天麻粉对CUMS抑郁模型小鼠及海马CA1区病理形态的影响

更新时间:2023-06-14 00:57:49 阅读: 评论:0

天麻粉对CUMS抑郁模型小鼠
及海马CA1区病理形态的影响
吴熠1,陈发菊2,高明2,杨倩2,杨小生1,2*,文平3
(1.贵州中医药大学,贵州贵阳550025;
2.贵州省中国科学院天然产物化学重点实验室,贵州贵阳550014;3.贵州大方九龙天麻开发有限公司,贵州毕节551600) [摘要]目的:探究天麻粉对慢性不可预见应激(CUMS)抑郁模型小鼠的抗抑郁作用以及对小鼠海马区病理形态的影响。方法:将48只雄性
小鼠随机分为对照组,模型组,阳性组,天麻粉低、中、高剂量组,每组8只。除对照组外,其余各组采用慢性不可预见应激法建立抑郁症模型,造模时间为21天。对照组和模型组灌服生理盐水(0.01 ml/g),阳性组灌服阿米替林(15 mg/kg),天麻粉低、中、高剂量灌服不同剂量的天麻粉(0.4 g/kg、0.8 g/kg、第43天,第44天通过旷场实验以及悬尾实验检测各组小鼠的抑郁样行为,行为学检测结束后麻醉小鼠,取小鼠大脑组织,通过HE染色和尼氏染色观察海马CA1区的病理形态。结果:(1)慢性不可预见应激(CUMS)可以导致明显的抑郁样行为,包括糖水偏好减少(P<0.01),旷场实验总路程增加(P<0.05)以及悬尾实验不动时间减少(P<0.01)。(2)与模型组相比,天麻粉低、中、高剂量给药组能明显改善抑郁小鼠
的糖水偏爱程度,以及矿场实验总路程增加。天麻粉高剂量组能明显缩短悬尾实验不动时间。(3)与空白组相比,模型组小鼠海马CA1区细胞明显凋亡,排列不规则,染色颜色明显加深。与模型组相比,天麻粉各给药组凋亡细胞明显减少,可见大量正常细胞。结论:天麻粉对CUMS模型小鼠具有抗抑郁作用,且对海马区的神经细胞具有一定的保护作用。
[关键词]天麻粉;抑郁症;病理形态
[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2020)23-0041-03
Effect of Gastrodia Elata Powder on Pathological Morphology of CUMS Depression
Model Mice and Hippocampal CA1 Area
Wu Yi1, Chen Faju2, Gao Ming2, Yang Qian2, Yang Xiaosheng1,2*, Wen Ping3
(1. Guizhou University of Traditional Chine Medicine, Guiyang 550025;2. The Key Laboratory of Chemistry for Natural Products of Guizhou Province and Chine Academy of Sciences, Guiyang 550014;3. Dafang County’s Julong Gastrodia Development Co., Ltd., Bijie 551600, China) Abstract: Objective: To investigate the antidepressant effect of Gastrodia elata powder on chronic unpredictable stress (CUMS) depression model mice and the effect on the pathological morphology
of hippocampus of mice. Method: 48 male mice were randomly divided into control group, model group, positive group and Gastrodia elata powder low, medium and high do group with 8 rats in each group. Except the control group, the other groups ud chronic unpredictable stress method to establish the depression model, the modeling time was 21 d. Normal saline (0.01 ml/g), amitriptyline (15 mg/kg) and low, medium and high dos of Gastrodia elata powder (0.4 g/kg, 0.8 g/kg, 1.2 g/kg) were administered in the control group and model group for 21 d. On the day before the experiment, 21st day, 42nd day, the sugar water preference of each group was detected, and on the 43rd day, 44th day, the depression-like behavior of each group was detected by open field experiment and tail suspension experiment. The pathological morphology of hippocampal CA1 area was obrved by HE staining and Nissler staining. Results: (1) Chronic unpredictable stress (CUMS) can lead to significant depression-like behaviors, including decread sugar-water preference (P<0.01), incread total distance in open-field experiments (P<0.05) and decread immobility time in tail suspension experiments (P<0.01). (2) Compared with the model group, the low, medium and high dos of Gastrodia elata powder could obviously improve the sugar and water preference of depresd mice, and the total distance of field experiment was incread. Gastrodia elata powder high do group can obviously shorten the time of suspension tail experiment. (3) Compared with the blank group, the cells in the hippocampal CA1 area of the model group were obviously apoptotic,
irregular in arrangement, and the staining color was obviously deepened. Compared with the model group, the apoptotic cells in each administration group of Gastrodia elata powder decread significantly, and a large number of normal cells were en. Conclusion: Gastrodia elata powder has antidepressant effect on CUMS model mice and protective effect on hippocampal neurons.
