开心散对APP/PS1小鼠学习记忆能力和突触功能的机制

许玉珉; 沈晓明; 兰瑞; 朱世瑞; 张杰; 路芳梅; 王保奇; 马云枝

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20212036

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开心散对APP/PS1小鼠学习记忆能力和突触功能的机制

经典名方 | 更新时间：2021-09-24

- 开心散对APP/PS1小鼠学习记忆能力和突触功能的机制
- Mechanism of Kaixinsan on Learning and Memory Ability and Synaptic Function of APP/PS1 Mice
- 中国实验方剂学杂志 2021年27卷第20期页码：15-22
- 作者机构：
  
  1.河南中医药大学第一附属医院，郑州 450000
  2.河南中医药大学，郑州 450000
- 作者简介：
  
  许玉珉，博士，主治医师，从事中医药防治脑病的研究，Tel：0371-66231832，E-mail： xuyumin6688@163.com
  王保奇，博士，副教授，从事中医药防治脑病的研究，Tel：0371-65945879，E-mail：wangbqi@126.com
  * 马云枝，主任医师，从事中医药防治脑病的研究，Tel：0371-66231832，E-mail： mayunzhi6688@163.com； *
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(81904265);河南省科技攻关项目(192102310166);河南省中医药科学研究专项(2019JDZX2017)
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20212036
  中图分类号： R2-0;R743;R33
- 收稿日期：2021-06-22，
  
  网络出版日期：2021-08-19，
  
  纸质出版日期：2021-10-20
- 稿件说明：
移动端阅览
许玉珉,沈晓明,兰瑞等.开心散对APP/PS1小鼠学习记忆能力和突触功能的机制[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(20):15-22.

XU Yu-min,SHEN Xiao-ming,LAN Rui,et al.Mechanism of Kaixinsan on Learning and Memory Ability and Synaptic Function of APP/PS1 Mice[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(20):15-22.
许玉珉,沈晓明,兰瑞等.开心散对APP/PS1小鼠学习记忆能力和突触功能的机制[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(20):15-22. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20212036.

XU Yu-min,SHEN Xiao-ming,LAN Rui,et al.Mechanism of Kaixinsan on Learning and Memory Ability and Synaptic Function of APP/PS1 Mice[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(20):15-22. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20212036.

摘要

目的

探讨开心散对APP/PS1小鼠学习记忆和突触功能的潜在保护机制。

方法

将60只APP/PS1小鼠随机分为模型组，多奈哌齐（2 mg·kg

-1

·d

-1

）组，开心散低、中、高剂量（0.7，1.4，2.8 g·kg

-1

·d

-1

）组，同月龄同窝野生型小鼠为正常组，每组12只。连续灌胃给药2个月后进行Morris水迷宫实验。采用透射电镜观察海马神经元超微结构。采用比色法检测血清乙酰胆碱（ACh），乙酰胆碱转移酶（ChAT），乙酰胆碱酯酶（AChE）含量和海马活性氧（ROS），丙二醛（MDA），超氧化物歧化酶（SOD），谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）水平。采用实时荧光定量聚合酶链式反应（Real time-PCR）检测海马脑源性神经营养因子（BDNF），

-神经生长因子（NGFB），discs大同源物（DLG）2，DLG4，突触素（SYP）mRNA的表达。

结果

与正常组比较，模型组小鼠逃避潜伏期明显延长，穿越平台次数，目标象限停留时间显著减少（

0.01），线粒体数量明显减少，形态各异，排列不规则，部分线粒体明显肿胀，变形，线粒体嵴断裂，胞浆溶解，呈空泡状，细胞碎片较多，血清ACh，ChAT含量显著降低，AChE水平显著升高（

0.01），海马ROS，MDA明显升高（

0.05，

0.01），SOD，GSH-Px显著下降（

0.01），海马BDNF，NGFB，DLG2，DLG4，SYP mRNA水平明显下降（

0.05，

0.01）。与模型组比较，多奈哌齐组和开心散中、高剂量组逃避潜伏期明显缩短，穿越平台次数明显增加，目标象限停留时间明显延长（

0.05，

0.01），线粒体损伤改善，形态规则，多呈椭圆形，线粒体肿胀、变形减少，线粒体嵴清晰，血清ACh，ChAT水平明显升高（

0.05，

0.01），AChE活性明显下降（

0.05），海马ROS水平明显降低（

0.05，

0.01），MDA水平明显降低（

0.05），SOD，GSH-Px活性明显增加，海马BDNF，NGFB，DLG2，DLG4，SYP mRNA水平明显升高（

0.05，

0.01），开心散低剂量组目标象限停留时间明显延长，海马SYP mRNA水平明显增加（

0.05），各组间的游泳速度比较，差异无统计学意义。

结论

开心散通过提高突触可塑性相关蛋白表达、减轻海马神经元超微结构损伤、抗氧化应激、调节胆碱能神经递质，改善APP/PS1小鼠学习记忆能力，从而发挥神经保护作用。

Abstract

Objective

To explore the underlying protective mechanism of Kaixinsan on learning， memory， and synaptic function in APP/PS1 mice.

