远志皂苷元调控氧化应激和线粒体损伤对失眠的神经保护作用机制:来自体内和体外模型的证据

Mechanisms of Senegenin in Regulating Oxidative Stress and Mitochondria Damage for Neuroprotection in Insomnia: Evidence from In Vivo and In Vitro Models.

作者信息Honglin Jia, Zhengting Liang, Deqi Yan, Xu Chen, Ruining Liang, Jinhong Wu, Xingping Zhang
PMID40614022
发布时间2025-11
DOI10.1007/s12035-025-05170-3

实验完整度

包含体内大鼠模型(EEG/EMG、行为学、病理染色、电镜)和体外PC12细胞模型(CCK-8、氧化应激因子、RT-qPCR、Western blot)两个独立证据层级,并涉及功能验证和机制通路验证。

主要模型

PCPA诱导的失眠大鼠模型 PC12细胞氧化损伤模型(H2O2诱导)

重点核对

失眠模型:SD大鼠皮下注射350 mg/kg/d PCPA连续3天 远志皂苷元剂量:低、中、高剂量分别为2.3、4.6、9.2 μg/g,灌胃给药 体外氧化损伤模型:PC12细胞用200 μmol/L H2O2处理3小时 远志皂苷元保护浓度:30、60、90 μg/L处理24小时 指标检测:EEG/EMG监测、Morris水迷宫、开场实验、尼氏/HE染色、透射电镜、氧化应激因子、RT-qPCR、Western blot

摘要

失眠是一种全球常见的睡眠障碍,氧化应激和线粒体损伤与失眠密切相关。本研究旨在探讨远志皂苷元通过调控氧化应激和线粒体损伤发挥神经保护作用的机制。在体内,脑电图/肌电图分析证实了失眠大鼠模型的成功建立;尼氏染色、HE染色和电镜用于评估大鼠脑组织中神经元和线粒体的病理变化。评估了氧化应激和睡眠因子的表达。在体外,建立了氧化损伤细胞模型以测量氧化应激相关参数;使用CCK-8法测定了远志皂苷元对抗氧化损伤的保护浓度,并分析了远志皂苷元对Keap1/Nrf2和PINK1/Parkin(参与氧化应激和线粒体损伤的关键信号通路)表达的影响。失眠期间,觉醒时间延长,非快速眼动睡眠和快速眼动睡眠缩短;学习记忆和探索行为受损,氧化应激因子表达改变,线粒体受损。失眠大鼠脑组织显示BDNF、5-HT1A、GABA-T和GAD表达降低,5-HT2A和Glu表达升高。氧化损伤细胞中Keap1、PINK1、Parkin和LC3表达增加,Nrf2、NQO1、HO-1和p62表达降低。远志皂苷元干预后显示出剂量反应性的调节效应。远志皂苷元可能通过改善氧化应激和线粒体损伤在失眠中发挥神经保护作用。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
远志皂苷元能否通过调控氧化应激和线粒体损伤发挥神经保护作用,从而改善失眠?
核心机制
远志皂苷元通过调控Keap1/Nrf2和PINK1/Parkin信号通路,改善氧化应激和线粒体损伤,从而发挥神经保护作用。
主要证据
体内实验显示远志皂苷元可改善失眠大鼠的睡眠阶段、行为学表现,减轻神经元和线粒体损伤,调节睡眠因子表达;体外实验显示远志皂苷元可减轻H2O2诱导的PC12细胞氧化损伤,调节Keap1/Nrf2和PINK1/Parkin通路相关基因和蛋白的表达,且呈剂量反应关系。
研究意义
该研究为远志皂苷元治疗失眠提供了理论依据,并提示氧化应激和线粒体损伤可能是失眠的病理机制之一。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

动物模型建立与验证

建立失眠大鼠模型并验证其有效性。

SD大鼠皮下注射PCPA(350 mg/kg/d)连续3天,通过EEG/EMG监测分析睡眠阶段。

2

行为学评估

评估失眠大鼠的学习记忆、探索行为及药物干预效果。

进行Morris水迷宫和开场实验,记录逃避潜伏期、总运动距离、活动时间和总行程。

3

组织病理学检查

观察失眠大鼠海马神经元和线粒体的病理变化。

采用尼氏染色和HE染色观察海马CA1区神经元形态和尼氏体;透射电镜观察线粒体超微结构。

4

氧化应激和睡眠因子检测

检测大鼠血清及脑组织中氧化应激水平和睡眠相关因子的表达。

使用试剂盒检测血清CAT、SOD、GSH、GSSG、MDA、LDH;RT-qPCR和Western blot检测脑组织中BDNF、5-HT1A、5-HT2A、GluR2、GABA-T、GAD的表达。

