富含巴柯帕的配方可提升血管性痴呆大鼠模型中的记忆能力与突触可塑性

《Behavioural Brain Research》：Bacopa-Enriched Formulation Enhances Memory and Synaptic Plasticity in a Rat Model of Vascular Dementia

　　

Suleiman Yunusa|Nur Sabrina Halimi|Muhammad Hazim Abdullah|Alejandro Espinosa Sosa|Farah Wahida Suhaimi|Zurina Hassan

马来西亚科学大学药物研究中心，马来西亚槟城11800

摘要

血管性痴呆是第二常见的痴呆类型，主要影响老年人。鉴于其复杂的神经病理学特征，亟需一种能够针对该疾病多种发病机制的新疗法。本研究在血管性痴呆的2血管阻塞模型中，评估了一种富含巴柯帕的配方（BEF）的疗效，该配方含有巴柯帕蒙尼埃、辅酶Q10、乙酰-L-肉碱、磷脂酰丝氨酸、苯福硫胺和甲基叶酸。200-300克的雄性斯普拉格道利大鼠被实施2血管阻塞手术，随后连续7天口服不同剂量的BEF（50、150或300毫克/千克）。通过被动回避任务和莫里斯水迷宫测试评估认知功能，同时通过海马体电生理学方法检测神经生理功能。研究人员分离出大鼠的海马体，运用标准方法检测治疗对淀粉样蛋白β、乙酰胆碱、谷氨酸、乙酰胆碱酯酶活性以及NMDAε2、GluR-1和BDNF表达水平的影响。结果表明，BEF显著提升了大鼠在各项认知测试中的表现，有效逆转了2血管阻塞引起的长期增强作用缺陷，并恢复了正常的突触传递功能。BEF还减少了淀粉样蛋白β的积累，使谷氨酸水平恢复正常，不过对乙酰胆碱浓度和胆碱酯酶活性的影响较小。西方印迹实验显示，BEF提高了海马体中NMDAε2和BDNF的表达水平，但未改变GluR-1的表达。大鼠的运动能力和探索功能基本未受影响。这些研究结果表明，BEF的记忆增强作用主要是通过调节兴奋性神经传导、提升神经可塑性以及改变认知功能相关生物标志物来实现的，而对胆碱能系统的影响较小。

引言

血管性痴呆是仅次于阿尔茨海默病的第二大痴呆类型，其主要表现为认知功能下降，多发生于老年人[1]。由于大脑供氧不足，血管性痴呆会导致认知功能出现突发且渐进性的衰退[2]。长期的大脑供氧不足会引发钙超载、线粒体功能紊乱、神经炎症、长期增强作用受损以及突触可塑性下降等问题[3]。脑缺血的实验模型包括局灶性缺血、全局性缺血以及慢性脑低灌注。

慢性脑低灌注模型可通过永久性阻断双侧颈总动脉来实现，这种做法也会导致认知功能受损，与血管性痴呆患者的症状相似[4]。手术后四周，大脑皮层的血流量会降低约35–45%，而海马区的血流量则会下降60%[5]。血流量减少会导致这些重要脑区的供氧不足，进而可能引发缺氧，影响神经功能。缺氧会加重大脑各区域的认知功能障碍和神经元损伤，尤其是海马区。事实上，海马体的CA1区域就很容易受到脑缺血的影响[6]。海马体在工作记忆相关的显性信息的编码和存储过程中起着关键作用，涵盖短期和长期记忆的形成，其功能可以通过被动回避任务、莫里斯水迷宫以及体内电生理学等方法进行评估。

