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鉤吻素子對孤立大鼠的抗焦慮作用及其機制

2016-10-22 07:31:05陳超杰鐘志鳳陳慧珍俞昌喜
中國醫(yī)藥導(dǎo)報 2016年26期
關(guān)鍵詞:群居抗焦慮海馬

陳超杰  鐘志鳳  謝 璇  陳慧珍  俞昌喜,

1.福建醫(yī)科大學(xué)福建省新藥安全性評價中心,福建福州 350108;2.福建醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院,福建福州 350108

鉤吻素子對孤立大鼠的抗焦慮作用及其機制

陳超杰1鐘志鳳2謝璇1陳慧珍1俞昌喜1,2

1.福建醫(yī)科大學(xué)福建省新藥安全性評價中心,福建福州350108;2.福建醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院,福建福州350108

目的 研究鉤吻素子連續(xù)皮下給藥對孤立大鼠抗焦慮樣行為的影響,并探討其作用機制。方法 Wistar大鼠單籠飼養(yǎng)18 d,第12天開始每天皮下注射鉤吻素子0.5、1.5mg/kg 1次,連續(xù)給藥7 d。孤立飼養(yǎng)第17天(即給藥第6天)進(jìn)行高架十字迷宮試驗,試驗最后1 d(即給藥第7天)進(jìn)行自主活動試驗和群居接觸試驗。行為學(xué)試驗結(jié)束后,通過酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)檢測動物血漿中促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)和皮質(zhì)酮濃度,并測定海馬中孕酮和別孕烯醇酮的含量。結(jié)果鉤吻素子連續(xù)給藥6 d能有效提高孤立大鼠在高架十字迷宮開臂區(qū)的活動情況,提示鉤吻素子具有抗焦慮作用;鉤吻素子連續(xù)給藥7 d對大鼠自主活動無影響,但能提高配對孤立大鼠的接觸次數(shù)和接觸時間,進(jìn)一步證明了鉤吻素子的抗焦慮效應(yīng)。與模型組比較,鉤吻素子1.5mg/kg治療組能降低孤立大鼠血漿中的皮質(zhì)酮水平(P<0.05),鉤吻素子0.5、1.5mg/kg治療組均能提高大鼠海馬中的別孕烯醇酮含量(P<0.01);而各組動物血漿中的ACTH濃度和海馬中的孕酮含量則未見變化。結(jié)論 鉤吻素子連續(xù)給藥能增加孤立大鼠的抗焦慮樣行為,其抗焦慮作用可能與調(diào)節(jié)大鼠海馬的別孕烯醇酮含量和抑制下丘腦-垂體-腎上腺軸異?;顒佑嘘P(guān)。

鉤吻素子;焦慮;高架十字迷宮;群居接觸試驗;別孕烯醇酮;皮質(zhì)酮

[Abstract]Objective To study the anxiolytic effects of koumine administrated repeatedly on isolated rats and to explore itsmechanism.Methods Each Wistar ratwas housed in individual cage for 18 days,and at day 12,the rat was subcutaneously administrated of 0.5 or 1.5mg/kg koumine once a day,lasting for 7 days.At the day 17 of individually housing(the sixth day of administration),the elevated plus-maze was used to observe the anxiolytic-like behaviors of rats.And at the final day of individually housing(the seventh day of administration),the behaviors of rats weremeasured by the locomotor activity test and social interaction test subsequently.After the animal behavioral tests,the concentrations of plasma adrenocorticotropic hormone(ACTH)and corticosterone,and the levels of progesterone and allopregnanolone in hippocampus of ratsweremeasured by enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA).Results Repeated administration of koumine for 6 days significantly increased activities of isolated rats in the open arms of elevated plus-maze,indicating the anxiolytic effect of koumine.After administration for 7 days,rats did not alter their locomotor activity,but the paired rats in 1.5 mg/kg koumine treatment group increased the contact number and contact time comparing with the model group,further demonstrating the effectiveness of koumine against anxiety.Comparing with themodel group,1.5 mg/kg koumine treatment reduced the concentration of plasma corticosterone(P<0.05),and 0.5,1.5mg/kg of koumine treatment significantly increased the level of allopregnanolone in hippocampus of rats(P<0.05). The concentration of plasma ACTH and the level of progesterone in each group were not altered.Conclusion Repeated administration of koumine can increase the anxiolytic-like behaviors of isolated rats,its anxiolytic mechanism may be related to the mediation of allopregnanolone in hippocampus and the inhibition of abnormal activity of hypothalamic-pituitary-adrenal axis.

