基于"EPO是肾精的物质之一"假说和"脑神经血管单元体外模型"的补肾益精健脑机制研究

To improve brain through reinforcing kidney is classical theory in Traditional Chinese Medical. However, it is still unclear that the essence of "kidney essence". We supposed that erythropoietin (EPO) maybe one of the candidates of "kidney essence". EPO is resemblance to "kidney essences" in many sides, as in origination and bioactivity. Therefore, EPO is potential to the key path that "kidney essence" improves and protects brain. This research focuses on the effect of EPO both in vivo and in vitro. Fisrtly, the effect of EPO on neoborn and aged rats will be studied in vivo. EpoR conditional knock-out mice are designed to observe the effect of EPO on the growth and development. Aged rats will be used to study the anti-aging of kidney essence nourishing drugs depend on the upregulation EPO. Secondly,a system of triple cell co-culture will be used as neurovascular uinite(NVU), which is consisted of neurons, astrocytes and brain microvascular cells. Based on the model, the effect of EPO on the growth of the three cells will be observed. Further, the system will be blocked by AG490, and then used to figure out if the JAK2/STAT3 is the main pathway which the EPO depends on. At last, the regulation of EPO by kidney-nuorishing herbs will be also evaluated. This investigation could provide a new tool to screen and evaluate the drugs that improve brain through replenishing the kidney and nourishing the "kidney essence".

补肾益精健脑法临床应用广泛，但"肾精"实质至今未明。依据促红细胞生成素(EPO)来源及活性与"肾精"内涵的部分相似性，提出"EPO可能为'肾精'的物质基础之一；EPO对脑细胞的促进作用可能是'肾精通于脑'的生物学作用之一"的假说。 拟通过体内外试验探索"肾精(物质)"和"肾精通于脑(作用)"的部分生物学基础。体内验证拟建立EpoR基因条件性敲除小鼠，观察EPO对幼鼠生长发育过程的影响；采用老龄大鼠观察"补肾益精"方药的抗衰老作用是否与促进EPO生成有关。体外验证拟用自主建立的3种脑细胞共培养模型，即"脑神经血管单元（NVU）体外模型"为载体，观察EPO对模型中脑神经元、星形胶质细胞、血管内皮细胞的促生长作用，以及补肾药促进模型中的EPO生成作用；并用阻断法验证JAK2/STAT3是否是EPO对脑细胞促生长和抗凋亡的通路之一。 研究结果可提供筛选和评价"补肾益精健脑"新药的试验技术平台。

“肾精”是中医药理论中极为重要的生命物质，“补肾益精”是治疗衰弱、老年疾病的关键法则，临床应用十分广泛。但“肾精”的生物物质基础及其作用机制至今未明，这为客观化评价“补肾益精”方药的效果及其新药的创制，带来了不可逾越的障碍。. 本项目从“肾精通于脑”的角度，体内试验采用自然衰老大鼠模型、D-半乳糖致衰老大鼠模型、氢化可的松致肾虚大鼠模型、腺嘌呤致肾衰大鼠模型，体外试验采用自主创立的正常“脑神经血管单元”模型、缺氧糖/复氧糖损伤的“脑神经血管单元”模型、D-半乳糖损伤的神经细胞模型，并以补肾益精典型方药为阳性对照，观察了促红细胞生成素（EPO）与“肾精”在改善动物体质，促进脑组织细胞生长和保护“脑神经血管单元”损伤方面的相似性，并研究了EPO脑保护的作用机制。. 研究初步证实了“EPO可能是‘肾精’的物质基础”的假说，以及“EPO对脑神经细胞和脑微血管内皮细胞生长的促进作用可能是‘肾精通于脑’的生物调控基础”的假说；初步揭示了“肾精通于脑”的生物学作用机制与EPO通过激活JAK2/STAT3通路，调控脑血管内皮细胞、脑神经元、星型胶质脑细胞中特定蛋白质表达，发挥促脑细胞生长，抗脑细胞凋亡以及“脑神经血管单元”整体保护作用。并在EPO基因敲除小鼠模型上初步观察到 EPO与“肾精”在体质、生殖功能方面的相关性。. 研究结果为揭示的“肾精”的生物学本质提供了依据，也为客观评价和充分利用“补肾益精”、“补肾益精健脑”方药的效果及其新药的创制，带来了可能。.本项目所建立的“肾精”的模型载体、方法技术、结果评价指标体系等试验技术平台，可用于“补肾益精”治法方药的效果评价及中药新药创制；所建立EPO条件性全身基因敲除小鼠，可用于全面研究“肾精”的生理功能以及与EPO、肾精相关的各种疾病和药物；自主建立的“脑神经血管单元”体外模型，可用于有关大脑的生理、病理研究和治疗药物筛选。