虾青素通过保护海马神经元改善血管性痴呆大鼠的记忆障碍

2024-08-07 Wed
虾青素保护大鼠海马神经元对抗血管性痴呆导致的记忆障碍背景介绍血管性痴呆（Vascular Dementia, VAD）是一种由于脑血管疾病导致认知功能下降的进行性认知障碍。现有研究证明，慢性脑缺血（chronic cerebral hypoperfusion, CCH）和供血不足是VAD的主要病因，进一步导致白质损伤和海马神经元死亡。而海马是学习和记忆过程中的关键脑区，对缺血性损伤尤其敏感。VAD通常还伴随着氧化应激、炎症反应和神经血管功能障碍，导致认知功能的下降。目前对于VAD的有效治疗方法和特效药物依然缺乏。
近些年来，天然类胡萝卜素虾青素（Astaxanthin, AST）因其在神经退行性疾病中的潜在治疗效果而受到关注。AST具有强抗氧化、抗炎和神经保护作用，能够穿透血脑屏障，直接作用于中枢神经系统。然而，虾青素在VAD及其对海马神经元死亡的保护机制还未被完全阐明。
论文来源这篇研究论文由Na Wei、Luo-Man Zhang、Jing-Jing Xu、Sheng-Lei Li、Rui Xue、Sheng-Li Ma、Cai Li和Miao-Miao Sun及人撰写。论文发表于2024年的《Neuromolecular Medicine》期刊，论文接受于2024年6月25日。
研究方法作者采用双侧颈总动脉结扎法（bilateral common carotid artery occlusion, BCCAo）建立大鼠慢性脑低灌注模型，采用25 mg/kg/天的剂量给大鼠进行为期4周的胃内灌注虾青素，以探索其治疗效果。通过Y迷宫和Morris水迷宫测试来评估大鼠的记忆障碍。为了进一步探讨虾青素的保护机制，作者进行了生化分析以评估海马神经元死亡和凋亡相关蛋白水平，以及对PI3K/AKT/MTOR途径和氧化应激的影响。
实验步骤动物模型建立和组别分配：
将成年雄性Sprague-Dawley大鼠随机分为4组：假手术组、CCH组、CCH+AST组及高剂量AST单独处理组。
CCH+AST组和AST组大鼠在手术前四周开始接受虾青素治疗，每天一次，持续4周。
慢性脑低灌注手术：
进行双侧颈总动脉结扎手术，利用激光多普勒血流测量仪检测血流量。
假手术组和AST组大鼠进行相似操作但不结扎。
记忆功能评估：
使用Y迷宫和Morris水迷宫测试评估大鼠的工作记忆和空间记忆。
记录大鼠在Y迷宫中的自发交替行为和水迷宫中的逃避潜伏期、目标象限逗留时间及平台穿过次数。
海马组织形态学研究：
选取部分大鼠海马组织进行尼氏染色，观察神经元数量变化及形态学变化。
生化分析和Western Blot实验：
分离大鼠海马组织，进行蛋白质水平的检测，包括凋亡相关蛋白Caspase-3、Bax、Bcl-2等。
使用Western Blot评估PI3K/AKT/MTOR信号通路的活性。
氧化应激测量：
采用试剂盒检测海马组织中的氧化应激指标，包括SOD、MDA、ROS和GSH-PX的活性变化。
主要结果记忆功能恢复：
Y迷宫测试和Morris水迷宫测试结果表明，胸苓能够显著改善VAD大鼠的工作记忆和空间记忆。
CCH组大鼠显示出显著的记忆障碍表现，而虾青素处理组的大鼠表现出改善的趋势。
海马神经元存活：
尼氏染色结果显示，CCH大鼠海马区神经元数量显著减少，细胞形态表现出萎缩和致密核。虾青素显著减轻了这些变化。
Western Blot结果表明，CCH大鼠海马组织中凋亡相关蛋白Caspase-3、Bax的表达增加，而Bcl-2的表达减少。虾青素处理显著抑制了这些变化。
PI3K/AKT/MTOR信号通路调控：
Western Blot结果显示，虾青素能够恢复CCH大鼠海马组织中PI3K/AKT/MTOR信号通路中磷酸化MTOR、AKT和PI3K水平，促进神经元存活。
氧化应激缓解：
检测结果显示，虾青素能够显著缓解CCH大鼠海马组织中MDA水平的升高，增强SOD和GSH-PX的活性，降低ROS水平。
结论和意义本研究首次探讨了虾青素通过调控PI3K/AKT/MTOR信号通路对抗神经元衰亡改善VAD认知功能的机制。虾青素通过减少海马神经元凋亡和氧化应激，表现出显著的神经保护和认知改善效果。研究结果为VAD的治疗提供了新的思路，同时也为虾青素作为治疗血管性痴呆的潜在药物提供了科学依据。然而，研究中没有使用信号通路抑制剂进行进一步验证，虾青素在临床治疗中的有效性仍需更多研究进行验证。
这种研究揭示了虾青素在保护海马神经元和缓解VAD记忆障碍中的潜力，对开发治疗VAD的新方法具有重要价值。未来需要更多的研究和临床试验来全面了解虾青素的治疗潜力及其应用。