[Key words]Koumine;Anxiety;Elevated plus-maze;Social interaction test;Allopregnanolone;Corticosterone

鉤吻素子為馬錢科植物鉤吻(Gelsemium elegans Benth.)生物堿單體中含量最高的有效成分[1]。本課題組前期工作發(fā)現(xiàn),鉤吻素子具有一定的抗焦慮作用[2-3]。但焦慮癥在臨床中是由多種病癥所構(gòu)成,其中包括廣泛性焦慮癥、社交恐懼障礙和驚恐障礙等,因此臨床前的抗焦慮藥研發(fā)需要更多的焦慮動物模型加以佐證[4]。為此,本研究通過高架十字迷宮和群居接觸試驗等動物行為學(xué)的方法,觀察鉤吻素子連續(xù)給藥對大鼠的抗焦慮療效,并在此基礎(chǔ)上探討其抗焦慮作用機制。

1 材料與方法

1.1主要試劑和儀器

鉤吻素子由福建醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院對閩產(chǎn)野生鉤吻(G.elegans)采用高速逆流色譜等技術(shù)中分離純化獲得(純度99%)[5];地西泮注射液(天津金耀氨基酸有限公司,批號1201301);生理鹽水(福州海王福藥制藥有限公司,中國,批號:150401B21)。鉤吻素子和地西泮均用生理鹽水配制或稀釋到相應(yīng)濃度的溶液進(jìn)行給藥。大鼠高架十字迷宮(EPM)和曠場試驗箱(上海移數(shù)信息科技有限公司,中國);動物視頻行為分析系統(tǒng)(Smart V2.5,Panlab公司,西班牙)。大鼠促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)試劑盒(Phoenix制藥公司,美國);大鼠皮質(zhì)酮(CORT)和孕酮(PROG)ELISA試劑盒(Enzo公司,美國);大鼠別孕烯醇酮(ALLO)ELISA試劑盒(Arbor assays公司,美國)。

1.2動物

SPF級Wistar雄性大鼠64只,體質(zhì)量180~220 g,購自北京維通利華實驗動物技術(shù)有限公司[許可證編號:SCXK(京)2012-0001;合格證號:11400700116711]。動物飼養(yǎng)于屏障環(huán)境設(shè)施中,剛購進(jìn)的動物檢疫5 d后進(jìn)行正式試驗,檢疫期間動物飼養(yǎng)盒的規(guī)格為465 mm×300 mm×190 mm,每盒5只,人工照明,明暗各12 h,室溫20~26℃,濕度40%~70%。本研究實驗動物的使用及處置方法符合動物福利的要求,實驗開展前經(jīng)過福建醫(yī)科大學(xué)實驗動物倫理委員會的審查批準(zhǔn)。

1.3方法

1.3.1動物分組和給藥處理大鼠檢疫結(jié)束后,隨機分為模型組、鉤吻素子0.5 mg/kg治療組、鉤吻素子1.5mg/kg治療組和陽性對照組(地西泮1mg/kg),獨籠飼養(yǎng)18 d(動物飼養(yǎng)盒的規(guī)格為300 mm×250 mm× 170 mm),保證在群居接觸試驗前每只受試大鼠均未與其他大鼠接觸,以建立大鼠孤立模型。在獨籠飼養(yǎng)的第12天,大鼠按上述給藥劑量以0.2 mL/100 g體重頸背部連續(xù)給藥7 d,模型組動物給予等體積的生理鹽水,陽性對照組則在第1~6天給予等體積生理鹽水,第7天給予地西泮。動物在每天早上給藥1次,各組于第6、7天給藥1 h后分別進(jìn)行EPM、自主活動和社會交往試驗,試驗安排見圖1。行為學(xué)測試于每日8:00~14:00之間進(jìn)行。

