基于线粒体调节的达玛烷三萜改善模拟航天失重认知损伤作用机制研究

It is pivotal role for mitochondria in learning and memory. Dammarane-type triterpenoid (DTT) is the main active component of memory enhancement in Chinese herbs including Ginseng and Pseudo-ginseng, our previous study showed that DTT improved obviously the cognitive deficits induced by simulated weightlessness in rats. Targeting on the mitochondria structure, morphology and function, Rg1(Protopanaxatriol-type) and Rb1(Protopanaxadiol-type), 2 typical DTT have been selected to evaluate effects of improving cognitive deficits induced by simulated weightlessness in rat, with reward-directed instrumental conditioning. shuttle-box and Morris water maze tests. The effects of DTT on instrumental conditioning, visual signal discrimination, decision-making, predicative and spatial memory have been tested, the data evidence will be collected related to mitochondria structure, morphology and mitochondria function, the relationship between memory enhancement of DTT and the aspect of mitochondria dysfunction mediating apoptosis, as well as changes of synaptic function and density, along with neurotransmitter synthesis and storage. All results will provide theoretical basis for using traditional Chinese medicine (TCM) in prevention and treatment of cognitive deficits induced by spaceflight microgravity, in the meantime, our experiment could be helpful to make combination TCM and aerospace medicine, for maintaining health and wellness of Chinese astronauts and military personnel with Chinese characteristics.

线粒体结构、形态和功能的正常与认知功能密切相关。达玛烷三萜是人参、三七等中药改善学习记忆的共有组份。我们初步研究发现达玛烷三萜对模拟失重大鼠认知损伤有良好的改善作用。本课题利用奖赏操作、穿梭和水迷宫行为学检测方法，在研究二种典型达玛烷三萜（三醇型Rg1、二醇型Rb1）改善模拟航天失重所致认知(操作学习任务、决策、信号辨识、联想记忆和空间记忆)损伤作用及特点的基础上，获取达玛烷三萜恢复受损线粒体结构、形态和功能异常的直接证据，研究改善认知作用与线粒体损伤介导的神经细胞凋亡、神经突触密度、神经递质合成和贮存受损的关联性。探索达玛烷三萜基于线粒体调节改善模拟失重认知损伤的作用机制，为中药用于航天飞行认知损伤防护提供理论依据，为将传统中医药与航天医学相结合，推动建立我国特色的载人航天和军事卫勤保障提供方法和技术贮备。

长期航天飞行中，航天失重、节律紊乱等因素引起的认知功能减退，严重影响航天员作业能力和航天飞行任务的完成。开展该条件下的认知损伤机制研究，寻找有效的防护措施，是国际航天医学领域重点关注的问题。航天特因环境应激所诱导的认知功能损伤，是正常健康人群在特因环境下，面临远超本底作业强度的任务时，诱发的认知功能减退。功能性损伤没有明确的病变部位，靶点不明确，现代医学难以发挥作用。中医药强调从整体出发，辨证施治，通过调节人体对外源性伤害性刺激的抵抗力发挥健康维护的作用，对于应激所致认知功能性损伤的防护具有独特优势。长期临床实践表明传统中药人参等具有延缓衰老、抗疲劳、促进学习记忆等作用。药理研究表明所含达玛烷三萜是其主要活性成分，并可以改善多种应激引起的认知损伤。本课题将采用两种常见的航天应激动物模型（模拟失重模型、睡眠干扰模型），在建立操作任务下学习记忆能力评价方法的基础上，结合多种行为学评价方法，研究航天模拟动物模型的学习记忆能力改变的特征、损伤强度；研究人参皂苷Rg1、Rb1及其苷元的改善作用和作用特点，并探讨其作用机制。.本课题利用三类不同原理（自发、惩罚、奖赏）的7种行为学实验方法对模拟失重模型认知损伤进行了系统、全面的分析评价。明确了模拟失重诱导的学习记忆能力改变的特征、损伤强度，其中建立的动物执行复杂操作任务时学习记忆能力评价技术为国内外首次报道。证实了达玛烷三萜能够改善不同类型应激致认知功能损伤，包括对奖赏操作、联想记忆、空间参考和工作记忆的改善作用尤其是能够改善应激状态下执行复杂操作任务时学习记忆能力，并对二种典型达玛烷三萜（三醇型Rg1、二醇型Rb1）其作用特点进行了比较研究。聚焦线粒体结构和功能研究，发现其改善作用与调节神经递质水平，调控线粒体分裂融合平衡，调节线粒体氧化磷酸化功能，抑制线粒体损伤引发的细胞凋亡进程，增强突触可塑性等相关。本课题为航天在轨飞行应激所致认知功能损伤评价提供了一种与临床表观、结构、预测效度高度相似的实验技术，为航天特因环境下脑功能增强提供了有效的候选药物品种，为各种应激所致认知功能损伤及防护研究从实验方法及防护品种提供了重大战略储备。