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      田薊苷調(diào)節(jié)AMPK/SIRT1/PGC1α信號(hào)通路對(duì)腦出血大鼠認(rèn)知功能和神經(jīng)元損傷的影響

      2024-04-29 06:46:51羅聰鐘崛鄧敏敏肖瀟黃丹霞范慧王盼
      關(guān)鍵詞:明顯降低貨號(hào)腦組織

      羅聰 鐘崛 鄧敏敏 肖瀟 黃丹霞 范慧 王盼

      摘要? 目的:探討田薊苷(TIL)對(duì)腦出血(ICH)大鼠認(rèn)知功能、神經(jīng)元損傷及腺苷酸激活蛋白激酶(AMPK)/沉默調(diào)節(jié)蛋白1(SIRT1)/過氧化物酶體增殖活化受體γ輔助活化因子1α(PGC1α)信號(hào)通路的影響。方法:采用Ⅳ型膠原酶注射法構(gòu)建ICH大鼠模型,將造模成功的ICH大鼠隨機(jī)分為模型組(ICH組)、TIL組(16 mg/kg)、AMPK抑制劑組(Compound C組,250 μg/kg)、TIL+AMPK抑制劑組(TIL+Compound C組),另設(shè)假手術(shù)組(Sham組),每組12只。采用改良的Garcia JH法、Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)和敞箱實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)大鼠的神經(jīng)功能和認(rèn)知功能;蘇木素-伊紅(HE)和脫氧核糖核苷酸末端轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的缺口末端標(biāo)記(TUNEL)法行腦組織病理學(xué)和神經(jīng)元凋亡觀察;蛋白質(zhì)印跡法(Western Blot)檢測(cè)AMPK/SIRT1/PGC1α通路蛋白表達(dá)。結(jié)果:與Sham組相比,ICH組大鼠腦組織出現(xiàn)細(xì)胞核皺縮、排列紊亂等損傷,神經(jīng)功能評(píng)分、穿越平臺(tái)次數(shù)、垂直活動(dòng)得分和水平活動(dòng)得分、磷酸化AMPK(p-AMPK)/AMPK、SIRT1、PGC1α蛋白水平均明顯下降(P<0.05),找尋平臺(tái)時(shí)間、神經(jīng)元凋亡率、半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)、B淋巴細(xì)胞瘤-2(Bcl-2)蛋白表達(dá)水平均明顯增加(P<0.05);與ICH組相比,TIL組大鼠腦組織損傷減輕,神經(jīng)功能評(píng)分、穿越平臺(tái)次數(shù)、垂直活動(dòng)得分和水平活動(dòng)得分、p-AMPK/AMPK、SIRT1、PGC1α蛋白水平均明顯增加(P<0.05),找尋平臺(tái)時(shí)間、神經(jīng)元凋亡率、Caspase-3、Bcl-2蛋白表達(dá)水平均明顯降低(P<0.05);而Compound C組大鼠以上指標(biāo)呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)。且TIL對(duì)ICH大鼠腦組織及認(rèn)知功能的保護(hù)作用均被AMPK抑制劑Compound C減弱(P<0.05)。結(jié)論:TIL可能通過激活A(yù)MPK/SIRT1/PGC1α通路,改善ICH大鼠認(rèn)知功能,減輕神經(jīng)元損傷。

      關(guān)鍵詞? 腦出血;田薊苷;腺苷酸激活蛋白激酶/沉默調(diào)節(jié)蛋白1/過氧化物酶體增殖活化受體γ輔助活化因子1α通路;認(rèn)知功能;神經(jīng)元;實(shí)驗(yàn)研究

      doi:10.12102/j.issn.1672-1349.2024.02.012

      Influences of Tilianin? on Cognitive Function and Neuronal Damage in Rats with Cerebral Hemorrhage