圖1 鉤吻素子對孤立大鼠抗焦慮作用的試驗安排示意圖

1.3.2EPM 在造模第17天(即連續(xù)給藥第6天),挑選同一組體重相似的2只動物進(jìn)行配對,配對大鼠體重相差不超過15 g。每個配對組選擇1只動物進(jìn)行EPM,其中陽性對照組動物未給予地西泮,其數(shù)據(jù)歸入模型組中。測試時,將大鼠置于EPM中央?yún)^(qū),頭朝閉臂,通過計算機分析記錄其在5min內(nèi)的總路程、平均速度,以及在開臂區(qū)的路程比例、進(jìn)入次數(shù)比例和停留時間比例??偮烦毯推骄俣茸鳛樵u價動物自主活動的指標(biāo);開臂區(qū)路程比例、進(jìn)入次數(shù)比例和停留時間比例則是作為動物焦慮樣行為的指標(biāo),開臂區(qū)的活動性增加則提示動物呈現(xiàn)抗焦慮樣的行為變化。

1.3.3自主活動試驗在造模第18天(給藥第7天),各組動物給藥后首先在曠場試驗箱進(jìn)行5min的自主活動試驗。測驗時,將大鼠置于曠場試驗箱(50cm×50cm)的角落里,通過計算機記錄動物的總路程和平均速度,以反映動物的自主活動情況。

1.3.4群居接觸試驗在自主活動試驗結(jié)束后,每組配對的、首次接觸的大鼠分別置于曠場試驗箱對角線兩端的兩個角落里,通過攝像機拍攝下兩只動物在10min內(nèi)的活動情況。采取單盲的方式采集試驗數(shù)據(jù):由一名熟練而未被告知動物分組和處理情況的實驗員,通過錄像回放記錄配對動物的接觸次數(shù)和接觸時間。本次群居接觸的定義是兩只大鼠之間的主動接觸,包括互相靠近、觸碰、跟隨、嗅、爬上、下鉆或圍繞轉(zhuǎn)圈等。而動物之間出現(xiàn)背靠背和攻擊等被動性接觸,則不列入到本次的接觸行為。接觸次數(shù)和時間的增加提示動物呈現(xiàn)抗焦慮樣的行為變化。在以上EPM、自主活動試驗和群居接觸試驗中,每次測試結(jié)束均對行為學(xué)儀器進(jìn)行清洗,保證清潔無異味,避免影響下一只動物的測試結(jié)果。

1.3.5血漿ACTH和CORT測定動物行為學(xué)測試完成后,隨機選取5只動物行20mg/kg烏拉坦腹腔注射麻醉,以含肝素鈉的真空管于大鼠下腔腹主動脈收集血液,在4℃下4000 r/min離心15 min,分離血漿,于-80℃保存待測。各組動物血漿中的 ACTH和CORT濃度根據(jù)各自的ELISA試劑盒說明書進(jìn)行檢測。ACTH和CORT測試方法的最小可測量濃度分別為40、32 pg/mL,組間和組內(nèi)的變異系數(shù)均小于10%。

1.3.6大腦海馬PROG和ALLO測定采集血液完成的動物放血安樂死,并迅速取出大腦海馬,全過程在冰上操作。每100毫克海馬組織加入含1%PMSF的PBS 1mL,冰上勻漿15min以上,在4℃下3000 r/min離心30min,取上清液,于-80℃保存待測。各組動物海馬組織中的PROG和ALLO含量根據(jù)各自的ELISA試劑盒說明書進(jìn)行測定。PROG和ALLO測試方法的最小可測量濃度分別為15.62、391 pg/mL,組間和組內(nèi)的變異系數(shù)均小于10%。

1.4統(tǒng)計學(xué)方法

應(yīng)用SPSS statistic 21.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,采用單因素方差分析(One-way ANOVA)進(jìn)行統(tǒng)計,隨后通過LSD檢驗進(jìn)行組間比較。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1鉤吻素子對大鼠高架十字迷宮試驗的影響

大鼠高架十字迷宮試驗結(jié)果顯示,各組動物在高架十字迷宮中運動的總路程和平均速度比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。與模型組比較,鉤吻素子1.5 mg/kg治療組大鼠在開臂區(qū)的路程比例、開臂區(qū)進(jìn)入次數(shù)比例和開臂區(qū)停留時間比例均有顯著提高(P<0.01);鉤吻素子0.5mg/kg治療組大鼠開臂區(qū)進(jìn)入次數(shù)比例亦顯著高于模型組(P<0.05)。見圖2。