Keywords:Gastrodia elata powder;depression;pathological morphology
抑郁症是一种常见且非常严重的精神疾病,特点是认知缺陷,悲观绝望,动机/心理障碍,具有反复自杀意念[1]。对其病理生理学的研究尚不完全清楚,机制也很复杂。基于生物胺假设,最突出的假设表明,由于中枢神经系统(CNS)神经递质系统发生紊乱和降低,以及胺水平的降低(如5-羟色胺、去甲肾上腺素和多巴胺)都可能导致抑郁[2]。越来越多的证据表明,神经炎症现在被认为是抑郁症的标志[3]。目前治疗抑郁症最常用的药物有三环类抗抑郁药,选择性5-羟色胺再摄取抑制剂,单胺氧化酶(MAO)抑制剂等[4],但长期服用这些抗抑郁药物会产生毒副作用[5]。因此,治疗抑郁症的新药物及方法仍在不断的进行研究。
天麻,我国传统中药材,为兰科植物天麻属天麻的干燥块茎,最初记录在《神农本草经》。临床上广泛用于治疗头痛、癫痫、头晕、风湿病、神经痛、抽筋、高血压等神经疾病[6]。近年来天麻在中枢神经系统的药理作用引起了国内外学者的广泛关注,学者们经过系统的药理作用及机制研究发现了天麻
对于脑缺血引起的神经细胞损伤、皮质神经元损伤、PC12神经细胞损伤等具有明显的保护作用[7-8]。此外,也有研究者对天麻素以及天麻提取物研究发现有一定的抗抑郁作用[9-12],但是对于天麻粉及产品的抗抑郁作用效果目前未见报道。
因此,本实验采用慢性不可预见应激(CUMS)抑郁模型小鼠,观察了连续21 d天麻粉干预对该模型的抑郁行为及对小鼠海马区的病理形态的影响,为后期的研究及产品功效评价提供理论依据。
1 材料
1.1 动物
SPF级健康雄性小鼠,体重30 g,购自辽宁长生生物技术股份有限公司,许可证号:SCXK(辽)2020-0001。
1.2 试药
天麻粉(九龍腾,贵州大方九龙天麻开发有限公司,批号:20200402);苏木素-伊红(HE)染色试剂盒(北京索莱宝科技有限公司,批号:20200818);尼氏染色试剂盒(北京索莱宝科技有限公司,批号:20200723);PBS溶液,二甲苯,羧甲基纤维素钠;蔗糖。
1.3 仪器
旷场检测系统(四鼠,安徽正华);悬尾实验箱(安徽正华),组织包埋机(德国徕卡),半自动石蜡切片机(德国徕卡),烘片机(德国徕卡),正置显微镜(德国徕卡)
2 方法
2.1 动物模型制备、分组及给药
除空白组外,其余各组均采用CUMS法建立抑郁症模型,应
[收稿日期] 2020-10-13
[基金项目] 贵州省科技支撑项目(黔科合支撑[2020]4Y088号;黔科合服企[2020]4013);贵州省高层次创新型人才培养-百层次(黔科合人才[2015]4027号);
贵州省教育厅支撑项目(黔教合KY字[2020]018)
[作者简介] 吴熠(1995-),女,贵州中医药大学在读研究生,研究方向为天然产物化学。
*为通讯作者:杨小生(1966-),男,研究员,博士生导师,研究方向为天然产物化学。
激方式包括:①45°鼠笼倾斜(12 h)、禁食(12 h)、禁水(12 h)、45 ℃热环境(5 min)、闪光刺激(5 min·d -
1)、电击(6次·d -1,0.9*100 V 30 s/次,间隔10 s)、噪声(60 Hz ,30 min·d -1)、常温水游泳(5 min·d -1)、昼夜颠倒(24 h)。1周9种刺激方法随机安排,但同一应激方式不连续应用。40只C57雄性小鼠在实验开始前均适应性喂养1周,随机分为5组,分别为对照组、模型组、天麻粉低剂量组、中剂量组、高剂量组,每组8只。造模3周后,空白组和模型组灌服生理盐水,天麻粉组灌服天麻粉混悬液(400 mg/kg),天麻粉组灌服天麻粉低剂量(400 mg/kg)、中剂量(800 mg/kg)、高剂量(1200 mg/kg),灌服给药21 d 。第22日进行旷场实验,第23日进行悬尾实验,行为学结束后处死小鼠。
