劉夢(mèng)秋,曹 程,曲蘇晨,錢(qián)大瑋,段金廒,朱 悅,趙 明
(南京中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院 江蘇省方劑研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江蘇省方劑高技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中藥資源產(chǎn)業(yè)化于方劑創(chuàng)新藥物國(guó)家地方地方聯(lián)合工程研究中心/江蘇省中藥資源產(chǎn)業(yè)化過(guò)程協(xié)同創(chuàng)新中心 南京 210029)
麋鹿角是哺乳綱偶蹄目鹿科麋鹿屬麋鹿(Elaphurus davidianusMillne-Edwards)成年的骨化角。其藥用記載首見(jiàn)于南朝宋陶弘景《名醫(yī)別錄》,云“治痺,止血,益氣力”。《中華本草》記載,麋鹿角功可“溫腎壯陽(yáng),填精補(bǔ)髓,強(qiáng)筋骨,益血脈”主治“腎陽(yáng)不足,虛勞精虧,腰膝酸軟,筋骨疼痛,血虛證”[1]。但是這一珍貴的動(dòng)物藥材卻因麋鹿在中國(guó)的滅絕而絕跡于藥用。自1986年世界自然基金會(huì)贈(zèng)送給中國(guó)政府39頭麋鹿,放養(yǎng)于江蘇大豐麋鹿國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)以來(lái)。截至2018 年,中國(guó)麋鹿種群數(shù)量已逾6600 頭,增長(zhǎng)了近70倍,并已形成江蘇大豐、湖北石首、洞庭湖和江蘇鹽城4 個(gè)野生麋鹿種群及其他零星群體,為其重新進(jìn)行資源化利用提供了可能。
古籍中多有麋鹿角用于情志疾病的治療記載。唐代孫思邈《備急千金要方》載“麋角丸”以其為君藥,用以“明耳目,補(bǔ)心神,安臟腑”[2]。清代張璐《張氏醫(yī)通》“彭祖麋角丸”也以麋角為君藥,伍用他藥,“培理身心”[3]。其用治病癥“四肢無(wú)力,疲憊不能支持”的癥狀描述與抑郁癥病人乏力的描述多有吻合。因此,我們擬對(duì)麋鹿角的抗抑郁效用進(jìn)行評(píng)價(jià),并對(duì)其調(diào)控神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子和壓力因子抗抑郁的效用和機(jī)制進(jìn)行研究,為充分挖掘麋鹿角的藥用價(jià)值,恢復(fù)其藥用地位提供更豐富的現(xiàn)代科學(xué)依據(jù)。
ICR 小鼠(雄性,20-22 g),購(gòu)自上海西普爾-必凱實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物有限公司,許可證號(hào)SCXK(滬)2013-0016。動(dòng)物飼養(yǎng)于SPF 環(huán)境中,常規(guī)飼養(yǎng),溫度22-25℃,濕度40%-70%。
麋鹿角(批號(hào)20160324),采集于江蘇省大豐麋鹿自然保護(hù)區(qū),經(jīng)段金廒教授鑒定為合格藥材。
Mouse NGF ELISA kit(CSB-E04684m)與Mouse BDNF ELISA kit(CSB-E04505m)購(gòu)自武漢華美生物有限公司。小鼠促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子(CRF)ELISA 試劑盒(JEB-12972)、小鼠促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)ELISA 試劑盒(JEB-12678)、小鼠 皮 質(zhì)醇(Cortisol)ELISA 試劑盒(JEB-12636)購(gòu)自南京金益柏生物科技有限公司。TRIzol RNA 提取試劑盒(15596-026)購(gòu)自美國(guó)Thermo Fisher 公司。RT-PCR 反轉(zhuǎn)錄試劑盒(Easyscript One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMix,AE311)和SYBR 熒光定量試劑盒(TransStart Top Green qPCR SuperMix,AQ132)均購(gòu)自北京全式金生物科技有限公司。實(shí)驗(yàn)所用抗體
Phospho-p44/42 MAPK Rabbit mAb(9102S),p44/42 MAPK Rabbit mAb(9101S),Anti-rabbit IgG, HRPlinked Antibody(7074S)購(gòu)自CST公司。
DMEM 培養(yǎng)基(4.5g·L-1D-Glucose,06-1055-57-1ACS)、胎牛血清(04-001-1A)、胰酶(0.25%,03-050-1A)、PBS(02-024-1ACS)和青霉素/鏈霉素(03-031-1B)購(gòu)自以色列BI公司。細(xì)胞培養(yǎng)耗材均購(gòu)自Corning公司。
