姜黃素對癲癇幼鼠學習記憶及神經元凋亡的影響*

廖 婕 梅 燕

（1.四川省成都市溫江區婦幼保健院，四川 成都611130；2.重慶市中醫院，重慶400021）

·實驗報告·

姜黃素對癲癇幼鼠學習記憶及神經元凋亡的影響*

廖 婕1梅 燕2△

（1.四川省成都市溫江區婦幼保健院，四川 成都611130；2.重慶市中醫院，重慶400021）

目的觀察姜黃素對癲癇幼鼠的學習記憶及海馬組織神經元凋亡的影響并探討其機制。方法將50只21 d齡的SD幼鼠隨機分正常組，模型組，姜黃素高（100mg/kg）、姜黃素中（50mg/kg）、姜黃素低（25mg/kg）劑量組，姜黃素各組給予相應劑量姜黃素灌胃，連續2周。Morris水迷宮法檢測乳鼠學習記憶能力、TUNEL法檢測乳鼠海馬神經元的凋亡、Western blotting法檢測Cleaved-caspase-3蛋白的表達情況。結果與模型組大鼠比較，姜黃素高、中、低劑量組的學習記憶能力顯著提高（P＜0.01）；細胞凋亡情況顯著改善（P＜0.01）；且Cleaved-caspase-3蛋白的表達顯著降低（P＜0.01）。結論姜黃素可能通過抑制Cleaved-caspase-3蛋白的表達，從而抑制癲癇幼鼠海馬神經元的凋亡。

姜黃素 癲癇 神經元 凋亡

癲癇是一種以大腦神經元過度放電而引起的暫時性腦功能失常為特征的疾病[1]。癲癇發作可以引起神經元的損傷，引發神經元的凋亡[2]。姜黃素（curcumin）是姜科植物姜黃的主要有效成分，是一種小子分多酚類化合物[3]。現代藥理研究證實，姜黃素具有抗氧化、抗凋亡和抗炎的作用，且對由腦缺血再灌注損傷引起的神經元凋亡有保護作用[4]。本實驗利用戊四氮干預大鼠乳鼠構建癲癇幼鼠模型，探討姜黃素對癲癇幼鼠神經元的保護作用。現報告如下。

1 材料與方法

1.1 實驗動物50只21 d齡的SD大鼠幼鼠，體質量（40±2）g，購自重慶市中醫院中藥研究院，隨機分為正常組，模型組，姜黃素高、中、低劑量組，每組10只。

1.2 試藥與儀器 姜黃素 （純度≥99%）購自美國Sigma公司，溶于0.9%氯化鈉溶液中，配成25 mg/mL的濃度劑量；戊四氮 （PTZ），購自美國Sigma公司；TUNEL試劑盒購自南京建成生物工程研究所；全蛋白提取試劑盒、Cleaved-caspase-3小鼠抗單克隆抗體，購自美國Cell Signalling Technology公司；β-actin小鼠單克隆抗體購自武漢博士德生物工程有限公司。

1.3 造模與分組 癲癇模型的建立，除正常組以外，其余各組幼鼠每日以40mg/kg的劑量腹腔注射PTZ。正常組每日注射相應容積的0.9%氯化鈉溶液，連續21 d。每日觀察各組幼鼠在給予PTZ后的癲癇發作情況，時間為1 h。根據Racine分級法對癲癇程度分級[5]，見表1，造模成功的大鼠達到Ⅳ～Ⅴ級驚厥標準。如1 h后無Ⅳ級以上癲癇發作，再次腹腔注射20mg/kg的PTZ，直到癲癇發作。動物的給藥，待癲癇模型建立好后第1日起，姜黃素高、中、低劑量組大鼠每日灌胃100mg/kg、50mg/kg和25mg/kg的姜黃素，對照組和模型組灌胃相應容積的0.9%氯化鈉溶液，連續2周。

