人参多糖调控PGC-1α抗慢性疲劳综合征的研究

Although the etiology of chronic fatigue syndrome (CFS) still remains unclear, abundant studies have suggested a strong contribution of oxidative stress. PGC-1α, a regulator of mitochondrial antioxidant defense system, has been reported to stimulate mitochondrial biogenesis and respiration through PGC-1α/NRF pathway. In our previous study, we found polysaccharides from Panax Ginseng C. A. Meyer (ginseng) possess anti-CFS properties. Specifically, abnormal serum levels of malondialdehyde (MDA), lactate dehydrogenase (LDH), superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxidase (GPx), together with degeneration of mitochondrial structures, all of which are commonly observed in CFS, were ameliorated by the treatment of ginseng polysaccharides. Taken together, we hypothesize PGC-1α is a molecular target of ginseng polysaccharide antagonizing CFS. The present study is designed to further explore the effects of ginseng polysaccharides, especially the acidic and neutral sub-fractions, on stimulating mitochondrial biogenesis and respiration both in PGC-1α null and wild type mice. Specifically, behavioral studies, morphological observation of mitochondria, as well as related biochemistry and molecular biology research will be conducted. The ultimate goal is to elucidate the active components of ginseng polysaccharide and its underlying molecular mechanism on ameliorating CFS, thus providing a new paradigm and idea to study herbal polysaccharides.

氧化应激与慢性疲劳综合征的发生密切相关。我们前期的研究证实人参多糖通过抑制氧化应激对机体生物大分子的损伤，保护骨骼肌线粒体的数目、结构和功能，发挥抗慢性疲劳综合征的作用。但是，人参多糖抗慢性疲劳综合征的分子机制，迄今国内外尚未阐述。根据文献报道，PGC-1α作为转录辅激活因子，可以增加线粒体的生物合成及线粒体内与氧代谢有关基因的表达，我们推测"人参多糖可能是通过调控PGC-1α/NRF通路发挥抗慢性疲劳综合征的作用"。为了证实这一假说，我们将以野生型PGC-1α+/+及纯合缺陷型PGC-1α-/-小鼠为研究对象，复制慢性疲劳综合征模型，通过电镜、生物化学与分子生物学技术，探讨人参多糖抗慢性疲劳综合征的活性组分，并验证人参多糖是否通过调控PGC-1α/NRF通路抑制氧化应激介导的慢性疲劳综合征。本课题首次在分子水平上探讨人参多糖抗慢性疲劳综合征的活性及机制，为慢性疲劳综合征的防治提供新靶点。

近年来，越来越多的研究表明各种神经精神疾病，包含慢性疲劳综合征及抑郁症都与氧化应激密切相关，我们研究了这两种疾病与SIRT1/PGC-1α/PPARr 信号通路的关系。为了寻找到更有效且无毒副作用的天然产物去拮抗慢性疲劳综合征和抑郁症的发生，我们研究了具有明显抗氧化功能的人参多糖抗慢性疲劳综合征、抗抑郁的疗效。结果表明：.1. 慢性温和应激性诱导的慢性疲劳综合征动物模型具有表观的有效性，能够模拟出慢性疲劳综合征的疲劳、抑郁及社交能力下降等临床表现，该行为学结果伴有小鼠线粒体结构的损伤以及SIRT1/PGC-1α/PPARr 信号通路中SIRT1及PGC-1α蛋白表达的下调。.2. 人参多糖能够逆转慢性疲劳综合征的行为学表现，伴随着海马组织SIRT1及PGC-1α蛋白表达的增加及线粒体超微结构的改变，慢性疲劳综合征诱导的线粒体膜结构完整性的破坏，线粒体嵴断裂及线粒体空泡化损害消失，人参多糖可能是通过活化SIRT1/PGC-1α/PPARr 信号通路发挥了抗慢性疲劳综合征的作用。.3. 皮质醇外源性注射建立的抑郁症模型具有表观有效性，模拟了抑郁症所伴随的情绪低落，绝望、焦虑；社交能力及认知功能的损伤，形态学检查可以见到中枢神经系统海绵状损害，神经纤维空泡化的发生以及髓鞘千层膜结构的溶解、断裂。该形态学改变伴随着小鼠海马组织SIRT1及PGC-1α的蛋白表达下调。.4. 人参多糖能够逆转抑郁症所伴随的行为学改变，该作用伴随着中枢神经系统超微结构的改善及小鼠海马组织SIRT1及PGC-1α的蛋白表达上调，另外，当先给予SIRT1阻断剂烟酰胺核糖，再给予人参多糖，行为学结果，分子生物学结果及中枢神经系统形态学改变与对照组无显著性差异，说明人参多糖可能是通过活化SIRT1/PGC-1α/PPARr 信号通路发挥了抗抑郁作用。.5. 为了进一步确认PGC-1α在慢性疲劳综合征、抑郁症机制中的重要作用，我们使用GABA中间能神经元特异性表达的Cre小鼠Dlx5/6 Cre-IRES-EGFP条件性敲除目的蛋白PGC-1α，结果证明PGC-1α与小清蛋白共存于GABA能中间神经元；.光镜及电镜结果表明在小鼠出生后的4周至第12周，纹状体及海马出现了海绵状损伤及大量空泡，即PGC-1α干扰了神经元的发育，其机制与小清蛋白的减少甚或缺失密切相关。