2.2 糖水偏好测试(sucro preference test ,SPT)[13]
小鼠单笼饲养并给予1 %蔗糖水48 h 进行适应性训练,同时,为了避免小鼠对饮水位置的偏爱,糖水瓶的位置每天进行交换一次。正式测试时,先对小鼠剥夺饮水24小时,然后在鼠笼上同时给予两瓶饮水,其中一瓶为150 mL 自来水,一瓶为150 mL 含1 %蔗糖的糖水,2 h 后交换两瓶水的位置,24 h 后计算小鼠的糖水偏好百分比。蔗糖偏爱百分比(%)=蔗糖溶液摄入量/(蔗糖溶液摄入量+总摄入量)×100 %。
2.3 旷场实验(OFT ,open field test)[13]
旷场实验装置由四个长为40cm 的黑色方笼组成。实验时,将老鼠放置在箱子内,然后用摄像机在3 min 的时间内记录其运动轨迹。以小鼠运动的总路程作为指标进行记录。 2.4 悬尾实验(TST ,tail sus
pension test)
悬尾实验[14]装置背景为长40 cm ,宽40 cm ,高60 cm 的黑色箱子。实验时,将小鼠尾巴用夹子固定起来悬挂在实验架上,实验持续3min ,全程通过摄像机记录。以小鼠的不动时间作为指标进行记录。不动时间为小鼠被悬挂后停止挣扎,完全不动的时间。
2.5 海马病理形态[15]
2.5.1 标本制备
行为学实验结束后,用10 %水合氯醛麻醉小鼠,断颈处死小鼠,开颅取出脑组织,用4 %水合氯醛固定48小时以上。梯度酒精脱水、透明后,石蜡包埋连续冠状切片,片厚4 μm 。 2.5.2 HE 染色
石蜡切片用二甲苯溶液和梯度酒精脱蜡水化后,苏木素染色6 min ,纯净水冲洗干净,分化液分化30 s ,纯净水返蓝10 min ;伊红染色2 min ,纯净水冲洗10 min ,乙醇脱水,二甲苯透明,封片,显微镜下观察。 2.5.3 尼氏染色
石蜡切片用二甲苯溶液和梯度酒精脱蜡水化后,按照尼氏染色步骤进行染色后,乙醇脱水,二甲苯透明,封片,显微镜下观察。
2.6 统计学处理
实验结果采用均值± 标准差(SD)的形式表示,采用SPSS22.0软件进行数据统计分析;P <0.05时表示差异有统计学意义。
3 结果
3.1 糖水偏好测试结果
注:*P <0.05,**P <0.01
图1  各组小鼠糖水偏爱度的比较
Fig.1  Comparison of Sugar and Water Preference in each Group 见图1,结果表明,与空白对照组比较,模型组小鼠的蔗糖偏好明显降低(P <0.01),差异有统计学意义;与模型组小鼠相比,天麻粉能够提高小鼠对蔗糖的偏爱(P <0.01),结果与阿米替林组相似(P <0.01),差异有统计学意义。 3.2 旷场实验
见图2,结果表明,与空白组相比,模型组小鼠在旷场实验中总路程降低(P <0.05);与模型组相比,天麻粉各剂量给药组的总路程显著增加(P <0.05)。
注:*P <0.05
图2  各组小鼠矿场实验结果
Fig.2  Experimental results of each group of mice
3.3 悬尾实验
见图3,结果表明,与空白组比较,模型组小鼠悬尾实验的不动时间都有显著增加(P <0.001);与模型组比较,天麻粉高剂量在悬尾实验中的不动时间显著降低(P <0.05),天麻粉低剂量和中剂量无明显差异。
注:*P <0.05,**P <0.01
图3  各组小鼠不动时间结果
Fig.3  Results of no-motion time in each group
4 天麻粉对小鼠海马病理形态的影响
4.1 HE 染色结果
