Naoxin'an Capsule Alleviates Mitochondrial and Oxidative Damage in Chronic Cerebral Ischemia-induced VCI in Rats via Activating CREB/PGC-1<italic style="font-style: italic">α</italic> Pathway

FENG Yujuan; WANG Le; HAN Guanghui; YU Hongni; LI Dongyue; ZHEN Weizhe; MA Tao

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20221306

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Naoxin'an Capsule Alleviates Mitochondrial and Oxidative Damage in Chronic Cerebral Ischemia-induced VCI in Rats via Activating CREB/PGC-1α Pathway

更新时间：2022-11-02

- Naoxin'an Capsule Alleviates Mitochondrial and Oxidative Damage in Chronic Cerebral Ischemia-induced VCI in Rats via Activating CREB/PGC-1α Pathway
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 28, Issue 23, Pages: 19-29(2022)
- 作者机构：
  
  1.北京中医药大学东方医院，北京 100078
  2.北京中医药大学中医学院，北京 100029
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20221306
  CLC： R2-0;R22;R285.5;R289;R33
- Received：10 May 2022，
  
  Published Online：16 June 2022，
  
  Published：05 December 2022
- 稿件说明：
移动端阅览
冯宇娟,王乐,韩广卉等.脑心安胶囊激活CREB/PGC-1α改善慢性脑缺血致VCI大鼠线粒体及氧化损伤的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(23):19-29.

FENG Yujuan,WANG Le,HAN Guanghui,et al.Naoxin'an Capsule Alleviates Mitochondrial and Oxidative Damage in Chronic Cerebral Ischemia-induced VCI in Rats via Activating CREB/PGC-1α Pathway[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(23):19-29.
冯宇娟,王乐,韩广卉等.脑心安胶囊激活CREB/PGC-1α改善慢性脑缺血致VCI大鼠线粒体及氧化损伤的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(23):19-29. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20221306.

FENG Yujuan,WANG Le,HAN Guanghui,et al.Naoxin'an Capsule Alleviates Mitochondrial and Oxidative Damage in Chronic Cerebral Ischemia-induced VCI in Rats via Activating CREB/PGC-1α Pathway[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(23):19-29. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20221306.

摘要

目的

以慢性脑缺血致血管性认知障碍（VCI）大鼠为模型，探究脑心安胶囊对VCI大鼠脑组织线粒体功能障碍及其导致的氧化损伤的保护作用。

方法

150只大鼠采用随机数字法分为造模组（130只）和假手术组（20只），以双侧颈动脉结扎法（2-VO）造模，制成慢性脑缺血大鼠模型。经筛选，将造模组中VCI造模成功的87只大鼠，随机分为模型组、阳性药组（安理申，0.5 mg·kg

-1

），脑心安胶囊低、中、高剂量组（0.18、0.36、0.72 g·kg

-1

），每组17~18只大鼠。经灌胃给予脑心安胶囊8周后，采用大鼠新物体识别和Y迷宫实验测定脑心安胶囊对VCI大鼠学习记忆和工作记忆的影响。以免疫荧光染色法测定大鼠脑组织8-氧鸟嘌呤（8-OxoG）含量，分光光度法测定大鼠脑组织线粒体呼吸链复合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的活性、线粒体的肿胀度、线粒体膜电位、丙酮酸脱氢酶（PDH）和

-酮戊二酸脱氢酶（KGDH）活性，电镜观察大鼠脑组织线粒体亚显微结构，蛋白免疫印迹法（Western blot）测定脑组织环磷腺苷酸反应元件结合蛋白（CREB）磷酸化水平和过氧化物酶体增殖物激活受体

辅激活因子-1

（PGC-1

）、核呼吸因子-1（NRF-1）和线粒体转录因子A（mt-TFA）蛋白表达水平，光化学法测定大鼠线粒体状态Ⅳ H

生成和脑内超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性及丙二醛（MDA）水平。

结果

与假手术组比较，模型组大鼠新物体辨别指数和Y迷宫自发交替反应率显著下降（

0.01），脑组织ROS生成量明显增加（

0.01），线粒体膜电位和肿胀度

值显著下降（

0.01），线粒体明显肿胀，电镜观察显示脑组织线粒体出现显著的空泡、嵴断裂等亚显微结构结构损伤，CREB磷酸化水平和PGC-1

、NRF-1和mt-TFA蛋白表达水平均显著降低（

0.01），脑组织中PDH、KGDH活性和线粒体呼吸链复合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ活性均明显下降（