圖2 鉤吻素子連續(xù)給藥對大鼠在高架十字迷宮中行為活動的影響

2.2鉤吻素子連續(xù)給藥對大鼠自主活動的影響

大鼠在曠場試驗箱中的自主活動結(jié)果顯示,各組動物在曠場試驗箱中運動的總路程和平均速度比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見圖3。

圖3 鉤吻素子連續(xù)給藥對大鼠自主活動的影響(n=16)

2.3鉤吻素子連續(xù)給藥對大鼠群居接觸試驗的影響

與模型組比較,鉤吻素子1.5mg/kg治療組配對大鼠接觸次數(shù)和接觸時間顯著提高(P<0.01、P<0.05);陽性對照組配對大鼠的接觸次數(shù)和接觸時間亦顯著高于模型組(P<0.05、P<0.01),提示實驗系統(tǒng)的可靠性。見圖4。

圖4 鉤吻素子連續(xù)給藥對兩兩配對大鼠群居接觸試驗的影響(n=8)

2.4鉤吻素子連續(xù)給藥對大鼠血漿中 ACTH和CORT水平的影響

各組動物血漿中的ACTH水平比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),見圖5a。與模型組比較,鉤吻素子1.5 mg/kg治療組和陽性對照組大鼠血漿中的CORT水平顯著下降(P<0.05、P<0.01),見圖5b。

2.5鉤吻素子連續(xù)給藥對大鼠海馬中PROG和ALLO含量的影響

各組動物海馬中的PROG含量比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),見圖6a。與模型組比較,鉤吻素子0.5、1.5 mg/kg治療組大鼠海馬中的ALLO含量顯著上升(P<0.01),陽性對照組則未見改變,見圖6b。

圖5 鉤吻素子連續(xù)給藥對大鼠血漿中促腎上腺皮質(zhì)激素和皮質(zhì)酮水平的影響(n=5)

圖6 鉤吻素子連續(xù)給藥對大鼠海馬中孕酮和別孕烯醇酮含量的影響(n=5)

3 討論

大鼠單獨飼養(yǎng)的孤立方式是一種快速有效的應(yīng)激作用,通過這種應(yīng)激能提高動物的焦慮水平[6-7]。EPM是利用嚙齒類動物對新異環(huán)境和高懸開臂的探究和恐懼的矛盾沖突狀態(tài),通過它們在開臂區(qū)探索行為變化,評價其焦慮狀態(tài)[8]。群居接觸試驗則是通過配對孤養(yǎng)大鼠彼此渴望接觸,但對陌生環(huán)境產(chǎn)生恐懼,而形成矛盾沖突狀態(tài),利用它們的接觸情況反映其焦慮狀態(tài)[6]。這些經(jīng)典的焦慮模型被神經(jīng)精神藥理學(xué)研究廣泛采用。曠場的自主活動試驗則是用于評價動物的整體運動情況。一般來說,只有在受試藥不影響動物自主活動性的情況下,產(chǎn)生抗焦慮樣行為,才可認(rèn)為該藥具備抗焦慮作用[2,6]。本研究通過EPM、自主活動試驗和群居接觸試驗,提示鉤吻素子連續(xù)皮下給藥超過6 d,即可增強孤立大鼠的抗焦慮樣行為,且未影響其自主活動情況,進(jìn)一步證明了鉤吻素子的抗焦慮作用。

PROG和ALLO為腦內(nèi)重要的神經(jīng)甾體,它們與焦慮癥的發(fā)病機制和治療密切相關(guān)[9-10]。其中,ALLO能激動焦慮動物的GABAA受體,使之產(chǎn)生抗焦慮樣行為的改變[11]。臨床上也發(fā)現(xiàn)患有恐慌癥的患者體內(nèi)的ALLO水平顯著下降[12]。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn),鉤吻素子的鎮(zhèn)痛作用與其提高脊髓ALLO水平有關(guān)[13-14],能夠抑制神經(jīng)甾體合成的士的寧能呈濃度依賴性地拮抗鉤吻素子的抗焦慮作用[2]。焦慮癥的發(fā)病部位主要涉及海馬、藍(lán)斑、杏仁核、邊緣葉、額葉皮質(zhì)、下丘腦和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等腦區(qū),其中海馬與焦慮癥的行為表現(xiàn)關(guān)系密切[15]。同時,有文獻(xiàn)報道海馬富含轉(zhuǎn)位蛋白 (TSPO,18 kDa),并能表達(dá)各種合成神經(jīng)甾體如ALLO所需的酶[16]。海馬微量注射TSPO激動劑能產(chǎn)生與ALLO合成、增強GABAA受體功能密切相關(guān)的抗焦慮作用[17]。本研究發(fā)現(xiàn)鉤吻素子連續(xù)給藥能提高孤立大鼠海馬的ALLO的含量,但對PROG含量則無影響。由此提示了鉤吻素子的抗焦慮作用與大腦海馬的ALLO含量密切相關(guān)。這與本課題之前報道的結(jié)果一致[18]。此外,陽性藥地西泮未能改變大鼠海馬中PROG和ALLO的含量。