见图4,空白组细胞排列整齐,边缘圆润,未见明显凋亡细胞。与空白组相比,模型组细胞大量凋亡,
细胞形态呈锥形,排列紊乱,不规则,染色颜色明显加深。与模型组相比,天麻粉各给药组细胞排列相对规则,凋亡细胞减少,可见大量正常细胞。
空白
模型
阳性
天麻粉
低剂量
天麻粉
中剂量天麻粉
高剂量0.0
2014山东高考分数线0.2
0.4
0.6
0.8
lamaze1.0
**
****
**
糖水偏好分
**
白组
型组
性组
粉低
粉中
粉高剂量
500
1000
1500
2000
2500
3000
*
*
*
*
总路程 (m m
mill)
*
空白组
模型组
阳性组
天麻粉低剂量天麻粉中剂量天麻粉高剂量
20406080100120140
160180不动时间 (s
)
**
*slowness
*
a.空白组
b.模型组
c.阳性组
d.天麻粉低剂量组
e.天麻粉中剂量组
f.天麻粉高剂量组
图4 各组小鼠海马CA1区神经元细胞染色(HE 染色,×20)
Fig.4 Cell staining of CA1 neurons in hippocampus of each group(HE staining,×20)
4.2 尼氏染色结果
见图5,空白组细胞排列整齐,边缘圆润,细胞核明显,未见明显凋亡细胞。与空白组相比,模型组
细胞形态呈锥形,细胞大量出现凋亡,排列紊乱,不规则,染色颜色明显加深。与模型组相比,天麻粉各给药组细胞排列相对规则,少见凋亡细胞,可见大量正常细胞。
a.空白组
b.模型组
c.阳性组
d.天麻粉低剂量组
cornerede.天麻粉中剂量组
f.天麻粉高剂量组
图5 各组小鼠海马CA1区神经元细胞染色(尼氏染色,×20)
Fig.5 Neuron cell staining in hippocampal CA1 area of mice in each group (Nissler staining ,×20)
5 结论
慢性不可预见应激模型(CUMS)是目前公认与抑郁症疾病发展机理相近,能够模拟人类抑郁的核心症状,而且具有高度有效性,症状可持续几个月,基本符合抑郁症模型的要求,是目前使用最为广泛的模型[16]。快感缺失是抑郁症的核心症状,糖水偏好测试[17]是一种测量小鼠快感缺乏症的方案,实验中可以通过计算小鼠的糖水偏爱分数判断小鼠的快感是否缺乏。旷场实验和悬尾实验能够反映小鼠的行为绝望。所以,本实验通过慢性不可预见应激建立抑郁症小鼠模型,通过糖水偏好测试,旷场实验,悬尾实验评价天麻粉是否具有抗抑郁作用。抑郁症能导致海马神经细胞的大量凋亡[17],通过病理切片观察小鼠海马CA1区细胞形态的变化评价天麻粉是否具有保护神经细胞受损的作用。实验过程中由于天气等环境因素的原因,导致强迫游泳实验结果不具有参考意义,故本实验最终选择糖水偏好、旷场实验、悬尾实验以及病理切片结果进行综合评价。
实验结果表明,抑郁症模型小鼠对糖水的消耗量降低,说明动物对获得奖赏的快感降低,成功建立了抑郁症小鼠模型。通过天麻粉的干预治疗,与模型组对比,各给药组小鼠的糖水消耗量增加,旷场实验总路程增加以及悬尾实验不动时间减少,说明了天麻粉具有抗抑郁作用。通过HE染色和尼氏染色观察小鼠海马CA1区神经细胞发现,模型组的细胞出现大量凋亡,细胞形态呈锥形,排列紊乱,且染色颜色加深,给药组凋亡细胞与正常细胞交错存在,与模型组相比,细胞数量增加,排列相对规则,边缘清晰,表明天麻粉对神经细胞受损具有保护作用。综上所述,天麻粉能减轻抑郁小鼠的快感缺失和行为绝望状态,改善神经细胞的修复状态,具有抗抑郁和神经细胞的保护再生作用,为后期分离天麻
中具有抗抑郁作用的单体成分奠定了理论基础。天麻粉中抗抑郁活性单体成分及构效关系研究正在进行中。