表1 Racine癲癇程度分級法

1.4 標本采集與檢測1）Morris水迷宮實驗。給藥完畢后，連續4 d進行定位航行實驗，每日上午和下午定點訓練1次，測量大鼠游到平臺的時間（逃避潛伏期）。第5日撤除平臺，記錄120 s內大鼠穿越原平臺所在象限的搜索時間、原平臺象限游泳距離占總距離的百分比、穿越平臺次數。2）TUNEL法檢測細胞凋亡情況。待動物行為學實驗后，處死動物，斷頭取腦，用4%的多聚甲醛磷酸緩沖液固定，石蠟包埋，切片，染色。嚴格按照TUNEL試劑盒的操作步驟進行操作。3）Cleaved-caspase-3蛋白表達檢測。采用Western blotting方法，嚴格按照全蛋白提取試劑盒的操作步驟提取海馬組織全蛋白。蛋白由SDS-PAGE凝膠進行分離，待PVDF膜轉膜后，再用5%的脫脂牛奶進行1 h的封閉。分別加入鼠抗Cleaved-caspase-3、p-Cleavedcaspase-3多克隆抗體（1∶250），在4℃下孵育過夜，經TBST洗滌3次，各10min，再加入HRP標記的山羊抗兔的二抗（1∶500），搖床上孵育2 h，TBST洗滌3次，每次10 min，Bio-RAD圖像分析儀進行圖像掃描，Quantity One軟件進行灰度值測定，以Cleaved-caspase-3與β-actin的灰度值之比表示Cleaved-caspase-3蛋白的相對表達量。

1.5 統計學處理 應用SPSS22.0統計軟件。計量資料以（±s）表示，組間比較用t檢驗進行分析。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 各組Morris水迷宮實驗結果比較 見表2。訓練第4日，與正常組相比，模型組和姜黃素高、姜黃素中、姜黃素低劑量組逃避潛伏期顯著延長（P＜0.05）；與模型組相比，姜黃素高、姜黃素中、姜黃素低劑量組逃避潛伏期顯著縮短（P＜0.05或P＜0.01）。與正常組相比，模型組和姜黃素高、姜黃素中、姜黃素低劑量組在四象限的游泳時間顯著縮短（P＜0.05），游泳距離與總距離之百分比及穿越平臺次數顯著降低 （P＜0.05或P＜0.01）；與模型組相比，姜黃素高、姜黃素中、姜黃素低劑量組在四象限的游泳時間顯著延長（P＜0.05），游泳距離與總距離之百分比及穿越平臺次數顯著增加（P＜0.05或P＜0.01）。

表2 各組癲癇幼鼠Morris水迷宮檢測結果比較（±s）

表2 各組癲癇幼鼠Morris水迷宮檢測結果比較（±s）

與正常組比較，*P＜0.05，**P＜0.01；與模型組比較，△P＜0.05，△△P＜0.01。下同。

組 別n正常組10模型組10姜黃素高劑量組10逃避潛伏期（s）原平臺象限游泳時間（s）游泳距離與總距離百分比（%）穿越次數（次）7.21±2.15△△8.56±2.74△△47.80±3.86△△9.82±2.09△△19.88±4.08**4.01±2.16**26.34±3.22**4.04±1.77**13.16±3.43**△△7.07±2.30**△△37.92±4.98**△△7.24±1.90**△△姜黃素中劑量組10 14.74±3.97**6.99±2.35*36.84±4.67**7.01±1.8**△△姜黃素低劑量組10 15.04±3.50*△△6.46±2.03*△△35.77±4.40**△△6.83±2.03*△△

2.2 各組TUNEL檢測結果比較 見表3。與正常組相比，模型組及姜黃素高、中、低劑量組幼鼠大腦海馬區有大量TUNEL陽性凋亡神經元細胞（P＜0.01）；與模型組相比，姜黃素高、姜黃素中、姜黃素低劑量組幼鼠海馬區有較少的TUNEL陽性凋亡神經元（P＜0.01）。

表3 各組癲癇幼鼠海馬區TUNEL陽性細胞計數比較（個，±s）

表3 各組癲癇幼鼠海馬區TUNEL陽性細胞計數比較（個，±s）

組 別n正常組10模型組10姜黃素高劑量組10陽性細胞數7.70±1.14△△198.66±31.30**115.48±20.26**△△姜黃素中劑量組10 110.88±21.43**△△姜黃素低劑量組10 106.29±19.45**△△