巴柯帕蒙尼埃是一种广泛使用的药用植物，在传统阿育吠陀医学中被用于提升认知功能[7]。在阿育吠陀体系中，这类植物被归为“medhya rasayana”，即一类能够提升认知、记忆和智力水平的药用植物[8]。巴柯帕蒙尼埃富含达玛烷型三萜皂苷，尤其是巴科苷和巴科帕皂苷，而这些化合物，尤其是巴科苷，被认为是巴柯帕蒙尼埃具有神经药理作用的根本原因[8]。巴柯帕蒙尼埃还具有抗氧化、抗炎、诱导神经营养因子生成、调节神经功能以及抑制β-淀粉样蛋白斑块形成的作用，这些特性使其有望用于治疗神经退行性疾病[9]。它可以通过降低硫代巴比妥酸反应物质水平来减轻氧化应激，这种物质是衡量脂质过氧化程度的指标；同时还能使人体细胞中重要的抗氧化物质谷胱甘肽的水平保持正常[10]。有研究还表明，接触巴柯帕蒙尼埃后，大鼠能得到显著的保护，免受大脑中动脉阻塞带来的脑损伤[10]。巴柯帕蒙尼埃还能通过抑制tau蛋白过度磷酸化以及阻断NF-κB信号通路和MAPKs通路来减轻神经炎症，进一步强化其神经保护作用[11]。它还能降低促炎细胞因子的水平并抑制胆碱酯酶的活性，这些也都体现了它的神经药理作用[12]。巴柯帕蒙尼埃还能调节与认知相关的各种标志物，例如它可以通过恢复BDNF–TrkB水平来促进海马体的神经发生[13]。这又能通过激活谷氨酸能系统中的N-甲基-D-天冬氨酸受体来提升海马体的神经可塑性[14]。所有这些研究结果都支持将巴柯帕蒙尼埃用于痴呆症的药物治疗。

有研究显示，巴柯帕蒙尼埃能够在多种记忆障碍的临床前模型中恢复记忆功能。由胆碱毒素AF64A引发的胆碱能功能减退会损害大鼠在莫里斯水迷宫中的记忆能力，而给大鼠服用巴柯帕蒙尼埃提取物后，这种记忆缺陷得到了有效改善[15]。在成年小鼠中，巴柯帕蒙尼埃的酒精提取物可以防止三甲基锡引发的认知功能下降和海马体细胞损伤，还能促进三甲基锡诱导的海马体神经发生[16]；还有其他研究指出，给大鼠服用巴柯帕蒙尼埃提取物后，秋水仙碱引发的记忆障碍也能得到改善[17]。给大鼠服用100和200毫克/千克剂量的巴柯帕蒙尼埃后，AlCl?引发的记忆缺陷也有所减轻[18]。

临床和临床前研究探讨了巴柯帕蒙尼埃与其他营养素，如铜、叶酸、维生素B、维生素D以及利瓦斯蒂明的联合使用效果[19]、[20]、[21]。大多数研究都表明，这类组合有助于提升学习和记忆能力。然而，目前尚缺乏足够且一致的临床证据来证明巴柯帕蒙尼埃在治疗神经退行性疾病方面的有效性，而且其发挥神经保护作用的分子机制也尚未明确[7]。鉴于血管性痴呆的神经病理学极为复杂，仅针对单一病理机制的治疗策略往往效果有限，因此亟需一种能够同时针对疾病多种发病机制的新疗法[22]。像巴柯帕蒙尼埃这类含有多靶点定向配体的植物源多组分配方，相比传统的单一靶点合成药物，可能在临床应用上更具优势。许多用于治疗痴呆症的合成单一靶点药物，比如乙酰胆碱酯酶抑制剂，存在无法阻止、治愈或完全逆转痴呆进展的缺陷，同时还存在治疗窗口狭窄以及严重的系统性副作用等问题[23]。