Method

Sixty APP/PS1 mice were randomly divided into a model group， a donepezil （2 mg·kg

-1

·d

-1

） group， and low- （0.7 g·kg

-1

·d

-1

）， medium- （1.4 g·kg

-1

·d

-1

）， and high-dose （2.8 g·kg

-1

·d

-1

） Kaixinsan groups， and the wild-type mice of the same age in the same litter were assigned to the normal group， with 12 mice in each group. After continuous intragastric administration for two months， the Morris water maze experiment was performed. The ultrastructure of hippocampal neurons was observed by transmission electron microscopy. The colorimetric assay was used to detect serum content of acetylcholine （ACh）， choline acetyltransferase （ChAT）， acetylcholinesterase （AChE）， and levels of hippocampal reactive oxygen species （ROS）， malondialdehyde （MDA）， superoxide dismutase （SOD）， and glutathione peroxidase （GSH-Px）. Real-time fluorescence-based quantitative polymerase chain reaction （Real- time PCR） was used to detect the mRNA expression of hippocampal brain-derived neurotrophic factor （BDNF）， beta-nerve growth factor （NGFB）， discs large homolog (DLG)2， DLG4， and synaptophysin （SYP）.

Result

Compared with the normal group， the model group showed prolonged escape latency， reduced number of crossing platforms， shortened stay in the target quadrant （

0.01）， decreased number of mitochondria with different shapes and irregular arrangement， some swollen and deformed mitochondria with broken mitochondrial cristae， endolysis， and cytoplasm vacuole， and more cell debris. Additionally， the model group also displayed reduced serum levels of ACh and ChAT， increased AChE （

0.01）， elevated hippocampal ROS and MDA （

0.05，

0.01）， declining SOD and GSH-Px （

0.01）， and diminished hippocampal BDNF， NGFB， DLG2， DLG4， and SYP mRNA levels （

0.05，

0.01）. Compared with the model group， the donepezil group， and the medium- and high-dose Kaixinsan groups showed shortened escape latency， increased number of crossing platforms， prolonged stay in the target quadrant （

0.05，

0.01）， improved mitochondrial damage with a regular shape （mainly oval shape）， relieved mitochondrial swelling and deformation， and clear mitochondrial cristae. Furthermore， the donepezil group， and the medium- and high-dose Kaixinsan groups also exhibited increased serum ACh and ChAT levels （

0.05，

0.01）， blunted AChE activity （

0.05）， reduced hippocampal ROS level （

0.05，

0.01）， declining MDA level （

0.05）， potentiated SOD and GSH-Px activities， and up-regulated hippocampal BDNF， NGFB， DLG2， DLG4， and SYP mRNA levels （

0.05，

0.01）. In the low-dose Kaixinsan group， the stay time in the target quadrant was prolonged and the expression of hippocampal SYP mRNA was elevated significantly （

0.05）. There was no statistical difference in swimming speed between the groups.

Conclusion

Kaixinsan can improve the learning and memory ability of APP/PS1 mice by increasing the expression of synaptic plasticity-related proteins， reducing the ultrastructural damage to hippocampal neurons， resisting oxidative stress， and regulating cholinergic neurotransmitters， thereby exerting neuroprotective effects.

关键词

Keywords

references

GBD 2017 CAUSES of DEATH COLLABORATORS . Global，regional，and national age-sex-specific mortality for 282 causes of death in 195 countries and territories，1980-2017：a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2017 ［J］. Lancet ， 2018 ， 392 （ 10159 ）： 1736 - 1788 .

WEIDNER W S ， BARBARINO P . The state of the art of dementia research：new frontiers ［J］. Alzheimer's Dement ， 2019 ， 15 （ 7 ）： 1473 .

JIA J P ， WEI C B ， CHEN S Q ， et al . The cost of Alzheimer's disease in China and re-estimation of costs worldwide ［J］. Alzheimer's Dement ， 2018 ， 14 （ 4 ）： 483 - 491 .

COSTANDI M . Ways to stop the spread of Alzheimer's disease ［J］. Nature ， 2018 ， 559 （ 7715 ）： S16 - S17 .

OVERK C R ， MASLIAH E . Pathogenesis of synaptic degeneration in Alzheimer's disease and lewy body disease ［J］. Biochem Pharmacol ， 2014 ， 88 （ 4 ）： 508 - 516 .