其余所有試劑除了特別標(biāo)明外,均購(gòu)自美國(guó)Sigma-Aldrich公司。
動(dòng)物行為測(cè)試系統(tǒng)(上海吉量軟件公司);qPCR儀(ABI7500,Life);凝膠成像系統(tǒng)(Bio-Rad);細(xì)胞恒溫培養(yǎng)箱(1300 series A2, Thermo Fisher Scientific 公司);多功能酶標(biāo)儀(Enspire,Perkin-Elmer公司)。
麋鹿角切斷、打粉,稱取100 g藥材,采用8倍量的溶劑回流提取3次,每次8 h,過(guò)濾,合并3次提取液,減壓濃縮,冷凍干燥,得到麋鹿角提取物凍干粉。使用前,按需復(fù)溶。
CUMS 模型建立采用禁食禁水、冰水游泳、束縛、濕籠、晝夜顛倒等方法綜合進(jìn)行[4]。在本次實(shí)驗(yàn)中,采取綜合體重、曠場(chǎng)和糖水基礎(chǔ)測(cè)試評(píng)分,選取評(píng)分相近的80 只小鼠,隨機(jī)選取10 只作為正常組,每籠5 只飼養(yǎng),其余70只小鼠均單籠孤養(yǎng)。
待8 周抑郁表型出現(xiàn)后,將70 只刺激后的孤養(yǎng)小鼠隨機(jī)分為7 組,即模型組、陽(yáng)性藥組、麋鹿角水提物低、高劑量組、麋鹿角醇提物低、高劑量組。正常組和模型組小鼠每天灌胃0.9%的生理鹽水,陽(yáng)性組給予氟西汀(7.2 mg/kg/d),各給藥組按照如下劑量灌胃給藥,藥物劑量均按照生藥量折算。麋鹿角水提物(MS)低劑量組:3 g/kg/d;麋鹿角水提物(MS)高劑量組:10 g/kg/d;麋鹿角醇提物(MC)低劑量組:3 g/kg/d;麋鹿角醇提物(MC)高劑量組:10 g/kg/d。灌胃給藥10 d。
采用糖水偏嗜實(shí)驗(yàn)、懸尾實(shí)驗(yàn)和強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)對(duì)小鼠抑郁樣行為進(jìn)行測(cè)評(píng)。具體方法均照課題組已經(jīng)發(fā)表的結(jié)果進(jìn)行[4]。
行為學(xué)測(cè)試結(jié)束后,處死小鼠,解剖獲得組織,液氮迅速冷凍,粉碎。稱取相應(yīng)重量組織,加入10 倍體積的PBS 并加入蛋白酶抑制劑,利用NGF、BDNF、ACTH、Cort、CRF ELISA 試劑盒,測(cè)定相應(yīng)因子的含量。離心取得小鼠血清后,按照ACTH、Cort、CRF ELISA 試劑盒的實(shí)驗(yàn)步驟,測(cè)定相應(yīng)壓力因子含量。試劑盒檢測(cè)范圍為10-500 pg·mL-1。
大鼠膠質(zhì)瘤細(xì)胞系(C6):培養(yǎng)基為DMEM(0.45%葡萄糖)+10%胎牛血清+1%青霉素/鏈霉素,每48h 換液1 次,復(fù)蘇后待細(xì)胞密度為70%即可進(jìn)行傳代,傳3代穩(wěn)定后的細(xì)胞用于種板和藥物實(shí)驗(yàn)
小鼠海馬永生化細(xì)胞系(HT22):培養(yǎng)基為DMEM(0.45%葡萄糖)+10%胎牛血清+1%青霉素/鏈霉素(P/S),每48h 換液1 次,復(fù)蘇后待細(xì)胞密度為70%即可傳代,傳3代穩(wěn)定后的細(xì)胞用于種板和藥物藥物實(shí)驗(yàn)。
取解剖所得小鼠海馬組織或細(xì)胞樣品,實(shí)驗(yàn)步驟按照RNA 提取,cDNA 制備以及qPCR 實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。按TRIzol 總RNA 提取試劑盒所述步驟進(jìn)行總RNA 的提取,提取的總RNA 可保存于-80°C 中。取1 μg RNA,按照Transgen 逆轉(zhuǎn)錄試劑盒所述步驟,將mRNA 逆轉(zhuǎn)錄成cDNA。然后依照Transgen qTOP MIX 熒光實(shí)時(shí)定量試劑盒所述步驟,利用熒光實(shí)時(shí)定量PCR 儀測(cè)定神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的基因轉(zhuǎn)錄水平表達(dá)。所用引物序列見(jiàn)表1?;虻谋磉_(dá)量用2-△△Ct計(jì)算,設(shè)置GAPDH 為內(nèi)參基因。以正常組對(duì)照組樣本為對(duì)照樣本,設(shè)為100%,計(jì)算其余各組的基因表達(dá)差異。
