H3R拮抗剂GSK189254改善Aβ大鼠学习记忆障碍及其机制初探
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
combinedwiththetailveininjectionofstreptozotocin,afterthemicewerefedwithhigh fatandhigh glucosedietforeightweeks.Thelevelsofweight,FBGandINSweredetected.HEstainingandtransmissionelec tronmicroscopywereusedtoobservethepathologicalandultrastructuralchangesofpancreatictissue.TheserumcontentsofROS,·OHandATPlevelofinpancreas,theactivitiesofMn SOD,CATinserumandComplexⅡ,Ⅲ,ⅣinpancreasmitochondriaweredetectedbyELISAkits.Results ComparedwithWTCon,theserumlevelsofROS,·OHandpancreaticATPcontentweresignificantlyreducedinmiR 124a+/-Congroup(P<0 05).InmiR 124a+/-Modgroup,theFBGlevelwasobviouslyraised,anddecreasedlevelsandactivitieswereobservedinINS,Mn SODandCAT,aswellasthelevelofATPandtheactivitiesofComplexⅡ,ⅢandⅣinpancreasmito chondria(P<0 05).ComparedwithWTMod,theFBGinmiR 124a+/-Modwassignificantlyreduced,theisletmorphologyandatrophywerealleviated,theactivitiesofCAT,Mn SODandComplexⅡ,Ⅲ,Ⅳwereobviouslyenhanced(P<0 05),sowasATPlev el,whereastheROSand·OHcontentsdecreased(P<0 05).Conclusions Themechanismofthedown regulationofmiR 124aexpressiononreducingFBGandROSinT2DMmayberelatedtotheimprovementofantioxidantcapacityandthereductionoftheoxida tivestressinjuryinβ cells,achievingtheprotectiveeffectsonpancreatictissues.
Keywords:type2diabetes;oxidativestress;miR 124a;ROS;Mn SOD;CAT
网络出版时间:2023-07-3116:10:17 网络出版地址:https://kns.cnki.net/kcms2/detail/34.1086.R.20230731.1005.002.html◇神经精神药理学◇
H
3
R拮抗剂GSK189254改善Aβ大鼠学习
记忆障碍及其机制初探
白 琳1,辛书悦2,代 弟3,朱新宇4,方秋园4,高文婷5,甄宇红6,刘纯青4(1.大连医科大学附属第一医院,辽宁大连 116011;2.大连医科大学附属第二医院,辽宁大连 116023;3.大连海关技术中心,大连医科大学4.检验医学院、5.实验动物中心、6.药学院,辽宁大连 116044)
doi:10.12360/CPB202210099
文献标志码:A文章编号:1001-1978(2023)08-1499-08
中国图书分类号:R 332;R322 81;R338 64;R392 11;
R745 7
摘要:目的 研究组胺H
3受体(histamineH
3
receptor,H
3
R)
拮抗剂GSK189254对阿尔茨海默病(Alzheimer′sdisease,
AD)大鼠学习记忆行为的影响并探讨其可能机制。
方法 选取20只成年雄性Wistar大鼠,分为对照组(n=8)、Aβ1 42组(n=6)和Aβ1 42+H
3
R拮抗剂组(n=6)。
Aβ1 42组动物侧脑室注射β淀粉样蛋白1 42(β amyloid,Aβ1 42,
0 67g·L-1,5μL),连续14d。
Aβ1 42+H
3
R拮抗剂组除
基金项目:国家自然科学基金资助项目(No31100772);辽宁省自然科学基金资助项目(No2020 MS 254)
作者简介:白 琳(1999-),女,硕士生,研究方向:系统退行性疾病,E mail:lbbl920@163.com;
甄宇红(1970-),女,博士,硕士生导师,研究方向:神经
药理学,通信作者,E mail:zhenyhwaner@aliyun.com;
刘纯青(1975-),女,博士,硕士生导师,研究方向:神经
系统退行性疾病,通信作者,liuchunqing@dmu.edu.cn同前侧脑室注射14dAβ1 42外,同时连续28d给予
GSK189254(1g·L-1,5μL)。
停药1d后,所有动物行Morris水迷宫、Y迷宫以及新事物识别行为检测。
次日,以生理盐水经动物心脏灌流后取脑,左侧脑以4%多聚甲醛固定后进行免疫组化染色;右侧脑分离海马与前额叶皮层,应用高效液相串联质谱(HPLC MS/MS)和qPCR法检测各种神经递质的含量与炎症因子的表达。
结果 H
3
R拮抗剂GSK189254可以改善Aβ1 42诱导的AD大鼠学习记忆障碍行为与神经元损伤,不同程度增加海马与前额叶皮层内多种神经递质的含量,以五羟色胺(5 HT)最为明显;GSK189254虽可以降低多种炎症因子的表达,但并无明显影响。
结论
H
3
R拮抗剂GSK189254可通过增加海马内5 HT释放改善AD大鼠学习记忆能力的缺失。
关键词:组胺H
3
受体;阿尔茨海默病;Aβ1 42;GSK189254;5 HT;炎症因子
开放科学(资源服务)标识码(OSID):
·
9
9
4
1
·
中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBulletin 2023Aug;39(8):1499~506Copyright©博看网. All Rights Reserved.