2.3 各組Cleaved-caspase-3蛋白的表達水平比較

見圖1和表4。與正常組相比，模型組及姜黃素高、中、低劑量組幼鼠大腦海馬組織Cleaved-caspase-3蛋白的表達顯著升高（P＜0.01）；與模型組相比，姜黃素高、中、低劑量組幼鼠海馬區Cleaved-caspase-3蛋白的表達顯著降低（P＜0.01）。

圖1 Cleaved-caspase-3蛋白表達的Western blotting圖

表4 各組癲癇幼鼠海馬組織Cleaved-caspase-3蛋白表達水平比較（±s）

表4 各組癲癇幼鼠海馬組織Cleaved-caspase-3蛋白表達水平比較（±s）

組 別n正常組10模型組10姜黃素高劑量組10 Cleaved-caspase-3 0.08±0.07△△1.78±0.24**0.98±0.16**△△姜黃素中劑量組10 1.05±0.13**△△姜黃素低劑量組10 1.17±0.20**△△

3 討 論

癲癇發作時可引起神經元損傷，導致神經細胞凋亡及壞死[6]。 驚厥發作的時候，海馬區會發生缺血缺氧，從而引起海馬神經受損、凋亡，且癲癇發作時間越長，頻率越高，海馬神經元損傷的程度更重[7]。姜黃素來源于姜科植物根莖，是一種植物多酚，具有多種藥理活性，如抗氧化、抗癌、抗炎癥等[8]。近年來研究發現，姜黃素能顯著改善阿爾茨海默癥、帕金森等疾病，其機制與其抗氧化、抗炎、抗凋亡相關[9]。

Caspase是半胱氨酸蛋白酶家族的重要一員，在細胞凋亡中起著關鍵的調控作用[10]。Caspase家族核心成員為Caspase-3，其為半胱氨酸蛋白酶，能被天冬酰胺特異酶切[11]。Caspase-3在細胞凋亡早期，是被激活的重要蛋白酶，也叫做死亡蛋白酶，是凋亡的最后執行因子[12]。Caspase-3通常是以無活性的Pro-Caspase（Caspase-3前體）形式而存在[13]，當細胞受外界凋亡信號激活時，Caspase-3被剪切后產生Cleaved Caspase-3的活性片段[14]，其表達可直接反應細胞的凋亡情況[15]。

通過本實驗研究發現，姜黃素對癲癇幼鼠的學習記憶能力有顯著提高，能減輕海馬區神經元凋亡的情況，并顯著降低Cleaved-caspase-3蛋白的表達，說明姜黃素對癲癇幼鼠的神經元具有保護作用，其具體機制值得進一步深入探討。

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Effects of Curcum in on Learning and Memory and Neuron Apoptosis in Epileptic Immature Rats

LIAO Jie，MEI Yan.Maternal and Child Health Care Hospital of Wenjiang District of Chengdu，Sichuan，Chengdu 611130，China.

Objective：To explore the effects of curcumin on learning and memory and neuron apoptosis in epileptic immature rats.MethodsA total of 50male SD rats around 21 days of age were randomly allocated into 5 groups：the normal saline group，pentylenetetrazole（PTZ）group，high-dose curcumin group（100 mg/kg），middle-dose curcumin group（50 mg/kg），and low-dose curcumin group（25 mg/kg）.Curcumin was administrated orally for 2w.Morris water maze method was used to detect the learning and memory ability of neonatal rats；TUNEL method was used to detect the apoptosis of hippocampal neurons and the expression of cleaved-caspase-3 protein was detected by Western blottingmethod.ResultsCompared with in the model group，the high，medium and low dose groups significantly improve the ability of learning and memory（P＜0.01）；cell apoptosis was significantly improved（P＜0.01）；the expression of cleaved-caspase-3 protein was significantly decreased（P＜0.01）.ConclusionCurcumin can inhibit the expression of cleaved-caspase-3 protein and inhibit the apoptosis of hippocampal neurons in epileptic rats.

Curcumin；Epilepsy；Neuron；Apoptosis

R285.5

A

1004-745X（2017）10-1763-03

10.3969/j.issn.1004-745X.2017.10.024

重慶市基本科研業務費資助項目（CSTC-jbky-01717）

△通信作者（電子郵箱：2735666720@qq.com）

2017-04-12）