近年来，越来越多的研究开始关注复合草药配方在治疗血管性痴呆方面的潜在协同作用[24]。本研究所使用的这种富含巴柯帕蒙尼埃的配方，除了含有巴柯帕蒙尼埃外，还包含辅酶Q10、乙酰肉碱、磷脂酰丝氨酸、苯福硫胺和叶酸，这类多靶点配方或许能为解决血管性痴呆的复杂发病机制提供新的治疗思路。配方中的其他营养素也可能在血管性痴呆的治疗中发挥重要作用。例如，辅酶Q10具有支持线粒体功能及抗氧化的作用[25]；乙酰-L-肉碱能够改善线粒体的能量代谢，同时也有助于维持胆碱能神经传导[26]；磷脂酰丝氨酸则有助于维持神经元膜的完整性，对于保持健康的神经细胞膜、进而保障认知功能十分重要[27]；苯福硫胺能够减轻氧化应激和神经炎症，还有研究表明它能够抑制链脲佐菌素诱发的阿尔茨海默病[28]；而叶酸则可以降低同型半胱氨酸水平，后者是已被证实与中风和认知功能下降相关的血管风险因素[29]。因此，这些重要的营养素与巴柯帕蒙尼埃结合使用，或许能够产生协同的神经保护作用，从而改善血管性痴呆的复杂病理状况。

章节节选

实验动物

本研究共使用了50只成年雄性斯普拉格道利大鼠，体重在200–250克之间。该研究方案已获得马来西亚科学大学动物护理与使用委员会的批准，批准号为{2023/(144) (1288)}。在开展任何实验之前，这些大鼠都被饲养在温度为27℃、光照与黑暗周期为12:12的动物过渡室中，至少两周时间。它们可以自由获取食物和水。本研究是按照相关规范进行的

BEF处理对大鼠运动和行为活动的影响

在总体活动度、运动能力以及移动距离方面，各组之间没有显著差异（见图2a-c）。方差分析也显示，速度方面存在显著差异（F?,?? = 40.70，p = 0.0001；见图2d）。进一步分析表明，与仅接受2血管阻塞手术的大鼠相比，所有接受BEF处理的大鼠的速度都有显著提升（p < 0.0001）。

BEF对认知功能的影响

在被动回避任务中，方差分析显示，不同处理组在穿越延迟时间方面存在显著差异（F?,?? = 6.000，p = 0.0004，见图3a）。进一步分析

讨论

本研究证明了这种多组分营养配方BEF具有显著的作用，能够有效缓解2血管阻塞模型所引发的认知、神经化学以及分子层面的缺陷。2血管阻塞，也就是所谓的“慢性脑低灌注”，会通过损害记忆功能、破坏突触传递以及改变大脑的神经化学平衡，从而导致血管性痴呆的病理状态[31]、[38]。在本研究中，我们观察到了学习能力和记忆功能的明显改善

结论

总体而言，BEF在2血管阻塞模型的血管性痴呆研究中展现了明显的多靶点认知增强作用。这些益处并未伴随运动功能或胆碱能系统的显著变化，这说明BEF的主要作用机制在于调节兴奋性神经传导，而非增强胆碱能功能。这些研究结果共同表明，BEF有望成为血管性痴呆药物治疗领域的优质候选药物，相比单一靶点的治疗方法，它具有更多优势

CRediT作者贡献说明

Suleiman Yunusa：负责撰写原始稿件、数据可视化、结果验证、实验研究以及正式数据分析。Nur Sabrina Halimi：负责方法设计、实验研究工作。Farah Wahida Suhaimi：负责结果验证、项目监督、资源协调以及方法设计。Muhammad Hazim Abdullah：负责撰写原始稿件、数据可视化以及数据整理工作。Alejandro Espinosa Sosa：负责资源协调工作。Zurina Hassan：负责项目监督、资源协调、项目管理工作、资金筹集以及研究概念的构思。

利益冲突声明

作为本研究的股东，Alejandro Espinosa为该项目提供了BEF。作者声明，这种财务关系并未影响研究的设计、实施或结果报告。

致谢

我们衷心感谢马来西亚高等教育部对卓越高等教育中心第二阶段专项资金的资助（编号304/CDADAH/4401009），同时也感谢马来西亚科学大学药物研究中心为顺利开展本研究所提供的各类设施和良好研究环境。