜡、包埋后连续冠状石蜡切片, 切片厚度为8 m,切片脱蜡至水,0.2%结晶紫染 色,室温30 min,蒸馏水洗,70%乙醇分化,脱水至 蜡,中性树胶封片,观察。 HE染色所取脑组织4%多聚甲醛4℃固定, 0.04 0.08 0.12 _工- } 露嚣 T _I_ 幸宰 经脱水、浸蜡、包埋后连续冠状石蜡切片,切片厚度 为8 m,切片脱蜡至水,苏木素6 min,盐酸溶液分 广] 撼嚣黼凇 寓 肉 囱 化,蒸馏水洗,70%乙醇10 min,自来水冲洗10 min, 90%乙醇10 min,蒸馏水洗,70%乙醇10 min--- ̄80% Figure 2 Effect of(一)clausenamide on LDH 乙醇10 min--- ̄80%乙醇配0.5%伊红10 min,100% release.Lane 1:Control;Lane 2:OA(75 nmol・ 乙醇20 min,二甲苯20 min,中性树胶封片。 L );Lane 3:LiCl(1 mmol・L );Lane 4:LiCl 统计学处理 所有数据以 ±s表示,MTT和 (10 mmol・L );Lane 5—7:(一)Clausenamide LDH试验采用t检验,使用SPSS 11.5软件包进行 (1×10一 ,1×10一 ,and 1×10一。mol・L一 ).n= 分析。 9. 尸<0.05, 尸<0.01 OA group(2); 尸< 0.05 control group(1) 结果 1 左旋黄皮酰胺对SH-SY5Y细胞存活率的影响 3左旋黄皮酰胺对oA所致SH-SY5Y细胞凋亡 用MTT法检测,左旋黄皮酰胺预处理SH—SY5Y 的影响 细胞1 h以后,在左旋黄皮酰胺和OA共同培养48 h SH.SY5Y细胞在左旋黄皮酰胺和OA共同孵育 的条件下,左旋黄皮酰胺可显著提高SH—SY5Y细胞 48 h以后,Hoechst 33258染色试验结果见图3。结 的存活率(图1)。 果显示,正常细胞核均匀着色;OA处理后细胞核着 色不均匀,荧光增强,染色质聚集,核发生裂解。提 l_6 示OA诱导了神经细胞的凋亡样损伤,这种损伤可 l_2 能参与了OA诱导的神经退行性变。 4左旋黄皮酰胺对侧脑室注射A : 埔大鼠学习记 0.8 忆的影响 0.4 在避暗试验中,拟AD模型组与假手术相比,第 0 1次遭受电击的时间(即潜伏期)显著缩短,5 min内 遭受电击的次数增加,并有显著性差异(P<0.05); Figure 1 Effect of(一)clausenamide on viability of 左旋黄皮酰胺10 mg・kg 组与拟AD模型组相比 SH—SY5 Y cells.The viability was assessed by MTT 亦有显著性差异(P<0.05)。见表1。 assay.Lane 1:Control;Lane 2:OA(75 nmol・ L );Lane 3:LiCl(1 mmo1.L );Lane 4:LiCl Table 1 Effect of(一)clausenamide on the latency (10 mmol・L );Lane 5—7:(一)Clausenamide and error numbers of OVX and A 25_35 infusion rats in (1×10一。。1×10一 。and 1×10一 mol・L一 ).n= step—through test 9. 尸<0.05, 尸<0.01 OA group(2); 尸< 0.05 control group(1) 2左旋黄皮酰胺对SH-SY5Y细胞LDH释放的影 响 用LDH法检测,左旋黄皮酰胺预处理SH.SY5Y 细胞1 h以后,在左旋黄皮酰胺和OA共同培养48 h 的条件下,左旋黄皮酰胺可显著降低SH—SY5Y细 面±s. P<0.05 ff¥AD model group: P<0.05 ff¥sham 胞的LDH活力(图2)。 group 维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com 张静等:左旋黄皮酰胺对冈田酸和J8淀粉样肽 神经毒性的保护作用 处于相对较高水平,促使神经元微管相关蛋白 (microtubule associate protein,MAP)tau过度磷酸 化,诱发神经元纤维缠结,导致轴突和胞体之间物质 和能量运输障碍,神经元发生退行性变。磷酸酯酶 分为PP一2A、PP一2B、PP.2C和PP一1,其中PP一2A对 AD过度磷酸化tau蛋白的生物学活性恢复能力最 强 。