柴胡多炔烯类化学成分及神经毒性的机制研究

Polyacetylenes are widely distributed in Umbelliferae, some of which have high neurotoxicity. But its mechanism is unclear. The polyacetylenes in Bupleurum have high contents and strong neurotoxicity.Through previous research we found that the toxicity of Bupleurum polyacetylenes manifested as epileptic seizures, and the toxicity organ was hippocampus in brain. For the first time, we proposed that the neurotoxicity of Bupleurum polyacetylenes has relationship with γ-aminobutyric acid (GABA) receptor pathway,maybe the GABA receptors is inhibited. The goal of this project is to find out GABA receptor subtypes acted with polyacetylenes, to investigate the realtionship of neurotoxicity and expression of GABA receptor protein, amino acid neurotransmitters. The main contents include : animao toxicity studies of Bupleurum polyacetylenes by interventing with GABA receptor agonists and antagonists; electrophysiological method to validate GABA receptor acting with Bupleurum polyacetylenes; the varation of GABA receptor protein expression and amino acid neurotransmitters in hippocampal. The completion of this project will clarify neurotoxicity molecular mechanism of Bupleurum polyacetylenes and provide data to support toxicity research of polyacetylenes compounds.

多炔烯类成分广泛分布于伞形科植物中，部分多炔烯具有很强的神经毒性，但机制不清楚。柴胡属植物中多炔烯类成分含量高且神经毒性强。通过前期研究我们发现柴胡多炔烯表现出癫痫样发作的神经毒性，毒性器官为脑组织中的海马区，并首次提出其神经毒性与γ-氨基丁酸（GABA）受体通路相关，GABA受体被抑制。本课题的目标是明确柴胡多炔烯作用的GABA受体亚型，受体蛋白表达及氨基酸类神经递质与毒性的关系，阐明神经毒性的机制。主要研究内容包括：神经毒性多炔烯在柴胡属植物中的分布研究；GABA受体激动剂和拮抗剂干预下柴胡多炔烯的毒性研究；柴胡多炔烯与GABA受体相互作用的电生理学验证；柴胡多炔烯对大鼠GABA受体蛋白表达和氨基酸类神经递质的影响。本课题的完成，将能阐明柴胡多炔烯类成分产生神经毒性的分子机制，为该类化合物的毒性研究提供数据支持，为柴胡以及其他含毒性多炔烯类成分中药的中毒救治和安全使用提供科学依据。

柴胡的混淆品大叶柴胡中含有较多的多炔烯类成分，以柴胡毒素为代表，该类成分的具有较强的神经毒性。而柴胡药材市场用药比较混乱，多种混淆品用作柴胡，因此柴胡的市场用药安全存在风险。我们前期研究结果显示柴胡多炔烯表现为癫痫样发作的的神经毒性，可能与GABA受体受到抑制有关，但其作用于哪种亚型的受体、氨基酸类神经递质与其毒性有何关系尚不清楚。.本研究在前期多炔烯类化学成分研究的基础上，测定柴胡及其混淆品中毒性成分多炔类化合物的含量，考察其在柴胡属植物中的分布情况。以柴胡毒素为靶，分别研究在A型受体激动剂蝇蕈醇、 B型受体激动剂巴氯酚的作用下整体动物的毒性，探明柴胡毒素作用的GABA受体亚型。接下来采用全细胞膜片钳技术对GABA受体作用的亚型进行确证。并测定小鼠海马区中兴奋性氨基酸神经递质谷氨酸以及抑制性神经递质γ-氨基丁酸的含量。最后还对大鼠的脑脊液进行代谢组学分析，寻求神经毒性作用的生物标志物。.通过研究我们发现多炔烯成分在不同来源的柴胡样品中的分布和含量差异较大，除大叶柴胡外一些常见市场混淆品种如黑柴胡、锥叶柴胡和小叶黑柴胡中也检测到多炔烯成分。A型受体激动剂蝇蕈醇干预下的动物毒性明显减轻，而巴氯酚作用下的动物毒性无明显变化，说明柴胡毒素作用于GABA A型受体，并得到了全细胞膜片钳实验的验证。小鼠海马区的谷氨酸含量明显上升，γ-氨基丁酸无明显变化。脑脊液代谢组学结合生物信息学分析结果显示，其神经毒性与脂代谢通路和氧化应激通路紧密相关。.本课题阐明了柴胡多炔烯类成分在多种柴胡属植物中的分布，探明了该类成分神经毒性与GABA A受体被抑制、兴奋性氨基酸神经递质谷氨酸含量上升有关。同时还发现其毒性可能与脂代谢和氧化应激相关，为进一步研究提供方向。本研究为柴胡以及其他含毒性多炔烯类成分中药的中毒救治和安全使用提供科学依据。