远志石菖蒲通过突触可塑性信号串话改善记忆的协同效应机制研究

The concerted application of Polygala tenuifolia and Acorus gramineus,which is the basice formula of the prescription for nootropic and anti-dementia,has been used to treat amnesia for millennium.The pharmacological studies have demonstrated that this drug combination significantly improve memory. However, the existing research has been limited to showing the effect or mechanism of the single drug or the both, which cannot answer the question why this drug combination has the synergistic effect. Our previous study has demonstrated that there are more chemical compsition produced after the two drugscobination. Nevertheless, it is possible that the drug combination modulates the signal crosstalk underlying synaptic plasticity.Synaptic plasticity and memory hypothesis is the most popular theory for memory formation, which is involved in multiple signal cascades and electrophysiological mechanism including many neurotransmitters,receptors and protein kinases.The coopertativity of the concerted application of Polygala tenuifolia and Acorus gramineus might modulate the cross-talk of multiple signal cascade. Based on the nonlinear mode of Chinese medicinal pharmacology and the signal crosstalk modulation of synaptic plasticity, using electrophysiological and molecular biological techniques, this study would provide scientific proof for elucidating the synergistic mechanism of improving memory of these two drugs. Meanwhile, it has important influence on Chinese herbal pharmacological study of improving memory and anti-amnesia.

远志-石菖蒲药对相须配伍，自古以来常用于治疗善忘，是促智和改善认知障碍类中药复方的基本结构。现代药理研究证明该药对可显著改善记忆功能，但已有的研究局限于远志/石菖蒲单药或远志-石菖蒲药对整体的药理作用及机制，未能回答该药对在改善记忆等认知功能方面为何会起到协同增效作用的关键科学问题。项目前期研究表明该药对配伍后提取时主要成分溶出增多，但从药理学角度分析其机制也可能在于调控突触可塑性信号串话。突触可塑性和记忆假说是目前最公认的记忆形成理论，涉及到多种神经递质、受体以及蛋白激酶等的信号串话和电生理机制。远志-石菖蒲药对协同增效的作用机制很可能是"调控多条信号通路cross-talk"的非线性作用模式。本项目基于中药药理作用的非线性模式和突触可塑性的信号串话调控机制，采用电生理和分子生物学技术开展研究，可为阐明该药对协同改善记忆的作用原理提供科学依据，对促智抗痴呆中药药理研究具有重要意义。

痴呆和认知功能障碍是老年人常见的疾病，典型症状为记忆障碍，而该症状在脑卒中等脑损伤疾病的并发症中常见。远志、石菖蒲为治疗老年痴呆复方的基本结构，但已有的研究未能解决两药配伍协同增效的机制。本研究以乙醇对C57小鼠快速造成的记忆损伤为模型，探索远志、石菖蒲、及其不同比例配伍的中药对其改善作用及其机制，检测其海马内神经递质谷氨酸（Glu）和γ-氨基丁酸（GABA）含量，发现其Glu/GABA比值变化，进一步检测突触素（Synapsin I）、钙调素蛋白激酶Ⅱ（CaMKⅡ）、囊泡谷氨酸转运体( VGLUT)、谷氨酸转运体（GLT-1）、谷氨酸受体（NMDAR、AMPAR），GABA转运体（GAT1）、GABA囊泡转运体（VGAT）、GABA受体（GABAAR）、GABA合成酶（GAD67）谷氨酸能神经元系统及γ-氨基丁酸能神经元系统关键节点，发现乙醇可以影响该系统平衡引起学习记忆损伤，而远志石菖蒲可调节兴奋-抑制神经系统调节突触可塑性，进而调节学习记忆功能，他们和星形胶质细胞递质转运系统共同参与了突触可塑性（LTP和LTD）的调节，形成网络状的调节机制。.进一步研究表明石菖蒲主要活性物质对于脑卒中模型小鼠有显著的改善作用，表现为减少脑卒中模型小鼠的脑梗死面积，可能通过降低炎症反应，减少炎症因子的释放，减少钙超载对细胞的损伤。脑卒中模型可用缺糖缺氧细胞模型模拟，该模型细胞炎症因子（TNF-R1）增多，乳酸脱氢酶（LDH）升高，细胞存活率降低，细胞内钙离子浓度升高，β-细辛醚可有效缓解这些变化的因子。针对AD模型SAMP8小鼠，诱导并记录长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD），结合水迷宫及新物体识别检测，发现该模型小鼠学习记忆能力比正常小鼠差，LTD与正常组相比，显著降低，AD模型小鼠对于兴奋性突触的逆转程度较低，使兴奋维持较长时间，造成神经损伤。.本研究以兴奋-抑制神经系统平衡为出发点，探索远志、石菖蒲治疗学习记忆障碍的机制，兴奋-抑制为动态平衡，突触可塑性LTP和LTD为具有阴阳对立制约属性的神经电生理机制，这和中医阴阳互助、互根互用是一致的，为治疗记忆疾病提供一定的指导意义。