冈田酸(okadaic acid,OA)是Halichondria 挥药物作用。Chuang 报道,1 mmo|・L LiC1可 达到拮抗谷氨酸神经毒性最佳作用的效果, O’Brien wT等… 报道LiC1血药浓度在0.8~1.2 mmo|・L 可发挥作用,LiC1对GSK.3的Ic∞值在 1~2 mmo|・L 左右,综合以上文献,并考虑避免 LiC1对动物的肾毒性,选定LiC1的剂量为60 mg・ kg~,在这一水平,既可达到有效血药浓度,又可避 okadae提取的聚醚类单羧酸化合物(c H O ),为 免肾毒性对动物造成严重损伤。在给药期间虽然发 蛋白磷酸酶PP一2A和PP一1的抑制剂,但不抑制PP一 2C。正常细胞内的磷酸酯酶和磷酸激酶处于动态 平衡,OA通过抑制磷酸酯酶使磷酸激酶处于相对 高活性状态,从而使蛋白质磷酸化程度增加。 本研究采用OA处理SH—SY5Y细胞,建立蛋白 磷酸酯酶缺陷的阿尔茨海默样细胞模型。发现左旋 黄皮酰胺可抑制OA诱导的细胞活性降低,LDH活 性增高以及出现凋亡特征。试验中采用的OA浓度 为75 nmol・L~,高于文献报道的诱导细胞损伤的 浓度15~50 nmol・L~,可能是由于所用细胞株对 OA损伤不敏感,胞膜对药物通透性低,或细胞内存 在与药物结合的蛋白有关。较低浓度的左旋黄皮酰 胺和LiC1可以抑制由OA诱发的细胞毒作用,表现 为维持琥珀酸脱氢酶的活力及减少LDH的释放量, 说明药物可保持线粒体的活性,维持胞膜的完整性。 OA诱导的神经退行性变的机制可能为:OA致tau 蛋白形成神经元纤维缠结后破坏轴浆转运;同时 OA为PP.2A的特异性抑制剂,而PP.2A的3个调 节亚单位中的R5/B56具有强烈的抗凋亡作用,当 PP一2A被抑制后通过caspase一3介导出现了细胞凋 亡。 研究表明,LiC1可通过多种途径发挥神经保护 作用 ’ 。LiC1是糖原合成激酶.3(GSK.3)的特异 非竞争性抑制剂,Ic∞值在1~2 mmo|・L~,LiC1可 通过抑制GSK.3的活性,抑制tau蛋白磷酸化 …。 GSK一3作为Wnt信号通路的下游成分调节 一连环 蛋白(口.catinin)的稳定性、核转位以及转录活性,进 而影响突触的发生和神经元的存活¨ 。此外GSK一 3是细胞存活途径PI一3K/Akt的下游成分,该通路 的激活会促使Akt活性升高,使GSK.3 的9位丝氨 酸磷酸化并抑制其活性 。GSK一3被认为是AD病 理发生的一个关键激酶,并命名为tau蛋白激酶.1 (TPK-1),促使tau蛋白发生过度磷酸化、微管解聚、 神经元死亡 。LiC1的作用通常需要长时间给 药才能显现,这就提示LiC1通过影响基因表达发挥 药效,因此本研究采用LiC1给药4个月,以充分发 现动物有多尿现象,但状态良好,并无死亡现象。 动物试验的模型是卵巢切除(ovariectomy, OVX)后,侧脑室注射 : ,这是建立AD模型的 探索性试验。Javiar报道聚积的 是诱发tau 蛋白过度磷酸化的关键因素,进而引起神经元的退 行性变化, : 在体外试验证明能够诱导tau蛋 白的过度磷酸化 ’ ’ ,因此本研究采用侧脑室注 射 : 的方法,在体内水平诱发NFT。Simpkins 等 报道,sD大鼠卵巢切除后,其主动回避行为下 降,空间学习获得能力正常,但缺乏空间记忆能力, 补充雌激素明显改善上述异常。Goodenough等 报道雌激素通过受体非依赖方式,并激活相关的细 胞信号通路,如PI.3K/Akt通路或MAPK通路,使 APP的剪切方式由 一分泌酶和 一分泌酶来完成,从 而减少A口的生成。为使雌激素充分耗竭,在实施 OVX手术1个月后开始给药,同时采取侧脑室注射 : 的方法,给药达4个月后再进行行为学试验, 排除雌激素的神经保护作用,以得到较佳的神经元 损伤和记忆障碍的动物模型。动物试验中,左旋黄 皮酰胺的剂量选定在5,10及15 mg・kg~,最高剂 量没有选定在20 mg・kg。。是因为受试药物在一个 较小的范围内符合量效关系,剂量较大不能发挥更 佳的作用。 本研究从细胞和动物整体水平证明左旋黄皮酰 胺对Ap: 和卵巢切除造成的神经元损伤模型有 明显的保护作用,对其造成的记忆障碍也有改善作 用,对AD的防治具有潜在的应用前景。 Rererences [1]Selkoe DJ.The molecular pathology of Alzheimer’S disease[J].Neuron,1991,6:487—498. 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