阿尔茨海默病(Alzheimer′sdisease,AD)是一
种不可逆的神经系统退行性疾病,主要表现为进行性记忆和认知障碍,患者逐渐丧失生活自理能力,给家庭和社会造成沉重的负担。
随着全球老龄化问题越来越突出,AD发病率逐年上升,但有效的治疗非常有限,因此,AD发病机制和新药物靶点的探索仍被众多科学家关注。
组胺(histamine,HA)是一种神经递质和神经调质,脑内组胺产生于下丘脑结节乳头核(tuberomam millarynucleolus,TMN),其纤维广泛投射到各脑区,通过H1 4受体(histamineH1 4receptor,H1 4R)发挥作用。
组胺在中枢神经系统中不仅参与多项功能如觉醒、进食、学习和记忆的调控,还介入AD、精神分裂症、睡眠障碍、疼痛、成瘾和帕金森病等中枢神经系统疾病的发病机制。
诸多研究发现,AD患者脑内组胺能水平降低,组胺H1 4受体在AD各脑区亦存在异常表达[1],这些研究提示脑内组胺介入AD发病机制,增强脑内组胺系统的功能有利于延缓AD疾病进展。
H
3
R既是组胺能神经元突触前受体,可调节组胺能神经元自身释放组胺;同时也是其他神经元的突触后受体,如γ 氨基丁酸(γ aminobutyricacid,GABA)、谷氨酸(L glutamicacid,Glu)、乙酰胆碱(acetylcholine,ACh)、5 羟色胺(serotonin,5 HT)
等神经元。
有尸检研究发现,H
3
R在老年女性患者前额叶皮层中较对照组表达明显增加[2],也有较多
研究发现,H
3
R拮抗剂可改善AD动物学习记忆障
碍[3-4],其机制主要与H
3
R拮抗剂可抑制组胺能神经元突触前受体自身,提高脑内组胺含量有关。
然
而,多种H
3
R拮抗剂(如BF2649、ABT288、GSK239512等)在临床实验中屡遭失败[5]。
一项
Meta分析选择了3篇使用H
3
R拮抗剂GSK239512和ABT 288治疗AD的研究,共涵盖402位AD患
者,认为H
3
R拮抗剂治疗效果欠佳与样本量少和药
物观察时间较短有关[6]。
尽管如此,H
3
R拮抗剂依
旧被认为是十分有潜力的AD治疗药物,H
3
R拮抗剂与胆碱酯酶抑制剂联合应用的多靶点药物,如Contilisant和UW MD 72,已被证明具有较单个靶点
药物更好的改善动物认知的作用[7]。
因此,H
3
R拮抗剂在AD中的作用机制仍然值得深入挖掘。
神经递质失调和小胶质细胞过度激活是AD非
常明确的发病机制[8],前期有研究报道,H
3
R拮抗剂具有调节脑内神经递质和小胶质细胞活性的作
用[9],但AD中H
3
R拮抗剂在这两方面的研究则较少。
为揭示该问题,本研究选择成年雄性Wistar大鼠,侧脑室插管注射Aβ1 42建立AD动物模型,观
察H
3
R拮抗剂GSK189254对AD大鼠海马和前额叶皮层内神经递质和炎症因子变化的影响,试图初
步揭示H
3
R在AD发病中的作用机制。
1 材料与仪器
1.1 实验动物 20只SPF级成年雄性Wistar大鼠,实验使用许可证编号:SYXK(辽)2018 0007,生产许可证编号:SCXK(辽)2018 0003,体质量为(260~320)g,购自大连医科大学SPF实验动物中心。
每笼四只,室温(20~25)℃,自由食水,12h关灯、开灯的昼夜循环。
所有实验方案设计均符合大连医科大学动物保护与使用委员会的实验操作准则。
1.2 主要试剂 GSK189254(货号:HY 14111)购自美国MedChemexpress公司,Aβ1 42(货号:SCP0038)、多巴胺(Dopamine,DA)标准品(货号:H8502)、HA标准品(货号:H7250)、5 HT标准品(货号:H9523)、5 羟色氨酸(5 hydroxytryptophan,5 HTP)标准品(货号:B21834)、5 吲哚乙酸(5 hydrox yindoleaceticacid,5 HIAA)标准品(货号:H8876)和GABA标准品(货号:A2129)均购自美国Sigma公司。
ACh标准品(货号:B24126)和Glu标准品(货号:B21916)则购自上海源叶公司。
MAP2抗体(货号:GTX133109)购自美国GeneTex公司,NeuN抗体(货号:SR45 07)购自美国Millipore公司。
引物及qPCR试剂盒购自北京全式金技术有限公司。
1.3 仪器 脑立体定位仪(深圳沃瑞德生命科技有限公司);SLY WMSMorris水迷宫(北京硕林苑科技有限公司);Y迷宫(中国医学科学院药物研究所);高效液相色谱仪(Agilent1290series),三重四极杆串联质谱(Agilent6430TripleQuadLC MS/MS),MassHunterWorkstation分析软件(美国Agi lentTechnologies公司);PCR仪(美国Bio Rad公司);冰冻切片机(德国Leica公司)。
2 方法