本研究還發(fā)現(xiàn),鉤吻素子連續(xù)給藥能有效降低孤立大鼠血中的CORT水平,但對ACTH則無影響。應(yīng)激狀態(tài)下產(chǎn)生的焦慮情緒與下丘腦-垂體-腎上腺(HPA)軸的關(guān)系密切[19]。應(yīng)激反應(yīng)可激活下丘腦室釋放促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素(CRH),進(jìn)而使垂體釋放ACTH,ACTH經(jīng)血液達(dá)到腎上腺皮質(zhì),并促進(jìn)其釋放糖皮質(zhì)激素,即CORT或皮質(zhì)醇[20]。因此,應(yīng)激狀態(tài)下機體循環(huán)系統(tǒng)中的CORT水平與焦慮情緒密切相關(guān)。在慢性應(yīng)激狀態(tài)下,CORT水平持續(xù)增加,則會引起大腦海馬損傷[21]。還有研究發(fā)現(xiàn),遭受早期母嬰分離應(yīng)激的大鼠在給予ALLO后,能有效抑制焦慮樣行為,并能調(diào)節(jié)應(yīng)激對腎上腺皮質(zhì)分泌反應(yīng)、保護(hù)糖皮質(zhì)激素負(fù)反饋效應(yīng),以及改變下丘腦CRH和海馬糖皮質(zhì)激素受體的轉(zhuǎn)錄水平,提示增加體內(nèi)的ALLO可有效抑制應(yīng)激引起的HPA軸活性失調(diào)[22]。結(jié)合以上證據(jù)與本次研究結(jié)果可以看出,鉤吻素子的抗焦慮作用可能通過調(diào)節(jié)海馬的ALLO含量,從而抑制HPA軸的異?;罨档脱褐械腃ORT水平,最終抑制焦慮行為的發(fā)生。另外值得一提的是,陽性藥地西泮也能降低孤立大鼠血漿中的CORT水平,但并不能改變其海馬中的神經(jīng)甾體含量,提示鉤吻素子與地西泮的抗焦慮作用機制可能存在差異。

綜上所述,本研究結(jié)果提示,鉤吻素子連續(xù)給藥能增加孤立大鼠的抗焦慮樣行為,其抗焦慮作用可能與調(diào)節(jié)大鼠海馬的ALLO含量和抑制HPA軸的異?;顒佑嘘P(guān)。

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Discussion on the anxiolytic effect of koumine for the isolated rats and its mechanism

CHEN Chaojie1ZHONG Zhifeng2XIE Xuan1CHEN Huizhen1YU Changxi1,2
1.Fujian Center for Safety Evaluation of New Drug,F(xiàn)ujian Medical University,F(xiàn)ujian Province,F(xiàn)uzhou350108,China;2.College of Pharmacy,F(xiàn)ujian Medical University,F(xiàn)ujian Province,F(xiàn)uzhou350108,China

R964

A

1673-7210(2016)09(b)-0008-05

2016-05-02本文編輯:張瑜杰)

國家自然科學(xué)基金資助項目(81302756);教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點專項科研基金(20133518110004);福建醫(yī)科大學(xué)博士科研啟動基金項目(2001BS003)。

俞昌喜(1963.12-),男,博士,教授,博士生導(dǎo)師;研究方向:神經(jīng)精神藥理學(xué)。

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中成藥(2018年9期)2018-10-09 07:18:28
“海馬”自述
咪達(dá)唑侖抗焦慮治療對擇期腰椎手術(shù)患者術(shù)中麻醉藥用量及術(shù)后恢復(fù)的影響
海馬
抗心絞痛聯(lián)合抗焦慮—抑郁藥物治療41例心絞痛伴焦慮抑郁癥狀的臨床觀察
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