FORNER S ， BAGLIETTO V D ， MARTINI A C ， et al . Synaptic impairment in Alzheimer's disease：a dysregulated symphony ［J］. Trends Neurosci ， 2017 ， 40 （ 6 ）： 347 - 357 .

PICKETT E K ， KOFFIE R M ， WEGMANN S ， et al . Non-fibrillar oligomeric amyloid- β within synapses ［J］. J Alzheimers Dis ， 2016 ， 53 （ 3 ）： 787 - 800 .

薛彦宇，曹靖宜，沈杨，等 . 基于突触可塑性探讨抗阿尔茨海默症作用机制的理论研究［J］. 中央民族大学学报：自然科学版， 2021 ， 30 （ 2 ）： 23 - 33 .

XU S J ， LIU G L ， BAO X M ， et al . Rosiglitazone prevents amyloid- β oligomer-induced impairment of synapse formation and plasticity via increasing dendrite and spine mitochondrial number ［J］. J Alzheimers Dis ， 2014 ， 39 （ 2 ）： 239 - 51 .

张立敏，顾超，安红梅 . 氧化应激介导的细胞凋亡在阿尔茨海默病中的作用［J］. 医学综述， 2021 ， 27 （ 9 ）： 1685 - 1690 .

刘军 . 氧化应激在阿尔茨海默病病理发生中的作用机制与干预策略［J］. 中山大学学报：医学科学版， 2020 ， 41 （ 5 ）： 661 - 668 .

BRAIDY N ， ZARKA M ， JUGDER B E ， et al . The precursor to glutathione （GSH）， γ -glutamylcysteine （GGC），can ameliorate oxidative damage and neuroinflammation induced by A β oligomers in human astrocytes ［J］. Front Aging Neurosci ， 2019 ， 11 ： 177 .

黄玉环，刘慧，洪芬芳，等 . 中药治疗阿尔茨海默病机制的研究进展［J］. 南昌大学学报：医学版， 2019 ， 59 （ 1 ）： 100 - 104，106 .

侯文书，张力 . 中药及其有效成分在治疗阿尔茨海默病作用靶点中的研究进展［J］. 神经药理学报， 2018 ， 8 （ 6 ）： 31 - 32 .

陈黔，李雨泓 . 中药有效成分治疗阿尔茨海默病研究概况［J］. 医学综述， 2020 ， 26 （ 8 ）： 1588 - 1592，1597 .

孙永康，孙田烨，李明远，等 . 开心散现代药理作用及作用机制研究［J］. 中国中医基础医学杂志， 2021 ， 27 （ 4 ）： 650 - 654 .

张博，黄树明，徐红丹，等 . Synapsin1磷酸化参与开心散改善A β 诱发的小鼠记忆障碍［J］. 世界科学技术—中医药现代化， 2019 ， 21 （ 11 ）： 2286 - 2292 .

狄亚琪，桑旭星，方芳 . 开心散对APP/PS1转基因小鼠在体LTP和PSD-95表达的影响［J］. 中成药， 2017 ， 39 （ 3 ）： 471 - 475 .

刘江华，杨晶，张京兰，等 . 开心散对A β 1-42 诱导Alzheimer病大鼠模型Keap-1/Nrf2/MnSOD信号通路的作用［J］. 中国实验方剂学杂志， 2021 ， 27 （ 5 ）： 25 - 32 .

XU Y M ， WANG X C ， XU T T ， et al . Kai Xin San ameliorates scopolamine-induced cognitive dysfunction ［J］. Neural Regen Res ， 2019 ， 14 （ 5 ）： 794 - 804 .

LUO Y X ， LI D L ， LIAO Y F ， et al . Systems pharmacology approach to investigate the mechanism of Kai-Xin-San in Alzheimer's disease ［J］. Front Pharmacol ， 2020 ， 11 ： 381 .

CAO Y ， HU Y ， LIU P ， et al . Effects of a Chinese traditional formula Kai Xin San （KXS） on chronic fatigue syndrome mice induced by forced wheel running ［J］. J Ethnopharmacol ， 2012 ， 139 （ 1 ）： 19 - 25 .

KIM H G ， MOON M ， CHOI J G ， et al . Donepezil inhibits the amyloid-beta oligomer-induced microglial activation in vitro and in vivo ［J］. Neurotoxicology ， 2014 ， 40 ： 23 - 32 .

李斌，谢淑玲，彭丽燕，等 . 3种拟痴呆动物模型在Morris水迷宫行为学测试中学习记忆行为的差异［J］. 医学研究生学报， 2014 ， 27 （ 7 ）： 683 - 685 .

王其琼，吕俊玲，胡咏川，等 . 阿尔茨海默病致病机制及治疗药物研究新进展［J］. 中国药学杂志， 2020 ， 55 （ 23 ）： 1939 - 1947 .