      LUO Cong, ZHONG Jue, DENG Minmin, XIAO Xiao, HUANG Danxia, FAN Hui, WANG Pan

      Wuhan Sixth Hospital, Wuhan 430015, Hubei, China

      Corresponding Author? ZHONG Jue,? E-mail: zhongjue1985@163.com

      Abstract? Objective:To investigate the influences of tilianin(TIL) on cognitive function and neuronal damage?? in rats with intracerebral hemorrhage(ICH).Methods:The ICH rat model was established by Ⅳ collagenase injection.The successful modeling ICH rats were randomly dvided into model group(ICH group),TIL group(16 mg/kg),AMP-activated protein kinase(AMPK) inhibitor group (Compound C group,250 μg/kg),TIL+AMPK inhibitor group (TIL+Compound C group),and sham operation group(Sham group),with 12 rats in each group.The neurological and cognitive functions of rats were evaluated by modified Garcia JH method,Morris water maze test,and open-box test.The brain histopathology and neuronal apoptosis were observed by hematoxylin-eosin(HE) and Terminal-deoxynucleoitidyl Transferase Mediated Nick End Labeling(TUNEL) staining.The expression of AMPK/Sirtuin type 1(SIRT1)/peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1α (PGC1α) pathway proteins was measured by Western Blot.Results:Compared with Sham group,nucleus shrinkage disordered arrangement and other damages was observed in the rat brain tissue,the neurological score,platform crossing times,vertical activity score,horizontal activity score,and phosphorylated AMPK(p-AMPK)/AMPK,SIRT1,PGC1α protein levels decreased obviously(P<0.05),the searching platform time,neuron apoptosis rate,and Caspase-3,Bcl-2 protein levels of ICH group increased obviously(P<0.05).Compared with ICH group,the brain tissue damage of TIL group? reduced,the neurological deficit score,platform crossing times,vertical activity score,horizontal activity score,and p-AMPK/AMPK,SIRT1,PGC1α protein levels? increased obviously(P<0.05),the searching platform time,neuron apoptosis rate,and Caspase-3,Bcl-2 protein levels? decreased obviously(P<0.05).The above indicators in Compound C group showed the opposite trends.The protective effects of TIL for brain tissue and cognitive function of ICH rats were attenuated by AMPK inhibitor Compound C(P<0.05).

      Conclusion:TIL may improve cognitive function and reduce neuronal damage in ICH rats by activating AMPK/SIRT1/PGC1α pathway.

      Keywords? ?intracerebral hemorrhage; tilianin; AMP-activated protein kinase/Sirtuin type 1/peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1α pathway; cognitive function; neuron; experimental study

      基金項(xiàng)目? 武漢市醫(yī)學(xué)科研項(xiàng)目(No.WX21Q15)

      作者單位? 1.武漢市第六醫(yī)院(武漢 430015);2.武漢市第三醫(yī)院(武漢 430061)

      通訊作者? 鐘崛,E-mail:zhongjue1985@163.com

      引用信息? 羅聰,鐘崛,鄧敏敏,等.田薊苷調(diào)節(jié)AMPK/SIRT1/PGC1α信號(hào)通路對(duì)腦出血大鼠認(rèn)知功能和神經(jīng)元損傷的影響[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志,2024,22(2):274-279.

      腦出血(intracerebral hemorrhage,ICH)是以腦部自發(fā)性和非創(chuàng)傷性出血為特征的腦卒中類型,具有較高的發(fā)病率和死亡率[1]。目前,神經(jīng)外科醫(yī)生已采用各種醫(yī)療和手術(shù)方式來(lái)預(yù)防和治療該疾病,然而成功率并不理想[2]。田薊苷(Tilianin,TIL)是香青蘭總黃酮中的主要活性成分,具有抗炎、抗氧化和抑制神經(jīng)元凋亡等作用,已應(yīng)用于對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化的防治[3]。研究發(fā)現(xiàn),TIL可能對(duì)腦缺血再灌注損傷具有保護(hù)作用[4]。而TIL是否對(duì)ICH大鼠也有一定治療作用的研究較少。腺苷酸激活蛋白激酶(AMPK)是代謝功能的中心調(diào)節(jié)劑,包括脂質(zhì)代謝和線粒體功能,AMPK通過其在蘇氨酸172處的磷酸化而被激活,發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[5]。報(bào)道稱,激活A(yù)MPK/沉默調(diào)節(jié)蛋白1(SIRT1)通路可以在ICH病理過程中發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[6]。因此,本研究構(gòu)建ICH大鼠模型,觀察TIL對(duì)ICH大鼠認(rèn)知功能和神經(jīng)元損傷的影響,并初步探究AMPK/SIRT1/過氧化物酶體增殖活化受體γ輔助活化因子1α(PGC1α)通路在其中的作用。

