远志中皂苷Tenuifolin对小鼠睡眠改善作用机制
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