谭雪，高莉，任佳，等 . 突触可塑性对阿尔茨海默病影响的研究进展［J］. 中国医药导报， 2019 ， 16 （ 9 ）： 52 - 55 .

杜果，何婧，黄燕，等 . 突触丢失在认知障碍中的作用［J］. 中华老年心脑血管病杂志， 2017 ， 19 （ 9 ）： 1004 - 1006 .

YU W D ， LU B W . Synapses and dendritic spines as pathogenic targets in Alzheimer's disease ［J］. Neural Plast ， 2012 ， 2012 （ 2 ）： 247150 .

夏星，徐治强，彭翔 . 姜黄素对APP/PS1双转基因小鼠认知功能、炎症反应及海马区突触素表达的影响［J］. 中国临床神经外科杂志， 2018 ， 23 （ 9 ）： 609 - 612 .

陈艳清，陈峥，王伟，等 . 神经元中PSD-95的研究［J］. 脑与神经疾病杂志， 2019 ， 27 （ 11 ）： 723 - 727 .

DING J ， XI Y D ， ZHANG D Z ， et al . Soybean isoflavone ameliorates β -amyloid 1-42-induced learning and memory deficit in rats by protecting synaptic structure and function ［J］. Synapse ， 2013 ， 67 （ 12 ）： 856 - 864 .

杨新瑞，罗晓光，朱文清，等 . DLG2、RBMS3和NAP5基因多态性与中国北方地区汉族帕金森病的相关性［J］. 临床神经病学杂志， 2018 ， 31 （ 5 ）： 324 - 327 .

MADDURI S ， PAPALOIZOS M ， GANDER B . Synergistic effect of GDNF and NGF on axonal branching and elongation in vitro ［J］. Neurosci Res ， 2009 ， 65 ： 88 - 97 .

尹芳，龚盛强，李富周，等 . 阿尔茨海默病基因工程模型鼠的研究现状［J］. 医学综述， 2018 ， 24 （ 2 ）： 241 - 247，253 .

LI N ， LI Y ， LI L J ， et al . Glutamate receptor delocalization in postsynaptic membrane and reduced hippocampal synaptic plasticity in the early stage of Alzheimer's disease ［J］. Neural Regen Res ， 2019 ， 14 （ 6 ）： 1037 - 1045 .

PARKER M J ， ZHAO S L ， BREDT D S ， et al . PSD93 regulates synaptic stability at neuronal cholinergic synapses ［J］. J Neurosci ， 2004 ， 24 （ 2 ）： 378 - 88 .

PRICE T J ， LOURIA M D ， CANDELARIO S D ， et al . Treatment of trigeminal ganglion neurons in vitro with NGF，GDNF or BDNF：effects on neuronal survival，neurochemical properties and TRPV1-mediated neuropeptide secretion ［J］. BMC Neurosci ， 2005 ， 6 （ 1 ）： 4 .

LONG J M ， HOLTZMAN D M . Alzheimer disease：an update on pathobiology and treatment strategies ［J］. Cell ， 2019 ， 179 （ 2 ）： 312 - 339 .

SIMUNKOVA M ， ALWASEL S H ， ALHAZZA I M ， et al . Management of oxidative stress and other pathologies in Alzheimer's disease ［J］. Arch Toxicol ， 2019 ， 93 （ 9 ）： 2491 - 2513 .

刘红艳，乔玉峰，薛福平 . 干预氧化应激通路靶向治疗糖尿病肾病的新进展［J］. 中国免疫学杂志， 2020 ， 36 （ 17 ）： 2174 - 2178 .

田由，王雪，艾静 . 基底前脑胆碱能神经元功能异常在阿尔茨海默病中的作用相关研究进展［J］. 神经药理学报， 2017 ， 7 （ 4 ）： 53 - 64 .

HARALD H ， M-MARSEL M ， CA C ， et al . The cholinergic system in the pathophysiology and treatment of Alzheimer's disease ［J］. Brain ， 2018 ， 141 （ 7 ）： 1917 - 1933 .

李倩，祝东林，马文颖，等 . 多奈哌齐治疗Alzheimer's病有效血药浓度及影响因素［J］. 临床神经病学杂志， 2021 ， 34 （ 1 ）： 77 - 80 .

龙子弋，时晶，田金洲，等 . 痴呆的证候分型研究［J］. 中国医学前沿杂志：电子版， 2012 ， 4 （ 10 ）： 28 - 35 .

毕婷婷，战丽彬，张栎婧 . 基于中药整合药理学平台探究开心散治疗AD的物质基础与作用机制［J］. 中国实验方剂学杂志， 2019 ， 25 （ 16 ）： 135 - 141 .

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