雷公藤单体T10对阿尔茨海默病细胞模型的抗炎及神经营养保护作用研究

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阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种多发于中老年期的中枢神经系统退变性疾病,其主要病理学改变包括弥漫性大脑萎缩、β-淀粉样蛋白(β-amyloid peptide,Aβ)沉积形成的老年斑(senile plaques,SP)和大量的神经元纤维缠结(neurofibrillary tangles,NFTs)。患者典型的临床症状为进行性的记忆障碍和认知功能减退。伴随社会老龄化的进程,AD的发病率逐年上升,已经成为严重的社会问题。AD的病因与发病机制尚不清楚。大量研究表明,Aβ沉积激活胶质细胞(主要包括小胶质细胞和星形胶质细胞)引发的脑内炎症反应在AD的发生发展中扮演着重要角色,活化的胶质细胞可分泌大量细胞毒性物质,如一氧化氮、炎性因子、兴奋性氨基酸、活性氧自由基等,这些细胞毒性物质参与了神经元的退变过程,而抑制胶质细胞活化的药物具有神经保护作用。此外,神经营养因子缺乏与AD的发病也密切相关,但外源性补充神经营养因子不能通过血脑屏障,副作用大而限制了其在临床的应用。因此寻找促进中枢内源性表达神经营养因子的途径成为当前防治AD的研究热点。雷公藤内酯醇(triptolide,T10)是从具有免疫抑制活性的中药雷公藤中提取的小分子单体活性成分,其主要药理活性为抗炎和免疫抑制。我室前期工作证明,T10在体内外帕金森病(Parkinson’s disease,PD)模型中对多巴胺神经元具有明确神经保护作用,作用机制与其抑制脑内小胶质细胞异常活化的抗炎活性及促进内源性神经营养因子表达的神经营养作用相关,提示T10有可能用于PD的防治。为探讨T10在AD模型上是否同样具有抗炎活性及神经保护作用,本研究中,我们首先比较了不同聚集形式(单体、寡聚体、纤丝体)Aβ1-42对体外培养的小胶质细胞/星形胶质细胞激活状态的影响,优化建立胶质细胞活化——AD炎症细胞模型的适宜参数,建立了Aβ1-42寡聚体致胶质细胞活化——AD炎症细胞模型,并在此模型上观察T10对胶质细胞活化及炎性因子释放的影响。此外,因星形胶质细胞也是脑内神经营养因子的主要来源细胞,为探讨T10是否具有促进星形胶质细胞神经营养因子合成与释放的神经营养活性,我们将T10作用于星形胶质细胞,观察了T10对星形胶质细胞NGF、BDNF、GDNF等神经营养因子合成与释放的影响。最后,为进一步探讨T10对星形胶质细胞的神经营养活性是否可以保护神经元免受Aβ的直接损伤,我们用T10处理的星形胶质细胞条件培养基预孵育原代培养的海马神经元,随后加入Aβ1-42损伤神经元,观察T10处理的星形胶质细胞条件培养基对Aβ诱导的海马神经元凋亡的影响,并对T10抗凋亡的机制进行了初步的探讨。结果发现:1.Aβ1-42致小胶质细胞活化—AD炎症细胞模型的建立及T10对小胶质细胞激活状态的影响用不同聚集形式(单体、寡聚体、纤丝体)的Aβ1-42、Aβ42-1处理体外培养的小胶质细胞,比较不同形式的Aβ对小胶质细胞释放炎性因子—肿瘤坏死因子-a(tumor necrosis factor-a,TNF-a)和白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)的影响,建立小胶质细胞异常活化—AD炎症模型。用不同浓度的T10与活化的小胶质细胞共孵育,观察T10对小胶质细胞释放TNF-a和IL-1β的影响,发现:1.1.5-20μM Aβ1-42单体、寡聚体、纤丝体均可增加小胶质细胞TNF-a和IL-1β的释放,但寡聚体作用效果明显强于单体和纤丝体;10μM Aβ1-42寡聚体作用12h后TNF-a和IL-1β的释放量达到高峰,表明以此参数可建立小胶质细胞活化—AD炎症细胞模型;而相应聚集形式的非活性对照Aβ42-1对小胶质细胞TNF-a和IL-1β的释放无明显影响。1.2.10-11-10-8M T10预孵育6h,可明显抑制Aβ1-42寡聚体诱导的小胶质细胞TNF-a和IL-1β的释放。1.3.10-11-10-7M T10孵育小胶质细胞24h检测细胞存活率,发现10-11-10-8M T10不影响细胞存活率,而10-7M T10可明显降低细胞存活率,说明上述浓度的T10抑制细胞TNF-a和IL-1β释放是通过抑制小胶质细胞活化实现的,而并非影响细胞存活率。2.Aβ1-42致星形胶质细胞活化—AD炎症细胞模型的建立及T10对星形胶质细胞激活状态的影响比较了三种聚集形式的Aβ1-42对星形胶质细胞TNF-a和IL-1β释放的影响,建立星形胶质细胞异常活化—AD炎症模型,并在此模型上观察T10的抗炎作用,发现:2.1.1.25-20μM Aβ1-42单体、寡聚体、纤丝体均可增加星形胶质细胞TNF-a和IL-1β的释放,寡聚体作用效果最强;10μM Aβ1-42寡聚体作用12h,TNF-a和IL-1β释放量达到高峰,表明以此参数可建立星形胶质细胞活化—AD炎症细胞模型。2.2.10-10-10-7M T10预孵育6h,可明显抑制Aβ1-42寡聚体诱导的星形胶质细胞TNF-a和IL-1β的释放;10-10-10-7M T10不影响星形胶质细胞细胞存活率。3.T10对星形胶质细胞的神经营养及对海马神经元的神经保护作用用不同浓度的T10处理体外培养的星形胶质细胞,观察其对神经营养因子NGF、BDNF及GDNF合成及释放的影响。然后用上述浓度的T10处理星形胶质细胞24h,收获条件培养基,加入到海马神经元中预孵育6h后,再加入10μM Aβ1-42寡聚体共同作用24h,观察条件培养基对海马神经元存活率及凋亡的影响,发现:3.1.10-11-10-7M T10可特异性的增加星形胶质细胞NGF的合成与释放,T10作用最有效浓度出现在10-8M,而各浓度的T10对星形胶质细胞BDNF与GDNF的合成与释放无明显影响。3.2.10-11-10-7M T10处理的星形胶质细胞条件培养基可明显拮抗Aβ1-42引起的海马神经元细胞存活率的降低、细胞凋亡发生、促凋亡蛋白Bax表达上调以及抗凋亡蛋白Bcl-2表达下降。上述结果表明,寡聚体形式Aβ在激活胶质细胞介导AD的炎症反应中起主要作用;雷公藤单体T10可明显拮抗Aβ1-42寡聚体引发的小胶质细胞/星形胶质细胞TNF-a和IL-1β的释放;T10可特异性增加星形胶质细胞NGF的合成与释放;T10处理的星形胶质细胞条件培养基可明显拮抗Aβ1-42引起的海马神经元存活率的降低与凋亡发生。
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