      1? 材料與方法

      1.1? 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

      無(wú)特定病原體(SPF)級(jí)雄性SD大鼠,體質(zhì)量260~275 g,7周齡,購(gòu)自廣東南模生物科技有限公司,動(dòng)物許可證號(hào)SCXK(粵)2022-0062。本實(shí)驗(yàn)得到醫(yī)院動(dòng)物倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

      1.2? 主要試劑及儀器

      TIL(貨號(hào):SND-1786),由滁州仕諾達(dá)生物科技有限公司生產(chǎn);AMPK抑制劑Compound C(貨號(hào):HY-145432),購(gòu)自MCE公司;脫氧核糖核苷酸末端轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的缺口末端標(biāo)記(TUNEL)神經(jīng)元凋亡檢測(cè)試劑盒(貨號(hào):FS-79507),購(gòu)自上海撫生實(shí)業(yè)有限公司;AMPK(貨號(hào):ab32112)、磷酸化AMPK(p-AMPK)(貨號(hào):ab133448),購(gòu)自美國(guó)abcam公司;SIRT1(貨號(hào):9475)、PGC1α(貨號(hào):ab544481)、半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)(貨號(hào):9661)、促凋亡基因(Bax)(貨號(hào):2774),購(gòu)自英國(guó)Biorbyt公司。

      熒光顯微鏡(貨號(hào):FMA-04),購(gòu)自香港友誠(chéng)生物科技有限公司;石蠟切片機(jī)(貨號(hào):S700/S700A),購(gòu)自深圳市瑞沃德生命科技有限公司。

      1.3? ICH模型的構(gòu)建及分組

      ICH模型構(gòu)建參照文獻(xiàn)[7-8],通過將Ⅳ型膠原酶注射到大腦紋狀體區(qū)來(lái)建立。假手術(shù)組(Sham組)手術(shù)過程同ICH模型,用生理鹽水代替Ⅳ型膠原酶。共造模成功48只ICH大鼠。隨機(jī)將造模成功的48只大鼠分為4個(gè)處理組,分別為模型組(ICH組)、TIL組、AMPK抑制劑組(Compound C組)、TIL+AMPK抑制劑組(TIL+Compound C組),每組12只。另設(shè)Sham組12只。TIL組灌胃16 mg/kg TIL,Compound C組尾靜脈注射250 μg/kg Compound C[9],ICH+TIL組在灌胃TIL前15 min尾靜脈注射250 μg/kg Compound C,Sham組和ICH組給予等量的生理鹽水,每日1次,連續(xù)7 d。

      1.4? 神經(jīng)功能評(píng)分

      末次灌胃TIL后,采用改良的Garcia JH法評(píng)價(jià)大鼠的神經(jīng)功能。神經(jīng)行為研究包括以下6項(xiàng)測(cè)試內(nèi)容:自發(fā)活動(dòng)、四肢運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性、前爪伸展、攀爬、身體本體感覺和對(duì)觸須觸摸的反應(yīng)。神經(jīng)系統(tǒng)評(píng)分最低為3分,最高為18分,評(píng)分越低表明神經(jīng)功能缺損越嚴(yán)重。

      1.5? Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)

      在1.4項(xiàng)完成后,進(jìn)行Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)。在水池里放1個(gè)平臺(tái),標(biāo)上記號(hào),記錄大鼠從進(jìn)入水池到找到平臺(tái)所花費(fèi)的時(shí)間,連續(xù)記錄4 d。完成后,撤去平臺(tái),記錄大鼠120 s內(nèi)經(jīng)過原平臺(tái)的次數(shù)。

