配方柑橘皮提取物金乳液改善大鼠脑外伤(TBI)的认知和功能恢复_杏鑫线路测速地址

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责任编辑:食品科学

脑外伤(TBI)可引发一系列复杂的炎症反应,导致神经元细胞死亡和神经功能障碍。TBI引起的神经功能障碍是由原发性和继发性脑损伤引起的。原发性损伤发生在TBI初期,是由于脑部物理结构的移位造成的。继发性损伤是导致患者死亡和致残的主要原因,通常发生在原发性损伤之后,可能涉及严重的级联事件,如炎症细胞坏死和凋亡,氧化应激增加,细胞钙失衡和线粒体功能障碍。临床上通常采用对症治疗来治疗TBI,但保护神经细胞和抑制神经细胞死亡的药物并没有带来满意的治疗效果。因此,进一步探索TBI的发病机制,开发有效的药物来改善TBI的临床治疗具有重要意义。

柑橘皮已被充分证明具有广泛的健康益处,包括抗菌、抗氧化和抗炎。活性成分多甲氧基黄酮(PMF)仅在柑橘皮中被发现。研究人员发现,PMFs具有抗癌、抗炎、抗肿瘤等生物活性。配方产品黄金乳液(GL)是从6 种柑橘皮中提取的,最初作为抗紫外线化妆品使用。此后研究证实,小鼠口服200 μL的GL,持续5 周,具有下调iNOS、COX-2、MMP-9,抑制巨噬细胞和树突状细胞活性的抗炎作用,且无毒性作用。但目前尚无研究表明GL对TBI具有治疗潜力。因此,华北理工大学的Guang Cheng、Naiyao Chen,天津商业大学的Hui Zhao等,试图研究GL在TBI后第一天给药的疗效。此外,本研究还考察了GL治疗在TBI诱导的炎症反应存在的情况下的抗炎和免疫调节作用,以确定GL治疗TBI的机制。

Results

  • GL保护TBI后大鼠的认知功能

如图1所示,与对照组相比,接受GL治疗的大鼠在改良的神经系统严重程度评分测试(mNSS)中评分明显降低。与mNSS一致的是,TBI后第18天,GL治疗大鼠的逃生潜伏期和总游动路径长度明显短于对照组(图2)。此外,如图3所示,经GL处理的大鼠在目标平台象限停留的时间比例较高,通过原平台区的次数也较多。

图1 GL大鼠和对照大鼠的第1、3、7、14天检测mNSS评分

A.游泳轨迹;B.位置导航的逃生潜伏期;C.位置导航的总路径长度。

图2 TBI后第18天大鼠的空间学习能力Morris水迷宫测试(MWM)

A.游泳轨迹;B.精确的交叉点数;C.在目标象限中空间探索的时间百分比。
图3 TBI后第18天大鼠的空间记忆能力MWM


  • GL减少了TBI大鼠的组织损伤

为了检查GL对TBI认知保护的病理证据,本研究分析了大鼠的脑组织样本。HE染色结果显示,TBI大鼠的大脑皮质区域广泛受损。受损区域不仅包括与运动、感觉、反射、平衡等功能相关的区域,还包括与神经发生、空间学习和记忆密切相关的海马区域。为了考察GL对TBI大鼠的治疗效果,研究观察了GL大鼠和TBI大鼠7 天后的神经系统损伤情况(图4)。对照组大鼠的脑损伤,包括受伤部位的明显病变和充血都比GL组大鼠严重,说明GL可能在预防TBI方面起到一定的作用。

A.大鼠大脑的水平视图;B.大鼠大脑的冠状视图。
图4 TBI后第7天,来自对照大鼠(左)和GL治疗大鼠(右)的代表性脑样本


  • GL降低TBI大鼠GFAP和OX-42的表达并抑制胶质细胞的活化

为探讨GL对TBI的保护作用机制,本研究检测了TBI后通常被激活的脑星形胶质细胞生物标志物GFAP的水平。与假手术组大鼠皮层边缘发现的GFAP阳性细胞相比,对照组大鼠的GFAP阳性细胞明显增多,且阳性细胞的分布范围扩大到整个海马区(图5A)。GFAP的积分光密度(IOD)值在第1、3、7、14天显著增加(P<0.05),对照组和GL组大鼠的IOD值在第3天达到高峰,第14天保持正表达(图5B)。而GL组在各监测点的数值均显著低于对照组(P<0.05)(图5B)。

实验还测试了小胶质细胞的另一个活化标志物OX-42的表达。TBI大鼠表现出OX-42的水平增加。在本研究中,对照组大鼠OX-42阳性细胞显著增加,细胞形态发生变化(如小胶质细胞体积较大,细胞边界较清晰,细胞突起较厚,可见小刺)(图5A)。对照组大鼠OX-42的IOD值从TBI后第1天开始明显增加(
P<0.05),第14天恢复到正常水平(图5C)。与对照组相比,OX-42阳性细胞的比率和表达水平明显下降(图5C)。以上这些结果表明,GL可以通过抑制OX-42的表达来减轻星形胶质细胞和小胶质细胞的活化。

A. TBI后海马区的GFAP(第3天)和OX-42(第1天)的IHC染色;B.各组中GFAP的半定量表达分析;C.各组中OX-42的半定量表达分析。
图5 各组中GFAP和OX-42表达的分析


  • GL减轻炎症反应和神经元细胞的损伤

上述结果表明,GL可能会改善TBI后的功能恢复,并减少神经元损伤。为了说明GL治疗是否直接影响炎症发生,研究进一步评估了炎症介质的表达。TNF-α是TBI早期的主要炎症因子之一。对照组TNF-α阳性细胞的数量较假手术组大鼠明显增加。而且,阳性细胞广泛分布在皮层和海马损伤区周围。用GL治疗可降低对照组TNF-α水平的升高(图6A)。在GL大鼠中,第1、3、7天检测到TNF-α的IOD值均下降(P<0.05)(图6B)。

A. TBI后第1天,海马区TNF-α的IHC染色;B.各组中TNF-α的半定量表达分析。
图6 TBI后TNF-α表达的分析


  • GL增加VEGF的表达

血管内皮生长因子(VEGF)是提示微血管发生的重要因素之一。IHC染色结果显示,假手术组大鼠脑内VEGF的基础水平较低。但VEGF阳性细胞广泛分布于对照组大鼠和GL组大鼠损伤区周围皮层和海马区(图7A)。TBI后VEGF的表达水平也有所增加(P<0.05),并在第3天达到高峰,第14天恢复正常(图7B)。与对照组大鼠相比,GL处理在所有检测时间(第1、3、7、14天)都进一步增加了VEGF的表达(P<0.05)。这些结果表明,GL可以促进VEGF的分泌,帮助脑部保护免受TBI的伤害。

A. TBI后第3天,皮质和海马区VEGF的IHC染色;B.皮质中VEGF的半定量表达分析。
图7 各组中VEGF表达的分析

该文章《Formulated citrus peel extract gold lotion improves cognitive and functional recovery from traumatic brain injury (TBI) in rats》于2020年5月16日在线发表于Food Science and Human Wellness

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