細(xì)胞末次給藥24 h 后,采用RIPA 蛋白裂解液提取細(xì)胞總蛋白,按照BCA 試劑盒的方法測(cè)定總蛋白濃度,98℃,5 min 高溫變性。按照Western Blotting 法的實(shí)驗(yàn)步驟,制備7.5%的聚丙烯酰胺凝膠,上樣后90 V電泳2 h,300 mA 轉(zhuǎn)膜2 h,5% BSA 封閉,孵育一抗(Phospho-p44/42 MAPK Rabbit mAb(9102S),p44/42 MAPK Rabbit mAb(9101S),購(gòu)自CST 公司,抗體比例1∶3000)。4 ℃過(guò)夜,孵育二抗(Anti-rabbit IgG,HRPlinked Antibody,購(gòu)自CST 公司,抗體比例1∶5000),顯色。
細(xì)胞末次給藥后,加入MTT 溶液(終濃度為500 ug·mL-1),37 ℃避光孵育3 h,棄去MTT溶液,每孔中加入150 μL DMSO 后,37 ℃避光孵育30 min。采用多功能酶標(biāo)儀檢測(cè)570 nm的吸光度。
表1 實(shí)驗(yàn)所用引物序列
采用SPSS 19. 0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,組間比較采用單因素方差分析(One-way ANOVA),數(shù)據(jù)以P<0.05為有差異,以P<0.01有極顯著差異。
小鼠給以麋鹿角水提物與醇提物10 d 后,進(jìn)行糖水偏嗜實(shí)驗(yàn)、強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)和懸尾實(shí)驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)行為學(xué)的測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn),模型組與空白組相比,其糖水偏嗜率顯著降低(P<0.01),強(qiáng)迫游泳不動(dòng)時(shí)間與懸尾不動(dòng)時(shí)間顯著增加(P<0.01);給藥組與模型組相比,麋鹿角各提取物具有上調(diào)模型動(dòng)物糖水偏嗜率和下調(diào)其強(qiáng)迫游泳、懸尾不動(dòng)時(shí)間的作用。在麋鹿角提取物各給藥組中,以麋鹿角水提物的效用最強(qiáng),其作用趨勢(shì)與陽(yáng)性藥氟西汀相當(dāng)(圖1)。
圖1 麋鹿角提取物抗抑郁行為學(xué)評(píng)價(jià)
行為學(xué)測(cè)試結(jié)束后,分離受試小鼠的海馬組織,采用ELISA法檢測(cè)海馬中NGF和BDNF的含量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,模型動(dòng)物海馬區(qū)NGF 和BDNF 的水平較空白組顯著下調(diào)(P<0.05),麋鹿角水提物顯著上調(diào)了模型動(dòng)物海馬區(qū)中NGF 和BDNF 的表達(dá)(與模型組相比,P<0.05),以麋鹿角水提物高劑量組的作用趨勢(shì)最強(qiáng)(圖2)。
圖2 麋鹿角提取物對(duì)CUMS小鼠海馬區(qū)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子表達(dá)的影響
為了進(jìn)一步探索麋鹿角提取物促進(jìn)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子表達(dá)的作用機(jī)制,我們采用大鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞瘤C6細(xì)胞系建立體外神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子表達(dá)模型。各提取物凍干粉按照低、中、高3個(gè)濃度(1-10 μg·mL-1)加至C6細(xì)胞系作用48 h 后,采用qPCR 法檢測(cè)NGF 和BDNF的mRNA 表達(dá)情況。結(jié)果表明,與空白組相比,麋鹿角水提物和醇提物均顯著上調(diào)了神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子NGF和BDNF 的mRNA 表達(dá)(與空白組相比,P<0.05),其作用趨勢(shì)與陽(yáng)性藥TPA 相當(dāng)。各組中,以麋鹿角水提物高濃度組(10 μg·mL-1)促NGF 和BDNF mRNA 表達(dá)作用趨勢(shì)最強(qiáng)(圖3)。
圖3 麋鹿角提取物對(duì)C6細(xì)胞中神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子表達(dá)的影響