5

体外氧化损伤模型建立及远志皂苷元保护作用评估

建立PC12细胞氧化损伤模型,评估远志皂苷元的保护作用。

用H2O2处理PC12细胞建立氧化损伤模型,CCK-8法确定保护浓度,并检测氧化应激因子及Keap1/Nrf2和PINK1/Parkin通路表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DL-4-氯苯丙氨酸AladdinC136727
远志皂苷元SolarbioIS0610
尼氏染色液SolarbioG1436
HE染色液SolarbioG1120
全自动生化分析仪MindrayBS-280
丙氨酸氨基转移酶试剂Mindray140123002
天冬氨酸氨基转移酶试剂Mindray140223002
直接胆红素试剂Mindray140723002
尿素氮试剂Mindray141323009
肌酐试剂Mindray141123018
尿酸试剂Mindray141223003
Tris-EDTA缓冲液SolarbioC1038
牛血清白蛋白SolarbioA8010
抗BDNF抗体Proteintech28205-1-AP
抗5-HT1AR抗体Biossbs-1124R
抗5-HT2AR抗体Biossbs-1056R
抗GluR2抗体Biossbs-1798R
抗GABA-T抗体Proteintech11349-1-AP
抗GAD1/2抗体AffinityAF0711
山羊抗兔IgG聚合物ZSGB-BIOPV-9001
DAB显色液ZSGB-BIOZLI-9018
超氧化物歧化酶试剂盒SolarbioBC0175
丙二醛试剂盒SolarbioBC0025
乳酸脱氢酶试剂盒SolarbioBC0685
过氧化氢酶试剂盒SolarbioBC0205
还原型谷胱甘肽试剂盒SolarbioBC1175
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific15596018
PrimeScript RT试剂盒(含gDNA Eraser)TakaraRR047A
TB Green Premix Ex Taq IITakaraRR820A
RIPA裂解液SolarbioR0010
BCA蛋白定量试剂盒SolarbioPC0020
抗GAPDH抗体Abcamab8245
抗BDNF抗体Proteintech28205-1-AP
抗5-HT1AR抗体Biossbs-1124R
抗5-HT2AR抗体Biossbs-1056R
抗GluR2抗体Biossbs-1798R
抗GABA-T抗体Proteintech11349-1-AP
抗GAD1/2抗体AffinityAF0711
抗Keap1抗体WanleibioWL03285
抗Nrf2抗体WanleibioWL02135
抗NQO1抗体WanleibioWL04860
抗HO-1抗体WanleibioWL02400
抗PINK1抗体WanleibioWL04963
抗Parkin抗体WanleibioWL02512
抗LC3α/β抗体WanleibioWL01506
抗p62抗体WanleibioWL02385
辣根过氧化物酶标记IgGZSGB-BIOZB-2301
ECL化学发光底物BiosharpBL520A

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型建立
大鼠品系、性别、周龄、体重;PCPA剂量、给药途径、给药天数;分组及样本量
阅读提示:见Materials and Methods中Experimental Animals、Establishment and Grouping of Insomnia Rat Model
EEG/EMG监测
电极植入手术方法、麻醉剂量、恢复时间、监测时间
阅读提示:见Materials and Methods中Criteria for Modeling Insomnia Rats Using EEG/EMG
行为学测试
水迷宫平台位置、训练天数、记录时间;开场实验尺寸、观察时间
阅读提示:见Materials and Methods中Morris Water Maze Test、Open Field Test
组织病理学
组织固定、包埋、切片厚度;染色时间;电镜样品制备步骤
阅读提示:见Materials and Methods中Nissl and Hematoxylin and Eosin Staining、Transmission Electron Microscope
生化检测
血清指标(ALT、AST、D-Bil、BUN、CREA、UA);氧化应激指标(CAT、SOD、GSH、GSSG、MDA、LDH)
阅读提示:见Materials and Methods中Detection of Serum Hepatorenal Function in Rats、Oxidative Stress–Related Factor Assay
体外细胞实验
PC12细胞来源;H2O2浓度、处理时间;远志皂苷元浓度、处理时间;CCK-8检测条件
阅读提示:见Materials and Methods中Cell Culture and Grouping、Cell Viability Assay
分子检测
RT-qPCR引物序列、内参基因;Western blot抗体稀释比、孵育时间
阅读提示:见Materials and Methods中Reverse Transcription Quantitative Real-Time Polymerase Chain Reaction、Western Blotting