      1.6? 敞箱實(shí)驗(yàn)

      在1.5項(xiàng)完成后,將大鼠放入敞開的箱子內(nèi),以大鼠雙腳離開底面直立次數(shù)為垂直活動(dòng)得分,以大鼠3只腳跨入鄰格的次數(shù)記為水平活動(dòng)得分,測(cè)定10 min內(nèi)兩種得分情況。

      1.7? 標(biāo)本采集

      在1.6項(xiàng)完成后,麻醉處死,每組取6只大鼠的出血部位腦組織固定于4%多聚甲醛中,剩余大鼠的出血部位腦組織儲(chǔ)存于-80 ℃。

      1.8? 腦組織病理學(xué)變化

      腦組織經(jīng)4%多聚甲醛溶液固定后,脫水、包埋、切成5 μm左右的石蠟切片,用蘇木素-伊紅(HE)染色后在光學(xué)顯微鏡下觀察。

      1.9? TUNEL法檢測(cè)神經(jīng)元凋亡情況

      按照TUNEL神經(jīng)元凋亡檢測(cè)試劑盒產(chǎn)品說(shuō)明書進(jìn)行。在熒光顯微鏡下觀察腦神經(jīng)元凋亡情況,凋亡神經(jīng)元呈綠色熒光。

      1.10? 蛋白質(zhì)印跡法(Western Blot)檢測(cè)AMPK/SIRT1/PGC1α蛋白表達(dá)

      用RIPA裂解緩沖液提取腦組織總蛋白,將蛋白質(zhì)進(jìn)行變性、定量、電泳、轉(zhuǎn)膜,將膜室溫封閉2 h后分別加入一抗AMPK(1∶1 000)、p-AMPK(1∶2 000)、SIRT1(1∶2 000)、p-SIRT1(1∶2 000)、PGC1α(1∶1 000)、Caspase-3(1∶1 000)、Bcl-2(1∶1 000)和甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)抗體(1∶1 000),4 ℃孵育過夜,加入二抗,室溫孵育2 h,加入電化學(xué)發(fā)光(ECL)試劑檢測(cè)蛋白質(zhì)印跡。使用Image LabTM軟件分析目標(biāo)蛋白的灰度值。

      1.11? 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

      采用SPSS 25.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。符合正態(tài)分布的定量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示,多組間比較采用單因素方差分析,采用SNK-q檢驗(yàn)進(jìn)行兩兩比較。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

      2? 結(jié)? 果

      2.1? 各組大鼠神經(jīng)功能評(píng)分比較

      與Sham組相比,ICH組大鼠神經(jīng)功能評(píng)分明顯降低(P<0.05);與ICH組相比,TIL組大鼠神經(jīng)功能評(píng)分明顯升高(P<0.05),Compound C組大鼠神經(jīng)功能評(píng)分明顯降低(P<0.05);與TIL組相比,TIL+Compound C組大鼠神經(jīng)功能評(píng)分明顯降低(P<0.05)。詳見表1。

      2.2? Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)結(jié)果

      與Sham組相比,ICH組大鼠找尋平臺(tái)時(shí)間明顯延長(zhǎng)(P<0.05),穿越平臺(tái)次數(shù)明顯減少(P<0.05);與ICH組相比,TIL組大鼠找尋平臺(tái)時(shí)間明顯縮短(P<0.05),穿越平臺(tái)次數(shù)明顯增加(P<0.05),Compound C組大鼠找尋平臺(tái)時(shí)間明顯延長(zhǎng)(P<0.05),穿越平臺(tái)次數(shù)明顯減少(P<0.05);與TIL組相比,TIL+Compound C組大鼠找尋平臺(tái)時(shí)間明顯延長(zhǎng)(P<0.05),穿越平臺(tái)次數(shù)明顯減少(P<0.05)。詳見表2。