依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,我們選取麋鹿角水提物高濃度(10 μg·mL-1)給藥組,加以Erk 信號(hào)通路的阻斷劑U0126,測(cè)定NGF 和BDNF 的表達(dá),考察麋鹿角水提物促進(jìn)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子表達(dá)作用信號(hào)通路。結(jié)果顯示,麋鹿角水提物上調(diào)NGF和BDNF的作用趨勢(shì)被U0126減弱(圖4),推測(cè)麋鹿角水提物上調(diào)NGF 和BDNF 的表達(dá)的作用可能是通過(guò)激活Erk信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)的。
我們進(jìn)一步在C6 細(xì)胞模型中驗(yàn)證了麋鹿角水提物作用下的Erk 蛋白的磷酸化水平。結(jié)果表明,麋鹿角提取物上調(diào)Erk蛋白的磷酸化水平的作用可被U0126顯著減弱,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Erk 信號(hào)通路是麋鹿角水提物促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的重要通路。(圖5)。
行為學(xué)測(cè)試結(jié)束后,收集受試小鼠的血清與海馬組織,采用ELISA 法檢測(cè)血清中壓力因子CRF、ACTH、皮質(zhì)醇的含量;實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,模型動(dòng)物血清中壓力因子的表達(dá)較空白組顯著上調(diào)(P<0.05),麋鹿角提取物能夠下調(diào)模型血清中壓力因子的表達(dá)(P<0.05),以麋鹿角水提物的作用趨勢(shì)最強(qiáng)(圖6)。
圖4 麋鹿角水提物促C6細(xì)胞中神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子表達(dá)的信號(hào)通路研究
圖5 麋鹿角水提物對(duì)C6細(xì)胞中Erk蛋白磷酸化水平的影響
為了充分說(shuō)明麋鹿角提取物基于壓力應(yīng)激系統(tǒng)的抗抑郁的效用,我們建立了Cortisol 損傷HT22 細(xì)胞模型。首先將不同濃度的Cortisol(18、37、75、150、300、600 μM)作用HT22細(xì)胞48 h后,采用MTT檢測(cè)細(xì)胞存活率以選擇實(shí)驗(yàn)條件Cortisol 的作用濃度。進(jìn)而確定Cortisol 300 mM 與麋鹿角提取物同時(shí)作用HT22細(xì)胞48 h,采用MTT 法檢測(cè)細(xì)胞的存活率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),麋鹿角水提物能上調(diào)HT22 細(xì)胞的存活率,對(duì)抗Cortisol 對(duì)于HT22 細(xì)胞的損傷(與Cortisol 組相比,P<0.05),各組中,以麋鹿角水提物高濃度(10 μg·mL-1)的細(xì)胞保護(hù)作用趨勢(shì)最強(qiáng)(圖7)。
圖6 麋鹿角提取物對(duì)CUMS小鼠組織和血清中壓力因子表達(dá)的影響
圖7 麋鹿角提取物對(duì)HT22細(xì)胞壓力損傷保護(hù)作用的研究
抑郁癥是一種以長(zhǎng)期的心情壓抑,憂愁悲傷為特征的情志疾病,其發(fā)病機(jī)理復(fù)雜,涉及神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子與下丘腦-垂體-腎上腺壓力軸等多個(gè)系統(tǒng)的失調(diào)。而目前臨床抗抑郁藥物如氟西汀、文拉法辛等,其作用靶點(diǎn)均為單胺類(lèi)神經(jīng)遞質(zhì),意在抑制突觸前膜對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)的重?cái)z取與單胺氧化酶對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)的降解,以提高神經(jīng)遞質(zhì)在突觸間隙的濃度,維持神經(jīng)傳導(dǎo)。但這些抗抑郁藥物,至少有30%的病人無(wú)效,提示單一作用靶點(diǎn)的抗抑郁藥物可能難以滿足抑郁癥這一多環(huán)節(jié)失調(diào)導(dǎo)致的復(fù)雜情志疾病的治療需要[5]。中藥材與中藥復(fù)方因?yàn)榫哂卸喑煞帧⒍喟悬c(diǎn)、多環(huán)節(jié)起效的特征,逐漸成為抗抑郁治療手段開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)[6]。
