背景

远志是一种中国传统的中草药,越来越多的研究表明,远志具有促进睡眠、抗抑郁、抗精神病和改善认知功能等作用,其作用机制可能与调节中枢神经递质相关。动物实验表明,作为远志的主要成分之一,多糖腺苷能够通过延长睡眠时间和缩短睡眠潜伏期,对戊巴比妥诱导的睡眠具有协同促进作用。然而,多聚糖腺苷促睡眠作用的深入机制仍不清楚。

图1 远志皂苷(Tenuifolin)的化学结构 

远志皂苷(Tenuifolin)(图1)是远志多聚糖腺苷中的主要成分之一,其在远志中的平均含量不低于2%。体外和体内研究均表明,Tenuifolin能够抑制COS-7细胞分泌β淀粉样蛋白,并显著改善小鼠海马内注射Aβ25-35所引起的认知障碍。此外,Tenuifolin具有较好的药代动力学特性,可越过血脑屏障并迅速分布到脑组织中,这将有利于某些中枢神经系统疾病的治疗。本研究旨在探究Tenuifolin对睡眠/觉醒调节神经元活动及神经递质水平的影响,揭示其对小鼠睡眠改善的作用机制。


研究方法和结果

图2 Tenifolin对小鼠睡眠-觉醒时相的作用

从21:00到05:00开始超过8小时的代表性睡眠多导记录图:control组(A),Tenuifolin(B)或安定(C)。针剂注射Tenifolin的睡眠时间(D)。W,TS,NREMS和REMS的数量(E,F)和时间曲线(G,H)。清醒(W),睡眠潜伏期(SL),总睡眠时间(TS),非快速眼动睡眠(NREMS)、浅睡眠(LS)、慢波睡眠(SWS)和快速眼动睡眠(REMS),以及睡眠持续时间的百分比(LS%,),SWS相对时间(SWS%)和相对时间(REM%)

本研究首先采用小鼠灌胃实验结合脑电检测,探究了Tenuifolin对小鼠睡眠-觉醒时相的作用,研究表明:在21:00pm-05:00am时间段内,40mg/kg和80mg/kg剂量的Tenuifolin组的小鼠总睡眠时间分别增加了42.1%和42.5%,但睡眠延迟未发生变化,且80mg/kg剂量的Tenuifolin组及地西泮组(阳性对照)表现出更长的睡眠时间(图2)。此外,研究还发现,Tenuifolin不改变小鼠的自主活动性,但地西泮会显著降低(图3)。


图3 Tenuifolin未改变小鼠的平均活动

记录小鼠的运动总距离,每组15只,数据由T检验处理


图4 Tenuifolin参与睡醒调节途径

(A)免疫染色图(B)代表性和定量的gad(+)和c-Fos(+)双稳态细胞比率,以及C-Fos(+)和C-Fos(+)双稳态细胞(C)、orexin(+)和C-Fos(+)双稳态细胞系pef(D)、ChAT(+)和C-Fos(+)双稳态细胞ldt(E)和ppt(F)


为进一步探讨Tenuifolin改善小鼠睡眠作用的可能机制,本研究采用免疫组化双染色法,对以下脑区:GABA能VLPO、食欲素能Pef、去甲肾上腺素能LC、5-羟色胺能DRN、组胺能-TMN和胆碱能PPT/LDT等脑区神经元的活动进行了评价(图4)。结果表明:灌胃Tenuifolin 3h后,VLPO区域的GAD神经元中c-Fos比例增加,而LC脑区的TH神经元中的c-Fos比例降低,LDT/PPT区域的c-Fos比例增加,这说明,Tenuifolin能够显著改变了VLPO, LC, Pef, LDT 及PPT脑区的神经元兴奋性。

图5 Tenuifolin对LDT和PPT脑区的乙酰胆碱含量的影响

而围绕影响睡眠的关键神经递质变化,本研究也进行了深入分析,系统测定了灌胃3h后VLPO、Pef、PPT、LDT和LC脑区中单胺类及其代谢物的变化(图5),结果表明:40mg/k和80mg/kg剂量的Tenuifolin显著降低了VLPO、PPT、LDT和LC脑区中的去甲肾上腺素(NA)浓度,但对Pef脑区中的NA水平没有影响。此外,多巴胺(DA)、3,4-二羟基苯乙酸(DOPAC)、5-羟色胺(5-HT)和5-羟基吲哚乙酸(5-HIAA)的浓度没有改变。VLPO脑区中GABA水平显著升高,LC和Pef脑区中GABA水平显著升高,而LDT和PPT脑区中GABA水平无显著差异。此外,与对照组相比,Tenuifolin组中LDT和PPT脑区乙酰胆碱(Ach)水平显著升高,从而增加了快速眼动睡眠(REMS)。


总结

综上所述,本研究发现Tenuifolin能够增加正常小鼠的REM和NREM睡眠,显著延长睡眠时间,其可能的作用机制是Tenuifolin提高了VLPO脑区中GABA能神经元c-Fos阳性率和LDT和PPT脑区胆碱能神经元c-Fos阳性率,显著增加了GABA水平。同时,Tenuifolin降低了LC和Pef中食欲素能神经元c-Fos阳性率,显著降低了去甲肾上腺素水平,从而激活VLPO脑区促睡眠神经元、抑制LC和Pef脑区中促觉醒神经元而产生促睡眠作用(图6)。


图6 图片摘要:远志中皂苷Tenuifolin促睡眠作用机制




供稿人:郭瑞


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远志中皂苷Tenuifolin对小鼠睡眠改善作用机制

发表日期:

2020-11-11

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