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白藜芦醇(resveratrol)是红酒的主要活性成分之一,广泛存在于多种植物和食物中。白藜芦醇具有心血管保护、免疫调节及抗癌等多种生物活性,在食品和药品方面的应用前景十分广阔。近年来发现白藜芦醇还具有神经保护作用,并认为此作用主要与其本身的抗氧化活性有关,但白藜芦醇对脑内兴奋性突触传递及离子通道的影响迄今尚无报道。本论文采用电生理方法,在大鼠海马脑片及分离神经元上系统研究了白藜芦醇对兴奋性突触传递及离子通道的影响,主要实验结果如下:
1、白藜芦醇对海马CA1区兴奋性突触传递的影响
海马脑片灌流白藜芦醇可浓度依赖地抑制细胞外记录的兴奋性突触后电位(field excitatory postsynaptic potential,fEPSP),其阂浓度约在3μM;10、30和100μM浓度的抑制率分别为25.0±4.2%、64.3±10.0%和67.1±8.1%。此抑制作用起效缓慢,白藜芦醇(30μM)给药40min后始达到稳态抑制水平,冲洗20min可基本洗回。在分析抑制作用机制时发现,白藜芦醇虽显著抑制fEPSP,但对突触前复合动作电位(presynaptic volley,PV)和双脉冲易化(paired-pulsefacilitation,PPF)均无影响,提示白藜芦醇的抑制作用不在突触前。在脑片上进行全细胞记录时发现,白藜芦醇对突触后CA1区神经元被动膜特性(膜电位、膜阻抗)以及动作电位的发放模式(firing pattern)均无影响,但明显抑制突触后谷氨酸诱发的内向电流,30μM的白藜芦醇对谷氨酸诱发电流的抑制率约为40.1±7.0%。以上实验结果说明,白藜芦醇通过抑制突触后谷氨酸受体进而抑制兴奋性突触传递。
2、白藜芦醇对海马神经元谷氨酸受体-通道的影响
白藜芦醇以剂量依赖方式抑制谷氨酸诱发电流,其IC50为53.3±9.4μM。白藜芦醇(100μM)对三种离子型谷氨酸受体激动剂AMPA(100μM)、NMDA(100μM)、KA(100μM)诱发的电流有不同程度的抑制作用,其抑制强度为KA>NMDA>AMPA。白藜芦醇对谷氨酸受体激动剂诱发电流的抑制作用均可逆。
3、白藜芦醇对海马神经元电压门控性钠通道的影响
白藜芦醇以浓度依赖方式抑制电压激活钠电流,IC50为38.7±4.2μM;此抑制作用起效缓慢,约在给药50s后达到稳态抑制,并在冲洗约40s后基本恢复。白藜芦醇对钠电流的抑制作用具有电压依赖性和频率依赖性,在钳制电位较正(-60mV)或采用高频刺激时抑制作用增强。白藜芦醇对钠通道的稳态激活无明显影响,但可使稳态失活曲线向超极化方向移动约7mV,并使失活后恢复明显减慢。胞内透析白藜芦醇(100μM)对钠电流无明显影响。
4、白藜芦醇对海马神经元电压门控性钾通道的影响
在分离的大鼠海马神经元上可同时记录到延迟整流钾电流(delayed rectifierpotassium current,IK)和快瞬间钾电流(fast transient potassium current,IA)。胞外给予白藜芦醇对Ik和IA均有浓度依赖性的抑制作用,其IC50分别为13.6±1.0μM和45.7±7.5μM。白藜芦醇对IK和IA的阻滞作用起效较缓慢,达到稳态抑制约需1分钟左右,并且都是可逆的,均无使用依赖性。但白藜芦醇对这两种电流动力学的影响有所不同:白藜芦醇(30μM)对IK的稳态激活无影响,但可使稳态失活曲线向超极化方向移动约20mV,并减慢失活后恢复时程;同样浓度的白藜芦醇可使IA的稳态激活曲线向去极化方向移动约17mV,而对稳态失活和失活后恢复均无影响。胞内透析白藜芦醇(30μM)对IK和IA均无影响,说明白藜芦醇作用于神经元的胞外侧。
5、白藜芦醇抑制电压门控性钾通道机制的分析
阻断G蛋白、PKC、PKA及酪氨酸激酶等胞内信号转导通路后,白藜芦醇对两种电压激活钾电流(IK和IA)的抑制作用与对照组比较无明显改变,说明白藜芦醇的抑制作用与上述胞内信号转导机制无关。白藜芦醇类似物3,5,4’-trimethoxystilbene对两种钾电流基本无抑制作用,还原剂DTT可模拟白藜芦醇的抑制作用,说明白藜芦醇的抑制作用与其本身的抗氧化活性密切相关。
综上所述,本论文采用细胞外记录和全细胞膜片钳等技术手段,在海马脑片上首次发现白藜芦醇可抑制兴奋性突触传递,并证明此抑制作用是通过抑制突触后谷氨酸受体产生;在大鼠海马神经元首次发现白藜芦醇对电压门控性钠通道及钾通道也有阻滞作用。本论文的研究结果为应用白藜芦醇治疗中风及其它神经退行性疾病提供了实验依据。