蒙药香青兰总黄酮化合物抗大鼠脑缺血/再灌注损伤的作用及机制研究

Cerebral ischemia/reperfusion injury (CIRI) is a major cause of acute brain injury, the main pathological mechanism underlying the injury is the oxidative stress injury caused by an ischemia reperfusion. So far, there is no safe and effective drug preventing or/and treating CIRI for clinical application. It has been known that the total flavonoids of Dracocephalum (TFD) could exert the effects of antioxidation and inhibition of inflammatory reaction. However, the exact role and mechanism of the Mongolian Medicine Dracocephalum preventing against CIRI is unknown. In the current proposal, utilizing the experimental methods of morphology, molecular biology and cell biology, we will investigate the regulatory roles of Mongolian Medicine Dracocephalum in the oxidative stress, inflammatory reaction and change of neuron synaptic plasticity induced by an ischemia reperfusion in vivo and in vitro with the animal model of acute CIRI employing rat and the hypoxia/reoxygenation cell model using primary neonatal neuron from cerebral cortex of rat. Our proposed study will contribute to understand the exact functions and mechanisms of the Mongolian Medicine Dracocephalum preventing against CIRI in rats, and provide the new theoretical basis and action targets for developing the drug which can prevent and/or treat cerebral ischemia stroke.

脑缺血/再灌注损伤是引发急性脑损伤的主要原因，主要病理机制是缺血再灌注引起的氧化应激损伤，目前尚无安全有效的临床治疗药物。香青兰富含的总黄酮成分，具有较强的抗氧化和抑制炎症反应的作用。然而，蒙药香青兰富含的总黄酮对抗脑缺血再灌注损伤的确切作用及其机制尚不明确。本研究拟采用形态学、分子生物学、细胞生物学等多种实验方法，在体内和体外研究蒙药香青兰黄酮化合物对脑缺血模型大鼠大脑组织和缺氧/复氧细胞模型氧化应激、炎症反应及神经元突触可塑性的作用，探讨香青兰黄酮化合物保护脑缺血/再灌注损伤的确切作用及机制，从而为研发缺血性脑卒中的防治药物提供新的依据和靶点。

本项目通过在体和体外实验，研究了香青兰提取物总黄酮（TFD）保护脑缺血/再灌注损伤的确切作用及其机制。研究发现，TFD可显著抑制脑缺血/再灌注损伤大鼠脑组织水肿和神经细胞形态损伤，提高脑组织皮质锥体细胞的存活率，明显改善脑缺血再灌注损伤大鼠的神经行为功能，对大鼠脑缺血/再灌注引起的神经细胞的损伤发挥明显保护作用。结果表明这种保护作用的机制是，香青兰提取物总黄酮（TFD）可通过减少IL-6 、IL-8和TNF-ɑ等炎性因子的表达产生抗炎症反应作用，通过增加SOD和GSH-Px等氧化应激因子的表达与活性、并减少或清除膜脂过氧化最终分解产物丙二醛（MDA）的蓄积与含量和抑制细胞能量调节器AMPK的表达产生抗氧化应激过氧化损伤作用，以及通过抑制大鼠脑组织细胞中促凋亡因子Caspase-3和bax蛋白、促凋亡基因P53以及AMPK表达，同时促进细胞凋亡抑制因子bcl-2蛋白表达而产生抑制细胞凋亡作用，进而保护大鼠脑组织细胞免受缺血/再灌注(CIRI)或缺氧/复氧（H/R）诱导的严重炎症反应、氧化应激过氧化和细胞凋亡等毒性损伤，发挥抗大鼠CIRI或H/R诱发的神经细胞损伤作用。本实验研究也进一步阐明，TFD能够通过促进PI3K和Akt蛋白磷酸化并激活p-PI3K/p-Akt信号通路，以及抑制细胞能量调节器AMPK表达和AMPK信号通路活化，使得下游凋亡激活因子Bax蛋白表达下调而抗凋亡因子Bcl-2蛋白表达上调，进而抑制大鼠CIRI或H/R损伤诱导的神经细胞凋亡，是香青兰总黄酮提取物（TFD）发挥抗CIRI诱导的神经细胞凋亡作用的可能分子机制。总之，研究发现香青兰总黄酮提取物（TFD）可通过多种密切相关的机制发挥显著的保护脑组织和神经细胞免受毒性损伤的作用，有望开发为可供临床应用的、安全有效的防治缺血性脑卒中的新中药制剂。本研究结果为香青兰总黄酮提取物（TFD）的深入研究奠定了扎实基础，不仅挖潜和提升了中草药香青兰的药用价值，而且为防治脑卒中的其他新药的研发积累了理论依据和资料，提供了新的靶点和借鉴，也将对中药材药用价值广泛深入系统科学的挖掘与开发利用发挥积极推动作用。