2.1 AD模型的建立及分组 以10%水合氯醛麻醉(3 6mL·kg-1)大鼠,将大鼠头部固定于脑立体定位仪上,参照6版大鼠脑图谱,定标于右侧侧脑室(坐标:前卤后1 0mm,中线旁开1 5mm,硬膜下3 8mm)。
用牙科钻钻开定标点处颅骨,将单管微量给药管插入侧脑室,以牙科水泥固定给药管、消毒后缝皮。
术后动物休息1周,每天监测体质量与精神状态、消毒缝合处皮肤,并疏通给药管。
术后1周,所有动物随机分为3组,Control组8
只、Aβ1 42组6只、Aβ1 42+H
3
R拮抗剂组(Aβ1 42+GSK组)6只。
Aβ1 42组动物侧脑室注射Aβ1 42
·
0
0
5
1
·中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBulletin 2023Aug;39(8)
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
寡聚体(0 67g·L-1
,5μL,每日1次)连续2周。
Aβ1 42+H3
R拮抗剂组同前注射Aβ1 42两周的同时,侧脑室亦注射GSK189254(1g·L-1
,5μL,每日1次)连续4周,剂量与之前研究比偏低[10]
,两药
之间间隔4h,对照组动物则以相同体积的溶媒与生
理盐水代替。
每次以1μL·min-1速度给药5min,
给药后留针5min,实验具体流程见Fig1。
Aβ
1 42寡聚体制备方法:参考前期的方法[11],将0 5mg的Aβ
1 42单体溶于200μL的六氟异丙醇(HFIP),室温静置20min;待Aβ1 42单体完全溶解,后加入灭菌去离子水8
00μL至1mL,室温静止20min,高速离心15min(14000r·min-1
);取上
清,以高纯氮气轻柔吹1
5~20min,以促进六氟异丙醇挥发;室温下低速(500r·min-1)搅拌孵育48h,
所得产物即为Aβ
1 42寡聚体。
2.2 新事物识别实验 新事物识别实验是一种通过检测动物对环境中熟悉的旧物体和陌生的新物体不同的探索时间进而评价动物记忆功能的行为检测方法。
实验装置为一个60cm×60cm×60cm的黑色正方场地,识别物体为两只体质量相似的成年雄性小鼠,白色与黑色各一只。
测试前一天将待测大鼠置于场地适应5min。
实验开始时,在场地中放入待测大鼠和一只小白鼠,开启摄像头,监测10min,动物返笼休息。
2h后在装置中同时放入待测大鼠、小白鼠和另一只小黑鼠,监测10min。
计算新物体接触时间比=待测大鼠探索小黑鼠的时间/(探索小黑鼠的时间+探索小白鼠的时间)。
为防止气味提供线索,在下一只动物实验之前,以75%乙醇擦拭装置。
2.3 Morris水迷宫实验 Morris水迷宫是一种检测动物寻找水中隐蔽平台能力的行为学实验,主要检测动物空间定位学习记忆能力。
Morris水迷宫是一个直径120cm,高50cm的圆形宫体,水深30
cm
,上方有数码采集器,记录动物的游泳路径及寻找目标平台的时间,即潜伏期。
隐蔽平台(直径10cm)置于第3象限水面下1cm。
实验前两天每日两次给予动物2min适应水迷宫,自由游泳,并引导其找到平台。
正式实验开始后,选择第一象限中央作为入水点,使动物面朝池壁入水,记录动物从入水到找到平台所需的时间,动物停留于平台5s,检测结束。
如动物120s内未找到平台,则人为将其引导至平台,潜伏期记为120s。
2.4 Y迷宫自发交替实验 Y迷宫由彼此成120°角的三个臂(47cm×46cm×16cm)组成。
啮齿类动物天然具有探索新环境的天性,动物通常会轮流探索各个臂,Y型迷宫因此能够有效测定动物的空间记忆能力。
将每只动物放在一固定臂的末端,允许其在迷宫中自由探索8m
in。
记录动物进入各臂的次数和顺序,动物完整地依次探索完3个壁为一次交替,计算每只动物的自主交替率(交替率%=交替次数/(总次数-2)%)。
2.5 免疫组织化学染色 行为检测次日,以生理盐水经心脏灌流后取出脑组织,一侧浸于4%多聚甲醛固定,用于免疫组化检测;另一侧保存于-80℃,用于HPLC和qPCR检测。
冰冻切片机切取含有前额叶皮层(前囟前1 0至0 5mm)与海马(前囟后3 5至4 0mm)脑区的冠状切片(30μm)。
连续切取冠状切片,每切6片选择1片进行NeuN和MAP2免疫组织化学染色(漂浮法)。
将脑片置于24孔板内(每孔3片),PBS清洗3次,4%BSA封阻2h,NeuN(1∶3000)和MAP2(1∶3000)一抗孵育脑片过夜。
次日,依次与二抗及链霉菌抗生素蛋白-过氧化物酶孵育30min,间以PBS清洗。
DAB显色后,以1%明胶固定脑片于载玻片上,经酒精梯度脱水、二甲苯透明和中性树脂封片后,
镜检。
Fig1 ExperimentalscheduleoftreatmentandbehavioralevaluationofADrats
·
1051·中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBulletin 2023Aug;39(8)
Copyright ©博看网. All Rights Reserved.
