天麻素在癫痫持续状态中的保护作用及其信号机制研究

We have previously demonstrated that gastrodin plays potential anti-inflammatory and neuroprotective role in neurological disease. but its role and signal transduction mechanisms on protective effects in anti-pathogenesis of status epilepticus are not well known. By using lithium-pilocarpine- and kainic acid-induced status epilepticus in rats, primary neuronal cells and primary microglial cells, rat neuroendocrine PC12 cells and murine BV-2 microglial cells, we arrange to investigate: (1) The therapeutic role of gastrodin on portective effects in anti-pathogenesis of status epilepticus; (2) Effects of gastrodin on signal transduction pathways which play a crucial role in anti-pathogenesis of status epilepticus such as phosphoinositide 3-kinase (PI3-K)/protein kinase B (PKB)/ mammalian target of rapamycin (mTOR) signal pathway, mitogen-activated protein kinases (MAPKs) signal transduction and nuclear factor-κB (NF-κB) signal pathway and the expression of apoptosis-regulatory proteins and autophagy-regulatory proteins. Taking together, the research further our knowledge regarding the pathways used by gastrodin in exerting its protective effects and support our belief that gastrodin may hold future clinical promise in the development of novel therapeutic strategies for the treatment of status epilepticus. Furthmore, the research provided experimental evidence for the new application of natural products of Yunnan Province.

前期研究表明：天麻素具有抗炎和神经保护作用。但缺乏系统全面地研究天麻素在癫痫持续状态病理过程中的神经保护作用及信号转导机制。课题拟通过氯化锂-匹罗卡品与红藻氨酸两种手段构建癫痫持续状态大鼠动物模型、原代培养神经元和小胶质细胞、PC12细胞株和BV-2小胶质细胞株等动物与细胞模型，研究（1）天麻素在癫痫持续状态的病理生理进程中的保护作用；（2）天麻素对癫痫持续状态的病理生理进程中相关关键信号通路：磷脂酰肌醇3－激酶/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白、有丝分裂原活化蛋白激酶信号通路与核因子-κB信号通路和自噬与凋亡相关信号通路的调控作用。从分子、细胞及整体层面探讨天麻素在癫痫持续状态病理过程中的神经保护作用及信号机制，为临床应用提供新的分子生物学依据，为拓展云南优势特色天然药物新用途提供理论依据。

本研究采用锂离子-匹罗卡品和红藻氨酸诱导，构建SD大鼠癫痫持续状态(status epilepticus, SE)模型，培养BV-2和原代小胶质细胞并进行鉴定，采用LPS刺激构建炎症模型，探讨天麻素在癫痫中的神经保护作用，明确天麻素在 SE 病理过程中调控炎性反应、凋亡与自噬的保护作用及信号转导机制，为临床应用天麻素治疗 SE 提供新的细胞分子生物学依据。初步研究结果证实：天麻素可减少癫痫模型大鼠发作持续时间和程度，降低癫痫大鼠死亡率；增加癫痫大鼠大脑皮质Bcl-2和降低Caspase-3的表达而抑制凋亡，调控炎性信号通路中p38激酶活性，提高内源性抗氧化剂的含量，抑制新生 SD 大鼠胼胝体区、BV-2和原代培养小胶质细胞中Notch 信号通路的激活及调控Nrf2/HO-1经典抗氧化信号通路，降低炎症因子iNOS的表达；抑制Wnt/β-catenin信号通路抑制LPS诱导的小胶质细胞的增殖，从而抑制小胶质细胞的活化反应；并可抑制Wnt/β-catenin信号通路降低VEGF、AQP4、MMP2和MMP9的表达，保护血脑屏障完整性，改善脑缺血大鼠神经功能。此外课题组还发现人参皂苷Rg1可下调癫痫大鼠大脑促凋亡因子Bax的表达，上调抗凋亡因子Bcl-2的表达，增加癫痫大鼠大脑胼胝体区Arg-1蛋白的表达，降低iNOS和IL-1β等炎性因子的表达，抑制MG的激活和极化，减轻炎症因子的表达，缩短癫痫大鼠大发作时间，下调 LPS 诱导的 BV-2 小胶质细胞 PCNA 和 cyclin D1 的表达水平来调控细胞周期进而抑制活化的小胶质细胞的增殖。为天麻素的临床应用提供实验室数据，拓展云南优势天然特色药物新的作用靶点和分子机制，以期为天麻素的开发与利用提供分子生物学依据和理论支持，推动区域经济发展。