      2.3? 敞箱實(shí)驗(yàn)結(jié)果

      與Sham組相比,ICH組大鼠垂直活動(dòng)得分和水平活動(dòng)得分均明顯降低(P<0.05);與ICH組相比,TIL組大鼠垂直活動(dòng)得分和水平活動(dòng)得分均明顯升高(P<0.05),Compound C組大鼠垂直活動(dòng)得分和水平活動(dòng)得分均明顯降低(P<0.05);與TIL組相比,TIL+Compound C組大鼠垂直活動(dòng)得分和水平活動(dòng)得分均明顯降低(P<0.05)。詳見表3。

      2.4? HE染色結(jié)果

      Sham組大鼠腦組織結(jié)構(gòu)清晰,細(xì)胞排列整齊,無(wú)異?,F(xiàn)象;與Sham組相比,ICH組大鼠腦組織出現(xiàn)細(xì)胞核皺縮、細(xì)胞數(shù)量減少、排列紊亂等損傷;TIL組細(xì)胞排列較ICH整齊,腦組織結(jié)構(gòu)趨于Sham組;Compound C組細(xì)胞排列最亂,腦組織損傷最重;TIL+Compound C組細(xì)胞減少且排列紊亂,腦組織結(jié)構(gòu)與ICH組相似。詳見圖1。

      2.5? 各組大鼠腦組織神經(jīng)元凋亡情況比較

      與Sham組相比,ICH組腦組織神經(jīng)元凋亡率明顯升高(P<0.05);與ICH組相比,TIL組腦組織神經(jīng)元凋亡率明顯下降(P<0.05),Compound C組腦組織神經(jīng)元凋亡率明顯升高(P<0.05);與TIL組相比,TIL+Compound C組腦組織神經(jīng)元凋亡率明顯升高(P<0.05)。詳見圖2、表4。

      2.6? 各組大鼠腦組織AMPK/SIRT1/PGC1α通路蛋白表達(dá)水平比較

      與Sham組相比,ICH組大鼠腦組織p-AMPK/AMPK、SIRT1、PGC1α蛋白表達(dá)水平明顯下降(P<0.05),Caspase-3、Bcl-2蛋白表達(dá)水平明顯升高(P<0.05);與ICH組相比,TIL組大鼠腦組織p-AMPK/AMPK、SIRT1、PGC1α蛋白表達(dá)水平明顯升高(P<0.05),Caspase-3、Bcl-2蛋白表達(dá)水平明顯降低(P<0.05),Compound C組大鼠腦組織p-AMPK/AMPK、SIRT1、PGC1α蛋白表達(dá)水平明顯下降(P<0.05),Caspase-3、Bcl-2蛋白表達(dá)水平明顯升高(P<0.05);與TIL組相比,TIL+Compound C組大鼠腦組織p-AMPK/AMPK、SIRT1、PGC1α蛋白表達(dá)水平明顯下降(P<0.05),Caspase-3、Bcl-2蛋白表達(dá)水平明顯升高(P<0.05)。詳見圖3、表5。

      3? 討? 論

      ICH是預(yù)后最差的腦卒中類型[10]。58%的ICH病人在1年內(nèi)死亡,66.7%的幸存者處于中度甚至重度殘疾狀態(tài)[11-12]。因此,探究ICH的發(fā)病機(jī)制,可能為尋找ICH新藥物提供方向。本研究通過注射Ⅳ型膠原酶構(gòu)建ICH模型,發(fā)現(xiàn)ICH組大鼠腦組織出現(xiàn)細(xì)胞核皺縮、細(xì)胞排列紊亂等損傷,神經(jīng)功能評(píng)分、穿越平臺(tái)次數(shù)、垂直活動(dòng)得分和水平活動(dòng)得分明顯降低,找尋平臺(tái)時(shí)間明顯延長(zhǎng),提示ICH模型構(gòu)建成功。TIL是香青蘭總黃酮中含量最高的成分,可通過減輕脂質(zhì)沉積和炎癥反應(yīng),對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化起到一定改善作用[13]。既往研究發(fā)現(xiàn),TIL可以促進(jìn)腦血管新生,對(duì)腦組織起到一定保護(hù)作用[4]。本研究結(jié)果顯示,TIL可明顯減輕ICH大鼠腦組織損傷,提高神經(jīng)功能評(píng)分、穿越平臺(tái)次數(shù)、垂直活動(dòng)得分和水平活動(dòng)得分,縮短大鼠找尋平臺(tái)的時(shí)間,提示TIL可能減輕ICH大鼠腦損傷,并對(duì)其認(rèn)知功能起到積極改善作用。