2.6 高效液相-质谱串联检测神经递质(HPLC MS/MS) 分离保存于-80℃的另一半脑组织的海马和前额叶皮层,经研磨棒手动搅拌混匀后,一半组织以0 1%甲酸(5mL·g-1)匀浆30s,高速离心10min(14000r·min-1,4℃),取上清液稀释30倍,0 22μm微孔滤膜过滤后上机检测。
色谱条件:色谱柱:PurospherSTARRP 18endcapped(150mm×2mm,5μm)HibarRT150 2(MerckKGaA,Darmstadt,Germany)。
流动相:0 1%甲酸-乙腈(0-1min:2%乙腈,1-6min:2%-90%乙腈,6-7min:90%乙腈,7-10min:2%乙腈)。
流速:0 3mL·min-1,柱温:35℃,进样量:20μL。
质谱条件:离子源ESI源电压:2500V,离子源气体1∶20psi,离子源气体2∶15psi,扫描模式:多反应监控模式。
具体参数见本课题组之前发表文章[12]。
测量每个样本各指标峰面积,根据标准曲线计算每个样本各神经递质的含量。
2.7 qPCR TRIzol法提取海马和前额叶皮层RNA,逆转录合成cDNA,以cDNA为模板,进行实时PCR反应(TransScript One StepgDNARemovalandcDNASynthesisSuperMix试剂盒)。
主要检测M1型小胶质细胞标记物CD86及其释放细胞因子IL 6、IL 1β和TNF α;M2型小胶质细胞标记物CD206及其释放细胞因子Arg 1和IGF的表达。
引物序列见Tab1,GAPDH为内参,2-ΔΔCt法计算目标基因相对表达。
Tab1 Primersequences
Primersequences(5′ 3′)
IL 6Forward:TGATGCTGGTGACAACCACGGC
Reverse:TAAGCCTCCGACTTGTGAAGTGGTA
IL 1βForward:CCAGCAGGTTATCATCATCATCC
Reverse:CTCGCAGCAGCACATCAAC
TNF αForward:TTCCCAAATGGGTCCCTCT
Reverse:GTGGGCTACGGGCTTGTCAC
Arg 1Forward:GGAAGACAGCAGAGGAGGTG
Reverse:TATGGTTACCCTCCCGTTGA
IGFForward:AGCTGGTGGACGCTCTTCAG
Reverse:TCTCCAGCCTCCTCAGATCAC
CD206Forward:TTCGGTGGACTGTGGACGAGCA
Reverse:ATAAGCCACCTGCCACTCCGGT
CD86Forward:GACCGTTGTGTGTGTTCTGG
Reverse:GATGAGCAGCATCACAAGGA
GAPDHForward:AAATGGTGAAGGTCGGTGTGAAC
Reverse:CAACAATCTCCACTTTGCCACTG
Arg1:Arginase 1,CD86:Clusterofdifferentiation 86,CD206:Clusterofdifferentiation 206,GAPDH:Glyceraldehyde 3 phosphatede hydrogenase,IGF 1:Iinsulin likegrowthfactor 1,IL 6:Interleukin 6,IL 1β:Interleukin 1β,TNF α:Tumournecrosisfactor α2.8 数据分析 采用SPSS26 0软件对数据进行统计学分析,数据以珋x±s表示,多组间差异比较采用ANOVA单因素方差分析,两组间比较用LSD检验。
3 结果
3.1 GSK改善Aβ1 42诱导的AD大鼠学习记忆行为 水迷宫结果显示,Aβ1 42组逃逸潜伏期和逃逸总距离明显增加(P<0 001),约为对照组的2 47和2 67倍;H
3
R拮抗剂GSK则可明显降低Aβ1 42组增加的逃逸潜伏期(P<0 01),逃逸总距离也呈降低趋势,但差异无显著性(Fig2)。
Y迷宫结果显示Aβ1 42组大鼠自主交替率与对照组相比也明显降低(P<0 01),GSK略增加自主交替率,但差异无显著性(见Fig3A)。
新事物识别实验显示,Aβ1 42组动物较对照组新事物探索时间明显降低(P<0 05),而GSK可明显增加Aβ1 42降低的新事物探索时间(P<0 05,见Fig3B)。
3.2 GSK减轻Aβ1 42诱导的AD大鼠海马神经元损伤 NeuN特异性表达于神经元细胞核内,对照组动物海马CA1区域可见排列整齐的NeuN阳性细胞,细胞染色深且轮廓清晰;与其相比,Aβ1 42组动物海马内NeuN阳性神经元数量未见明显变化,但排列松散,轮廓欠清晰,免疫反应染色降低;GSK+Aβ1 42组动物上述表现则一定程度恢复,细胞排列虽仍欠清晰,但染色加深(Fig4A)。
MAP2是成熟神经元的特异性标志物,可呈现神经纤维分布的形态特点。
对照组动物海马CA1MAP2染色可见排列整齐细密的神经纤维,纤维走形方向一致;Aβ1 42组神经纤维排列紊乱、断裂,失去极性;GSK+Aβ1 42组神经纤维损伤则一定程度获得恢复(Fig4B)。
3.3 GSK对Aβ1 42诱导的AD大鼠海马、前额叶皮层内神经递质含量的影响 Aβ1 42组动物海马与前额叶皮层内大部分神经递质含量较对照组略降低;GSK给药则使大部分神经递质含量恢复至接近对照组水平,上述变化虽有趋势,但差异无统计学意义。
所检测的8种神经递质中,仅Aβ1 42组海马内5 HT水平明显降低,为对照组的96 02%(P<0 01),GSK则明显恢复了降低的5 HT水平(P<0 05)。
