基于cAMP/PKA/CREB信号通路独参汤对衰老模型大鼠认知功能障碍的影响

doi:10.13481/j.1671-587X.20210407

摘要/Abstract

摘要： 目的

探讨独参汤（DST）对D-半乳糖（D-gal）诱导的衰老模型大鼠神经元损伤、脑组织中超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽（GSH）的活性、丙二醛（MDA）和环磷酸腺苷（cAMP）水平的影响以及对cAMP/蛋白激酶A（PKA）/cAMP反应元件结合蛋白（CREB）信号通路的激活，阐明DST对D-gal诱导衰老模型大鼠认知功能障碍的改善作用。

方法

40只SD大鼠随机分为对照组、模型组、阳性药组和DST组，每组10只。除对照组外，其余各组大鼠均按500 mg·kg^－1·d^－1剂量腹腔注射D-gal 40 d建立大鼠衰老模型，建模第5天，阳性药组大鼠给予维生素E 0.027 g·kg^－1，DST组大鼠给予独参汤5 mL（相当于生药量0.3 g·kg^－1·d^－1），共36 d。观察大鼠状态并绘制生长曲线，水迷宫实验检测大鼠学习记忆能力，采用生物化学和酶联免疫吸附测定法（ELISA）试剂盒分别检测大鼠脑组织中SOD、GSH活性及MDA和cAMP水平，透射电镜观察大鼠海马区神经元超微结构表现，刚果红染色观察大鼠海马组织老年斑形成情况，Western blotting法检测大鼠海马组织中cAMP/PKA/CREB信号通路相关蛋白表达水平。

结果

与模型组比较，阳性药组和DST组大鼠体质量增加，水迷宫实验中逃避潜伏期和运动总距离明显缩短（P<0.05），穿越平台有效区域次数明显增加（P<0.05），大鼠脑组织中SOD、GSH活性和cAMP水平明显升高（P<0.05），MDA水平明显降低（P<0.05）。与模型组比较，阳性药组和DST组大鼠神经元超微结构病理性改变明显改善，大鼠海马组织中橘红色沉积物及老年斑面积明显减少（P<0.01），大鼠脑组织中PKA、cAMP、腺苷酸环化酶（ADCY）、CREB和脑源性神经营养因子（BDNF）蛋白表达水平明显升高（P<0.05），鸟嘌呤核苷酸结合蛋白α抑制剂（GNAI）表达水平明显降低（P<0.05）。

结论

DST可明显提高D-gal诱导的衰老模型大鼠的认知能力，其机制可能与清除自由基和激活cAMP/PKA/CREB信号通路进而改善神经细胞损伤有关。

关键词: 独参汤, 衰老, 认知功能, D-半乳糖, 环磷酸腺苷, 蛋白激酶A, 环磷酸腺苷反应元件结合蛋白

Abstract: Objective

To explore the effect of Dushen Tang（DST） on the neuronal damage， the superoxide dismutase （SOD） and glutathione （GSH） activities in brain tissue， the malondialdehyde （MDA） and cyclic adenosine monophosphate （cAMP） levels in the D-galactose （D-gal）-induced aging model rats and the activation of cyclic adenosine monophosphate/protein kinase A/CAMP response element binding protein （cAMP/PKA/CREB） signal pathway， and to elucidate the improvement effect of DST on the cognitive dysfunction of the D-gal-induced aging model rats.

Methods

Forty SD rats were randomly divided into control group， model group， positive drug group， and DST group， with 10 rats in each group. Except for control group， the rats in other groups were given intraperitoneal injection of D-gal at a dose of 500 mg·kg^－1·d^－1for 40 d to establish the aging models. On the 5th day of the model construction， the rats in positive drug group was given vitamin E 0.027 g·kg^－1， and the rats in DST group were given DST 5mL （equivalent to 0.3 g·kg^－1·d^－1crude drug）， for 36 d. The states of the rats were observed and the growth curves were draw； the water maze was used to detect the learning and memory abilities of the rats； the biochemical and ELISA kits were used to detect the activities of SOD， GSH and the levels of MDA and cAMP in the rat brain tissue； the transmission electron microscope was used to observe the ultrastructures of the rat hippocampus neurons； Congo red staining was used to observe the age spots in hippocampus tissue of the rats； Western blotting was used to detect the expression levels of cAMP/PKA/CREB signaling pathway-related proteins in hippocampus tissue of the rats.

Results

Compared with model group， the body weights of rats in positive drug group and DST group were increased， the learning and memory abilities were increased （P<0.05）， the activities of SOD and GSH and the levels of cAMP in brain tissue of the rats were significantly increased（P<0.05），and the levels of MDA were decreased （P<0.05）. Compared with model group， the pathological changes of neuron ultrastructures of the rats in positive drug group and DST group were improved and the areas of orange-red sediments and age spots in hippocampus tissue of the aging model rats were significantly decreased（P<0.01）；the expression levels of PKA， cAMP， adenylate cyclase（ADCY），CREB，and brain-derived neurotrophic factor （BDNF） proteins in brain tissue of the rats were significantly increased（P<0.05），and the expression levels of guanine nucleotide-binding protein alpha inhibitor（GNAI） were decreased （P<0.05）.

Conclusion

DST can significantly improve the cognitive ability of the D-gal-induced aging model rats，and its mechanism may be related to scavenging free radicals and activating cAMP/PKA/CREB signaling pathway to improve the nerve cell damage.

Key words: Dushen Tang, aging, cognitive function, D-galactose, cyclic adenosine monophosphate, protein kinase A, response element binding protein

中图分类号:

R285.5

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图/表 7

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Group	Area of age spots
Control	0.00±0.00
Model	1 885.00±100.13^*
Positive drug	380.00±27.22^△
DST	546.33±16.62^△

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