神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子[7,8]與下丘腦-垂體-腎上腺軸(HPA軸)調(diào)控在抑郁癥發(fā)病機(jī)理中的作用日漸得到研究者的重視。臨床研究表明,抑郁癥患者的血清中神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子NGF 和BDNF 的表達(dá)較正常患者顯著下降,BDNF 已經(jīng)公認(rèn)為抑郁癥診斷的生物標(biāo)志物。體外實(shí)驗(yàn)也表明,神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的缺乏將會(huì)直接導(dǎo)致神經(jīng)元的死亡。同時(shí)持續(xù)壓力應(yīng)激激活HPA 軸,最終導(dǎo)致大量的糖皮質(zhì)激素大量產(chǎn)生,導(dǎo)致神經(jīng)元壞死,已被認(rèn)為是抑郁癥重要的發(fā)病機(jī)理[9,10]。并且研究還發(fā)現(xiàn),HPA 軸激活,CRF 的大量增加還會(huì)誘導(dǎo)腸道菌群釋放炎癥因子,進(jìn)入中樞,誘發(fā)中樞和外周炎癥,加劇神經(jīng)元壞死加劇抑郁環(huán)節(jié)。因此,神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子缺乏與HPA 軸激活,嚴(yán)重影響了抑郁癥患者神經(jīng)元的正常生長(zhǎng)與功能發(fā)揮[11]。
中醫(yī)雖無(wú)抑郁癥之病名,但抑郁癥的核心癥狀如快感缺失、哭笑無(wú)常、憂思多慮等,常見(jiàn)于“郁證”、“癲證”、“臟躁”、“百合”等中醫(yī)病證的癥狀描述。抑郁一證,多因七情損傷,氣機(jī)失和,漸致臟腑氣血陰陽(yáng)失調(diào)而形成。“腎通髓?!?,腎精不足導(dǎo)致的腦髓失養(yǎng),髓??仗搶?dǎo)致神虧氣弱,進(jìn)而影響肝、脾、肺、心等諸臟腑的功能以及水液代謝和氣血運(yùn)行,是抑郁癥發(fā)病的重要病機(jī)。因此補(bǔ)腎填髓是中醫(yī)用治抑郁癥的重要治療手段。熟地黃、何首烏、黃精等補(bǔ)益腎精藥也成為抑郁癥的高頻治療中藥。值得注意的是,下丘腦-垂體-腎上腺軸(HPA 軸)壓力應(yīng)激系統(tǒng)中,腎上腺是重要的調(diào)節(jié)臟器,更與中醫(yī)“腎通髓?!钡膫鹘y(tǒng)認(rèn)識(shí)不謀而合。
本草記載麋鹿角具有顯著的溫補(bǔ)腎陽(yáng)、益精填髓的作用。據(jù)報(bào)道,在氫化可的松陽(yáng)虛大鼠模型上,麋鹿角可糾正下丘腦-垂體-靶腺軸(腎上腺皮質(zhì)軸、甲狀腺軸、性腺軸)的功能紊亂狀態(tài),在雄性小鼠房勞腎陽(yáng)虛模型上,麋鹿角可顯著提高精子密度、精子活率、精子存活率,降低精子畸形率均可改善相應(yīng)指標(biāo)[12,13]。這些現(xiàn)代研究均佐證了麋鹿角“溫補(bǔ)腎陽(yáng)、益精填髓”傳統(tǒng)功效的本草記載。同時(shí),亦有報(bào)道,在D-半乳糖致亞急性衰老模型小鼠衰老模型上,麋鹿角能顯著提高模型小鼠肝臟、腎臟以及腦組織內(nèi)的抗氧化酶活性,抑制腦組織內(nèi)MAO 活性,顯示出較好的抗亞急性衰老作用,并能增強(qiáng)衰老小鼠學(xué)習(xí)與記憶的能力[14,15]。在本研究中,我們亦發(fā)現(xiàn),麋鹿角具有顯著的減輕動(dòng)物抑郁樣行為的作用,且對(duì)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子與HPA 壓力應(yīng)激軸具有較好的調(diào)控作用。
為了初步探索其抗抑郁的物質(zhì)基礎(chǔ),我們分別制備了麋鹿角的水提物與醇提物。在整體動(dòng)物水平上,兩者均具有減輕動(dòng)物抑郁樣行為,調(diào)控神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子與HPA 壓力應(yīng)激軸的作用,效用并無(wú)顯著性差異。而在神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的主要供體膠質(zhì)細(xì)胞上,水提物促神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子表達(dá)的作用顯著優(yōu)于醇提物。在壓力因子致神經(jīng)元細(xì)胞損傷模型上,水提物的神經(jīng)保護(hù)作用也顯著優(yōu)于醇提物。提示水提物與醇提物的作用機(jī)理有所不同。尤其值得注意的是,前期研究發(fā)現(xiàn),麋鹿角水提物中含有大量水溶性肽類(lèi),具有顯著生物活性,可能是麋鹿角重要的活性物質(zhì)基礎(chǔ)[16]。因此,我們將深入研究麋鹿角抗抑郁效用的大分子物質(zhì),以期為這一寶貴動(dòng)物藥材的資源化利用提供更多的現(xiàn)代科學(xué)依據(jù)。
世界科學(xué)技術(shù)-中醫(yī)藥現(xiàn)代化2019年9期