从调控线粒体稳态失衡探讨小续命汤有效成分组对缺血性脑卒中的作用机制

Xiaoxuming decoction is an effective prescription for treatment of ischemic stroke. Our previous studies confirmed that the effective components group of Xiaoxuming decoction inhibited neuronal apoptosis after ischemia and improved energy metabolism of neuronal mitochondria. Energy depletion is the first step of ischemic injury, leading to mitochondrial dysfunction; while mitophagy clear damaged mitochondria, complete mitochondrial degradation and maintain their homeostasis. Regarding the mitochondrial homeostasis as a breakthrough point and the great significance of mitochondrial homeostasis in the development of ischemic stroke, it is postulated that the effective components group of Xiaoxuming decoction can treat ischemic stroke by regulating mitochondrial homeostasis to improve neuronal function. Based on this, this study will use middle cerebral artery occlusion (p/tMCAO)-induced ischemia in rats and primary cultured hippocampal neurons as observed objects to explore the effective components group of Xiaoxuming decoction through multiple levels, such as animals, cells, molecules and genes. The change of behavior in MCAO rats, mitochondrial function and mitophagy in ischemic penumbra band and core area are to be observed.The present study is of great significance in elucidating the mechanisms involved in improving ischemic stroke by the effective components group of Xiaoxuming decoction through regulation of mitochondrial homeostasis.

小续命汤是中医治疗缺血性脑卒中的有效方剂，我们前期研究证实小续命汤有效成分组可显著抑制神经元凋亡，改善缺血后神经元线粒体能量代谢障碍。能量耗竭是缺血性损伤的首发环节，导致线粒体功能受损；而线粒体自噬清除受损线粒体，完成损伤线粒体的降解，维持自身稳态平衡。本课题以线粒体稳态失衡为切入点，提出线粒体网络的稳态失衡在缺血性脑卒中发生发展过程中具有重要意义，小续命汤有效成分组可通过调控线粒体稳态失衡改善神经元功能来治疗缺血性脑卒中。基于此，本研究采用大脑中动脉闭塞(p/t MCAO)所致脑缺血大鼠和原代培养海马神经元为观察对象，以小续命汤有效成分组为干预手段，通过整体、细胞、分子和基因等多个层次进行检测，探讨小续命汤有效成分组对模型大鼠脑缺血改善情况，观察缺血半暗带和缺血核心区线粒体功能及线粒体自噬的变化，从调节线粒体网络的稳态失衡揭示小续命汤有效成分组对缺血性脑卒中的作用机制。

中药复方小续命汤是治疗缺血性脑卒中的经典方剂，小续命汤有效成分组是通过体外筛选模型优化确定的小续命汤抗脑缺血的有效药理活性组分。我们研究证实小续命汤有效成分组能够作用于缺血区神经元线粒体，显著改善缺血组织线粒体能量代谢障碍，提高线粒体膜电位，抑制线粒体凋亡途径。近年研究发现，脑缺血损伤与线粒体自噬功能紊乱有着密切的联系，线粒体自噬清除受损线粒体，维持自身稳态平衡，因此靶向调节线粒体自噬或能降低脑缺血再灌注损伤。基于此，本课题以线粒体自噬为切入点，提出线粒体网络的稳态失衡在缺血性脑卒中发生发展过程中具有重要意义，小续命汤有效成分组可通过调节线粒体自噬，调控线粒体稳态失衡改善神经元功能来治疗缺血性脑卒中。研究结果发现小续命汤有效成分组能够显著减轻MCAO大鼠恢复早期的神经行为学障碍、脑梗死范围和半球肿胀，具有明显的神经保护作用。小续命汤有效成分组在MCAO大鼠恢复早期可以减轻缺血组织氧化应激损伤；提高MCAO大鼠缺血脑组织抗氧化酶的活性来调节机体氧化还原系统失衡。小续命汤有效成分组能够改善线粒体功能障碍，提高线粒体氧化磷酸化效率，恢复线粒体膜电位梯度，维持神经元细胞的ATP供应，通过调控Bcl-2蛋白家族和Caspase蛋白家族来抑制缺血半暗带组织细胞的凋亡。脑缺血再灌注后线粒体自噬随病程进展呈现先激活后抑制现象，过高和过低的线粒体自噬均不利于神经细胞的存活。小续命汤有效成分组能够调节缺血再灌注后不同时间点自噬及线粒体自噬相关蛋白的表达水平，抑制缺血再灌注后24 h时线粒体自噬的过度激活，促进缺血再灌注后期线粒体自噬。应用线粒体自噬抑制剂mdivi-1后，小续命汤有效成分组对MCAO大鼠的神经功能保护作用显著降低，说明小续命汤有效成分组可能通过调节线粒体自噬发挥神经保护作用。论文的研究进一步阐明了小续命汤有效成分组能够改善线粒体功能，调节线粒体自噬，从而调控线粒体稳态平衡，实现线粒体质量控制，对脑缺血再灌注大鼠产生神经保护的作用机制。