与巯基供体GSH生成相关因素在雄黄所致神经系统毒性及砷代谢能力中的作用机制

Realgar is a kind of traditional Chinese medicines containing arsenic. Our previous study found, arsenic contained in realgar can pass through the blood-brain barrier and accumulate in the brain and play its toxic effects, causing the spatial learning and memory and novel object recognition deficit in young rats. The project will study Nrf2, XAG- system and XC- system (following as three factors) which associated with neurodegeneration and formation of sulfhydryl donor GSH. By in vivo and in vitro experiments, we will study ⅰ) effects of Realgar on the three factors and their pathways; ⅱ) the interaction and relationship of the three factors in neurotoxicity, Synthesis of GSH and arsenic metabolism capability caused by Realgar; ⅲ) effects and mechanism of 'XAG- system and Xc- system control the synthesis of GSH' and 'XAG- system and Xc- system regulation of GSH synthesis induced by Nrf2' in neurotoxicity and arsenic metabolism capability caused by Realgar. The results would determine the sensitivity of molecular targets and biomarkers, which provide a new theory basis and method for further studying prevention and treatment of drug-induced arsenic poisoning induced by realgar in the nervous system.

雄黄为含砷中药。我们前期研究发现，雄黄中砷可通过血脑屏障进入并蓄积在脑中，引起大鼠空间学习记忆和新事物识别能力障碍。本项目将对前期发现的与神经退行性病变发生和巯基供体GSH生成有关的Nrf2、XAG-和XC-系统三个因素为切入点，通过体内外实验，研究雄黄对三个因素及其通路的影响，了解这三个因素在雄黄所致神经系统毒性中的交互作用机制，以及三个因素对GSH合成及对雄黄中砷代谢能力的影响，探讨"XAG-和Xc-系统调控GSH合成"及"Nrf2诱导XAG-和Xc-系统调控GSH合成"在雄黄所致神经系统毒性及砷代谢能力中的作用机制，确定敏感分子靶点和生物标志物，为防治雄黄引起的药源性砷中毒所致的神经系统损伤提供理论依据和基础。

雄黄（Realgar）是一种含砷矿物药，在中国已有上千年的历史。临床上，由于未科学/合理使用单味雄黄或其复方制剂引起不良反应或慢性砷中毒事件时有报道，由此引发的雄黄对神经系统的影响，已成为人们关注的焦点。本研究通过体内外实验的方法，分别建立了雄黄染毒动物、星形胶质细胞、神经元模型。采用神经行为学、生物化学、分子生物学等实验技术对脑内神经细胞GSH合成的主要因素展开系统的研究，主要涉及：（1）前体物质谷氨酸（glutamate, Glu）和半胱氨酸（cysteine, Cys）；（2）前体物质的转运体XAG-系统和XC-系统；（3）GSH合成限速酶γ-GCS及对其调控的Nrf2；（4）为神经元合成GSH提供前体物质的MRP-1和γ-GT。结果发现雄黄中的砷在脑组织中蓄积，使GSH水平降低，引起海马神经元和突触超微结构的异常改变，致小鼠认知和记忆能力降低，Nrf2、EAAT1、EAAT2、EAAT3、xCT、MRP-1、GCLC和GCLM是雄黄产生神经毒性的敏感靶点。同时给予甘草次酸、牛黄干预，探讨甘草和牛黄对雄黄神经毒性的拮抗作用，为甘草次酸和牛黄对雄黄引起的慢性砷中毒的防治，以及在中医药临床应用中雄黄与甘草、牛黄配伍机制的研究提供理论依据。