0.01），线粒体状态Ⅳ H

生成显著增加（

0.01），MDA含量明显升高（

0.01），SOD及GSH-Px活性均显著降低（

0.01）。与模型组比较，脑心安胶囊各剂量均能够明显提高VCI大鼠新物体辨别指数（

0.05，

0.01）和自发交替反应率（

0.05，

0.01），减少脑组织ROS生成量（

0.01），提高线粒体膜电位和肿胀度

值（

0.05，

0.01），减少线粒体肿胀程度和线粒体亚显微结构损伤，提高CREB磷酸化水平和上调PGC-1

、NRF-1和mt-TFA蛋白表达（

0.05，

0.01），提高PDH、KGDH和线粒体呼吸链复合物Ⅲ、Ⅳ的活性（

0.01），降低线粒体状态Ⅳ H

生成量（

0.01），降低MDA含量（

0.05，

0.01），提高SOD及GSH-Px活性（

0.01）。

结论

脑心安胶囊通过激活CREB/PGC-1

通路，保护线粒体结构、功能，提高机体抗氧化能力，抑制慢性脑缺血诱导的线粒体功能障碍及其氧化损伤，改善慢性脑缺血导致的大鼠血管性认知障碍。

Abstract

Objective

To explore the effect of Naoxin'an capsule against mitochondrial dysfunction and oxidative damage in brains of rats with vascular cognitive impairment （VCI） induced by chronic cerebral ischemia.

Method

A total of 150 rats were randomized into modeling group （130 rats） and sham-operated group （20 rats） with the random number table method. The two-vessel occlusion （2-VO） was employed to induce VCI in rats， and finally 87 rats developed VCI. The VCI rats were classified into model group， positive drug group （Aricept， 0.5 mg·kg

-1

）， and low-， medium- and high-dose Naoxin'an capsule groups （0.18， 0.36， 0.72 g·kg

-1

， separately）， with 17-18 rats in each group. The administration lasted 8 weeks. The learning and working memory of VCI rats were assayed by novel object recognition test and Y-maze test. The 8-oxoguanine （8-OxoG） level was measured based on immunofluorescence staining. Spectrophotometry was performed to determine the activity of mitochondrial respiratory chain complexes Ⅰ， Ⅱ， Ⅲ， and Ⅳ， mitochondrial swelling， mitochondrial membrane potential （MMP）， and activity of pyruvate dehydrogenase （PDH） and

-ketoglutarate dehydrogenase （KGDH）. The submicroscopic structure of mitochondria was observed with electron microscope. The phosphorylation of cAMP response element-binding protein （CREB） and the expression of peroxisome proliferator-activated receptor

coactivator-1

（PGC-1

）， nuclear respiratory factor 1 （NRF-1）， and mitochondrial transcription factor A （mt-TFA） were determined by Western blot. The mitochondrial status Ⅳ H

generation， activity of cerebral superoxide dismutase （SOD） and glutathione peroxidase （GSH-Px）， and malondialdehyde （MDA） content were measured with the photochemical method.

Result

Compared with the sham-operated group， model group showed decrease in new object discrimination index （

0.01） and spontaneous alternation rate in the Y-maze test （

0.01）， increase in ROS production in the brain （

0.01）， reduction in MMP and mitochondrial swelling A value （

0.01）， obvious mitochondrial swelling， vacuoles and cristae fractures in mitochondria， decrease in the level of phosphorylated CREB， expression of PGC-1

， NRF-1 and mt-TFA （

0.01）， and activity of the respiratory chain complexes Ⅰ， Ⅱ， Ⅲ， and Ⅳ （

0.01）， PDH and KGDH in the brain （

0.01）， rise of the production of H

at state IV （

0.01） and the content of MDA （

0.01）， and reduction in the activity of SOD and GSH-Px （

0.01）. Compared with the model group， each dose of Naoxin'an capsules can improve the new object discrimination index （

0.05，

0.01） and the rate of spontaneous alternation （

0.05，

0.01）， decrease ROS production in the brain （

0.01）， improve the MMP and swelling A value （

0.05，

0.01）， alleviate mitochondrial swelling and mitochondrial submicroscopic damage， elevate the phosphorylated CREB level， the expression of PGC-1

， NRF-1 and mt-TFA （

0.05，

0.01）， and the activity of mitochondrial respiratory chain complexes Ⅲ， and Ⅳ， PDH and KGDH （

0.01）， decrease state Ⅳ H

generation （

0.01） and MDA content （

0.05，

0.01）， and raise the activity of SOD and GSH-Px （

0.01）.

Conclusion

By activating the CREB/PGC-1

pathway， Naoxin'an capsule can protect the structure and function of mitochondria， enhance the antioxidant capacity， and inhibit the mitochondrial dysfunction and oxidative damage induced by chronic cerebral ischemia， thus improving the VCI.

关键词

Keywords

references

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