此外,我们还注意到,与Aβ1 42组相比较,GSK可提高多个神经递质的含量,包括海马内ACh(为Aβ1 42组的1 3倍)、前额叶皮层内GABA(为Aβ1 42组的1 1倍)和Glu(为Aβ1 42组的1 2倍),但差异均无显著性(Tab2)。
·
2
0
5
1
·中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBulletin 2023Aug;39(8)
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
Fig2 EffectsofGSK189254onMorriswatermazeofADrats
A:TherepresentativelocusdiagramsofswimmingintheMorrisWaterMazetest;B:Timetofindtheplatform(Escapelatency);C:Totaldistancetofindtheplatform(Traveleddistance). P<0 01vsControlgroup,##P<0 01vsAβ1 42grou
p
Fig3 EffectsofGSK189254onYmazetestandnovelobject
recognitiontestofADrats(珋x±s,n=6~8)
A:AlternationrateofYMaze;B:Explorationtimeratioofnovel
objectrecognition. P<0 05, P<0 01vsControlgroup,#P<0 05
vsAβ1 42group
3.4 GSK对Aβ1 42诱导的AD大鼠海马和前额
叶皮层内炎症因子表达的影响 如Tab3所示,海
马和前额叶皮层内M1和M2型小胶质细胞标志物
及其释放的细胞因子Aβ1 42组大部分均表达增
加,约为对照组的2~9倍不等,其中IL 1β增加较
明显,海马内增加约5倍,前额叶皮层增加约9 24
倍(P<0 05);前额叶皮层内TNF α也明显增加,为
对照组的3 78倍(P<0 05)。
与Aβ1 42组相比
较,GSK并没有明显改变M1和M2小胶质细胞标
记物CD86和CD206的表达,尽管GSK可降低大部
分炎症因子(TNF α,IL 6,IL 1β,IGF 1,Arg1)的
表达,但与Aβ1 42组比较,差异均无显著性。
4 讨论
本研究选择侧脑室连续给予Aβ1 42(3 36μg,
每日1次)2周诱导AD大鼠模型,同时侧脑室给予
H
3
R拮抗剂GSK189254连续28d,发现GSK189254
可以明显改善AD大鼠学习记忆行为,并减轻海马
与前额叶皮层内神经元与神经纤维的损伤,提示
H
3
R拮抗剂GSK189254具有抗AD作用。
早有研究发现,H
3
R拮抗剂可以改善AD动物
模型的认知障碍。
Medhurst等[4]发现,H
3
R拮抗剂
GSK189254(1或3mg·kg-1,口服)可以改善东莨
菪碱诱导的健忘症动物在被动回避实验和新物体识
·
3
0
5
1
·
中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBulletin 2023Aug;39(8)
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
Fig4 EffectsofGSK189254onneuronaldamageinhippocampal
CA1ofADrats(珋x±s,n=6~8)
A:NeuNpositiveneuronsinthehippocampalCA1,B:MAP2positivenervefibersofthehippocampalCA1(×400)
Tab2 EffectsofGSK189254onneurotransmitterlevelsinhippocampusandprefrontalcortexofADrats
Hippocampus
Control(n=8)Aβ1 42(n=6)Aβ1 42+GSK(n=6)
Prefrontalcortex
Control(n=8)Aβ1 42(n=6)Aβ1 42+GSK(n=6)ACh/μg·g-17.64±0.857.57±1.069.81±1.075.24±0.625.06±1.255.01±0.21
DA/ng·g-1284.80±7.60282.00±7.41279.70±10.22289.40±12.46278.50±10.74285.40±10.04
HIS/ng·g-1802.20±8.39786.70±1.63795.00±5.91791.10±1.36799.10±6.79789.90±1.63
5 HT/ng·g-1296.60±2.71284.80±1.38 295.50±4.08#298.50±7.67299.80±9.37293.30±5.31
5 HTP/ng·g-1267.10±0.65267.90±1.56267.20±1.322447.08±1.6742493.73±23.322422.86±20.45#
5 HIAA/ng·g-11234.20±37.931206.00±28.731216.60±34.831331.30±68.791295.00±45.531310.80±51.88
GABA/μg·g-1234.69±11.71214.83±16.21234.31±33.24311.03±34.37324.68±41.14361.36±26.40