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(下转第40页)
handoff
表2  不同浓度黄芩苷对U251细胞存活率的影响 Tab.2  Effects of different concentrations of baicalin on the
survival rate of U251 cells
黄芩苷浓度/(mg/mL)
24 h U251-存活率/%
48 h U251-存活率/%
CONTROL
100.00 %±0 100.00 %±0 0.5 89.44 %±0.013* 81.53 %±0.013* 1 66.83 %±0.013* 54.91 %±0.015* 1.5 59.02 %±0.010* 31.14 %±0.013* 2 29.85 %±0.013* 11.40 %±0.012* 2.5
10.40 %±0.008*
2.91 %±0.003*
图2  不同黄芩苷浓度对U251细胞存活率的影响
Fig.2  Effects of different concentrations of baicalin on the survival
rate of U251 cells
2.2 DOX 联合黄芩苷对U251细胞增殖的影响
DOX 与黄芩苷联用后,U251细胞的存活率在48 h 时DOX 与黄芩苷浓度比为1︰5时最低,并随时间的延长存活率也相应的下降,不同分组的DOX 和黄芩苷对U251细胞的存活率见表3和图3。
表3  DOX 联合黄芩苷对U251细胞存活率的影响
Tab.3  The effect of DOX combined with baicalin on the survival
rate of U251 cells
分组 24 h 存活率/% 48 h 存活率/% CONTROL 100.00 %±0 100.00 %±0 DOX(30 mg/L) 67.50 %±0.008* 53.85 %±0.009* 黄芩苷(1 mg/mL)
64.32 %±0.003* 51.64 %±0.010* 1︰1 62.07 %±0.010* 49.22 %±0.008* 1︰3 42.53 %±0.011* 38.05 %±0.007* 1︰5
statistic35.01 %±0.004*
34.72 %±0.009*
图3  DOX 联合黄芩苷对U251细胞存活率的影响
Fig.3  The effect of DOX combined with baicalin on the survival
rate of U251 cells
3 讨论与结论
中枢神经恶性肿瘤是预后最差的肿瘤之一,平均存活时间最短,大约得减少20年左右的寿命[6]。在DOX 等化疗药物的治疗下,其生存期也仅为12~14个月[7],并对身体产生强大的毒副作用。近年来,黄芩苷抗肿瘤作用引起了广泛关注。可以使用中西医结合的方法治疗肿瘤,在一定程度上防止肿瘤复发、转移[8]。本实验发现DOX 及黄芩苷对脑胶质瘤U251细胞的抑制作用呈时间和浓度依赖性,并且二者联合应用具有协同抗肿瘤作用。随黄芩苷浓比例升高时,抑制率成上升趋势,且均比DOX 单独作用的抑制率高。因此可在临床治疗中采用黄芩苷和阿霉素联合治疗脑胶质瘤患者,有望提高脑神经胶质瘤患者的生存率。
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(本文文献格式:吴熠,陈发菊,高明,等.天麻粉对CUMS 抑郁模型小鼠及海马CA1区病理形态的影响[J].广东化工,2020,47(23):41-43)

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