      神經(jīng)元凋亡在ICH后繼發(fā)性腦損傷的病理生理過程中起關(guān)鍵作用[14]。Caspase-3、Bcl-2等凋亡蛋白是細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵效應(yīng)物,可反映細(xì)胞凋亡程度。Huang等[15]研究發(fā)現(xiàn),促進(jìn)神經(jīng)元凋亡會(huì)加重ICH損傷。Li等[16]研究發(fā)現(xiàn),抑制神經(jīng)元凋亡可以對(duì)ICH起到一定保護(hù)作用。本研究結(jié)果顯示,ICH大鼠腦組織神經(jīng)元凋亡率以及Caspase-3、Bcl-2蛋白表達(dá)水平明顯升高,而TIL可以明顯降低神經(jīng)元凋亡率以及Caspase-3、Bcl-2蛋白表達(dá)水平,表明TIL可能對(duì)ICH大鼠神經(jīng)元損傷起到一定修復(fù)作用。

      AMPK作為細(xì)胞能量傳感器,是調(diào)節(jié)生物能量代謝的關(guān)鍵分子,活化后可上調(diào)SIRT1、PGC1α的表達(dá)并增加其活性,進(jìn)而在線粒體生物合成、能量代謝和氧化應(yīng)激中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用[17-18]。AMPK/SIRT1/PGC1α通路的激活有利于維持神經(jīng)元的氧化還原平衡,保護(hù)神經(jīng)元氧化應(yīng)激、衰老等誘導(dǎo)的凋亡[19]。Xu等[20]研究發(fā)現(xiàn),通過激活A(yù)MPK通路可以減輕蛛網(wǎng)膜下腔出血造成的大鼠腦損傷,改善神經(jīng)功能受損情況。本研究結(jié)果顯示,ICH組大鼠腦組織p-AMPK/AMPK、SIRT1、PGC1α水平明顯下降,表明ICH大鼠可能通過調(diào)節(jié)AMPK/SIRT1/PGC1α信號(hào)通路加重認(rèn)知功能障礙和神經(jīng)元損傷;而TIL組p-AMPK/AMPK、SIRT1、PGC1α水平明顯升高,表明TIL可能通過抑制AMPK/SIRT1/PGC1α信號(hào)通路減輕認(rèn)知功能障礙和神經(jīng)元損傷。為了驗(yàn)證推測(cè),本實(shí)驗(yàn)利用AMPK抑制劑Compound C進(jìn)行干預(yù),結(jié)果顯示,與TIL組相比,TIL+Compound C組大鼠認(rèn)知功能變差,腦組織神經(jīng)元凋亡率、Caspase-3、Bcl-2蛋白表達(dá)水平均明顯增加,p-AMPK/AMPK、SIRT1、PGC1α蛋白表達(dá)水平均明顯下降,進(jìn)一步證實(shí)TIL可能通過抑制AMPK/SIRT1/PGC1α信號(hào)通路對(duì)ICH大鼠的認(rèn)知功能和神經(jīng)元起到保護(hù)作用。

      綜上所述,TIL可能通過抑制AMPK/SIRT1/PGC1α信號(hào)通路來(lái)減輕ICH大鼠的認(rèn)知功能障礙和神經(jīng)元損傷。然而,黃酮類藥物是否都有此類功效,需要進(jìn)一步探究。

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      (收稿日期:2022-08-11)

      (本文編輯王麗)

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