Glu/μg·g-1577.42±26.70557.94±33.19584.29±66.92600.02±78.07528.13±58.99633.05±63.06
P<0 01vsControlgroup,#P<0 05vsAβ1 42group(n=6-8pergroup)
Tab3 EffectsofGSK189254onexpressionofinflammatoryfactorsinhippocampusandprefrontalcortexofADrats
Hippocampus
Control(n=8)Aβ1 42(n=6)Aβ1 42+GSK(n=6)
Prefrontalcortex
Control(n=8)Aβ1 42(n=6)Aβ1 42+GSK(n=6)CD861.00±0.351.30±0.391.96±0.951.00±0.472.95±1.243.64±0.86
TNF α1.00±0.282.18±1.351.37±0.571.00±0.263.78±1.54 2.70±0.75
IL 61.00±0.233.51±2.492.92±2.081.00±0.252.44±0.893.06±0.87
IL 1β1.00±0.605.00±3.880.80±0.271.00±0.569.24±5.29 2.06±0.71
CD2061.00±0.401.89±0.542.93±1.851.00±0.432.53±0.852.56±0.81
IGF 11.00±0.171.07±0.441.97±1.131.00±0.242.04±1.211.61±0.62
Arg11.00±0.220.95±0.250.83±0.121.00±0.262.18±0.921.87±0.42
P<0 05vsControlgroup
别实验的行为缺陷。
还有研究发现,另两种H
3
R拮
抗剂Ciproxifan和ABT 239可以改善AD转基因小
鼠APPTg2576小鼠和TAPP小鼠的认知缺陷行
为[3]。
然而,GSK189254的抗AD效果尚未在AD
动物模型证实,本研究获得了与上述研究相似的结
论,为H
3
R拮抗剂的抗AD作用提供又一有力证据。
如前言所述H
3
R可调节脑内多种重要的神经
递质,如ACh、DA、5 HT、GABA和Glu等,而这些神
经递质在AD患者脑内的多个脑区,如颞叶皮层、海
马等较正常比含量均异常[13]。
为证实GSK189254
是否通过调节神经递质进而保护行为,我们应用高
效液相-质谱串联技术(HPLC MS/MS)检测各组动
物海马与前额叶皮层内8种常见神经递质的含量,
发现连续4周给予GSK189254可不同程度提高海
马与前额叶皮层内5 HT、ACh、GABA和Glu的含
量,其中仅5 HT明显增加(Tab2)。
Andrew等给大·
4
0
5
1
·中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBulletin 2023Aug;39(8)
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
鼠口服GSK189254(0 3-3mg·kg-1),应用微透析
技术检测该批动物背侧海马神经递质的释放,发现GSK189254在口服药物后的4h内剂量依赖地增加了ACh、去甲肾上腺素(noradrenaline,NA)与DA的释放[4]。
该项研究支持GSK189254很可能通过增加脑内多种神经递质的释放,增强神经元活动,进而改善动物学习记忆行为。
5 HT为脑内最常见的胺类神经递质之一,产生于脑干中缝核5 HT能神经元,向全脑广泛投射。
5 HT具有调节睡眠、情绪、痛觉和增强记忆力的作用。
早有研究发现5 HT通过调节海马和前额叶皮层的功能介入学习记忆与认知[14]。
有大量研究显示,AD尸检病人海马、颞叶皮层、额叶皮层、基底节及杏仁核等脑区5 TH及其代谢产物含量降低,降低程度与AD患者失智程度正相关[15],提示5 HT的释放减少介入AD发病机制。
Catia等[16]利用光遗传技术发现激活分布在海马CA1区的5 HT能神经末梢可增强兴奋性突触传递与空间学习记忆能力,提示5 HT释放增加可促进学习记忆。
因此,本研究中发现GSK189254可纠正Aβ1 42引起的海马内5 HT含量的降低,提示H
3
R拮抗剂GSK189254很可能通过调节5 HT释放增加,进而改善AD大鼠学习记忆能力的缺失。
胶质细胞过度激活诱发的炎症反应可参与AD神经元的退行性病变已经是非常明确的AD发病机
制之一。
H
3
R拮抗剂的改善学习记忆与认知作用
机制多集中于对神经元的调节,有关H
3
R拮抗剂对胶质细胞与炎症的调节,目前研究尚少。
实际上
H
3
R不但表达于神经元,亦表达于小胶质细胞,并调节炎症反应。
Wang等[17]发现,连续2周腹腔注
射H
3
R拮抗剂Thioperamide(5mg·kg-1)可抑制9个月的APP/PS1Tg小鼠海马与皮层内星形胶质细胞与小胶质细胞的激活与释放。
近日,该组另一研究发现同剂量Thioperamide亦可降低LPS(1mg·kg-1)引起的小鼠海马内小胶质细胞的激活,促进小胶质细胞由M1型转化为M2型,并减轻海马内新生
神经元的丢失[18]。
上述研究提示,H
3
R拮抗剂可能通过减轻胶质细胞过度激活诱导的炎症反应,从而
保护神经元和具有抗AD效应。
本研究发现,H
3
R拮抗剂GSK189254并没有抑制M1和M2小胶质细胞标记物CD86和CD206的表达,虽可降低大部分炎症因子(TNF α、IL 6、IL 1β、IGF 1、Arg1)的表达,但差异无统计学意义,提示GSK189254对小胶质细胞的数量没有明显影响,但可能抑制小胶质细胞释放细胞因子。
对比Wang等的结果,我们推测本实验中GSK189254炎症抑制效果程度较轻,可能
与选用不同的动物模型、药物剂量与观察时间不同有关。
H
3
R拮抗剂治疗AD文献虽早有报道,但观察GSK189254对Aβ1 42诱导的大鼠AD模型的作用尚属首次尝试。
本研究发现GSK189254可以改善Aβ1 42诱导的AD大鼠模型学习记忆障碍和脑内神经病理损伤,其机制与提高5 HT的释放有关。
本研究补充了H
3
R拮抗剂治疗AD的细胞分子机
制,为H
3
R拮抗剂治疗AD或与其他药物联合多靶点治疗AD提供新思路。
参考文献:
[1] ChengL,LiuJ,ChenZ.Thehistaminergicsysteminneuropsy chiatricdisorders[J].Biomolecules,2021,11(9):1345.[2] ShanL,BaoAM,SwaabDF.Thehumanhistaminergicsysteminneuropsychiatricdisorders[J].TrendsNeurosci,2015,38(3):167-77.
[3] SadekB,SaadA,SadeqA,etal.HistamineH3receptorasapo tentialtargetforcognitivesymptomsinneuropsychiatricdiseases[J].BehavBrainRes,2016,312:415-30.
[4] MedhurstAD,AtkinsAR,BeresfordIJ,etal.GSK189254,anovelH3receptorantagonistthatbindstohistamineH3receptorsinAlzheimer′sdiseasebrainandimprovescognitiveperformanceinpreclinicalmodels[J].JPharmacolExpTher,2007,321(3):1032-45.
[5] GhamariN,ZareiO,Arias Monta oJA,etal.HistamineH(3)receptorantagonists/inverseagonists:wheredotheygo[J]?Phar macolTher,2019,200:69-84.
[6] KuboM,KishiT,MatsunagaS,etal.HistamineH3receptoran tagonistsforAlzheimer′sdisease:asystematicreviewandmeta a nalysisofrandomizedplacebo controlledtrials[J].JAlzheimersDis,2015,48(3):667-71.
[7] a
zewskaD,Kie′c KononowiczK.ProgressinthedevelopmentofhistamineH(3)receptorantagonists/inverseagonists:apatentre view(2013 2017)[J].ExpertOpinTherPat,2018,28(3):175-96.
[8] 徐慧琳,范 震,李 凤,等.阿尔茨海默症小胶质细胞免疫相关受体研究进展[J].中国药理学通报,2020,36(9):1185
-8.
[8] XuHL,FanZ,LiF,etal.Adancesinmicroglialimmunerelat edreceptorsinAlzheimer′sdisease[J].ChinPharmacolBull,2020,36(9):1185-8.
[9] ZhangW,ZhangX,ZhangY,etal.HistamineinducesmicrogliaactivationandthereleaseofproinflammatorymediatorsinratbrainviaH1RorH4R[J].JNeuroimmunePharmacol,2020,15(2):280-91.
[10]ZarrindastMR,KhalilzadehA,RezayatSM,etal.Influenceofintracerebroventricularadministrationofhistaminergicdrugsonmorphinestate dependentmemoryinthestep downpassiveavoid ancetest[J].Pharmacology,2005,74(2):106-12.
·
5
0
5
1
·
中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBulletin 2023Aug;39(8)Copyright©博看网. All Rights Reserved.
[11]XuS,LiuG,BaoX,etal.Rosiglitazonepreventsamyloid βoli gomer inducedimpairmentofsynapseformationandplasticityviaincreasingdendriteandspinemitochondrialnumber[J].JAlzhei mersDis,2014,39(2):239-51.
[12]ZhouP,HombergJR,FangQ,etal.Histamine 4receptorantag onistJNJ7777120inhibitspro inflammatorymicrogliaandpreventstheprogressionofParkinson likepathologyandbehaviourinaratmodel[J].BrainBehavImmun,2019,76:61-73.
[13]KandimallaR,ReddyPH.TherapeuticsofneurotransmittersinAlzheimer′sdisease[J].JAlzheimersDis,2017,57(4):1049-
69.
[14]ChakrabortyS,LennonJC,MalkaramSA,etal.Serotonergicsystem,cognition,andBPSDinAlzheimer′sdisease[J].NeurosciLett,2019,704:36-44.[15]RodríguezJJ,NoristaniHN,VerkhratskyA.TheserotonergicsysteminageingandAlzheimer′sdisease[J].ProgNeurobiol,2012,99(1):15-41.
[16]TeixeiraCM,RosenZB,SuriD,etal.Hippocampal5 HTinputregulatesmemoryformationandschaffercollateralexcitation[J].Neuron,2018,98(5):992-1004.e4.
[17]WangJ,LiuB,XuY,etal.Thioperamideattenuatesneuroin flammationandcognitiveimpairmentsinAlzheimer′sdiseaseviainhibitinggliosis[J].ExpNeurol,2022,347:113870.
[18]WangJ,LiuB,SunF,etal.HistamineH3Rantagonistcounter actstheimpairedhippocampalneurogenesisinlipopolysaccharide inducedneuroinflammation[J].IntImmunopharmacol,2022,110:109045.
HistamineH
3
antagonistGSK189254ameliorateslearningandmemorydeficitsanditsmechanisminAβ1 42Alzheimer′sdiseaseratmodel
BAILin1,XINShu yue2,DAIDi3,ZHUXin yu4,FANGQiu yuan4,
GAOWen ting5,ZHENYu hong6,LIUChun qing4
(1.TheFirstAffiliatedHospitalofDalianMedicalUniversity,Dalian,Liaoning 116011,China;2.TheSecondAffiliatedHospitalofDalianMedicalUniversity,Dalian,Liaoning 116023,China;3.TechnologyCentreofDalianCustomsDistrict,Dalian,Liaoning 116014,China;4.CollegeofMedicalLaboratory,5.LaboratoryAnimalCenter,6.College
ofPharmacy,DalianMedicalUniversity,Dalian,Liaoning 116044,China)
Abstract:Aim Todeterminetheeffectofhistamine
H
3receptor(H
3
R)antagonistGSK189254onthe
learningandmemorybehaviorsinAβ1 42induced
Alzheimer′sdisease(AD)ratsanditspotentialmech anism.Methods TwentymaleadultWistarratswererandomlyassignedintothreegroupsincludingcontrolgroup(n=8),Aβ1 42group(n=6),andAβ1 42+H
3
Rantagonistgroup(n=6).TheanimalsinAβ1 42groupwereinjectedwithβ amyloid1 42(0 67g·L-1,5μL,ICV)for14days.Besides,Aβ1 42,GSK189254(1g·L-1,5μL,ICV)wasalsoadmin
istratedfor28daysintheanimalsofAβ1 42+H
3
Rantagonistgroup.Thewatermaze,Ymaze,andnovelobjectrecognitionbehavioraltestswereperformedtoassesstheabilitiesoflearningandmemoryofallani mals.Afterthat,animalsweretranscardiallyperfusedwith0 9%saline.Ratbrainswereexcised,bisectedandthelefthemisphereswerefixedin4%paraformal dehydeforthefollowingimmunohistochemicalstaining,whilethehippocampusandprefrontalcortexofrighthemisphereweredissectedtodetectthelevelsofafew
neurotransmittersbywithHPLC MS/MSandtheex pressionsofinflammatoryfactorsbyqPCR.Results TheH
3
RantagonistGSK189254amelioratedthelearn ingandmemorydeficitsofADratsandthedegenera tionofneurons.GSK189254increasedthelevelsofafewneurotransmittersinhippocampusandprefrontalcortex,butonlyhydroxytryptamine(5 HT)increasedsignificantly.Inaddition,GSK189254decreasedtheexpressionofafewinflammatoryfactors,butnostatis ticallysignificantdifferencewasfound.Conclusions
TheH
3
RantagonistGSK189254mayamelioratethelearningandmemorydeficitsofAβ1 42inducedADratsbyincreasingthe5 HTlevelinhippocampus.Thepresentstudyrevealsthepossibleanti ADeffectof
H
3
RantagonistGSK189254anditsunderlyingmecha nism.
Keywords:histamineH
3
receptor;Alzheimer′sdis ease;Aβ1 42;GSK189254;5 HT;inflammatoryfac tors
·
6
0
5
1
·中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBulletin 2023Aug;39(8)
Copyright©博看网. All Rights Reserved.。