背景技术
脑中风是由于颅内外血管阻塞或破裂而造成的急性脑功能损伤,严重危害中老年人的生命健康,也是造成中老年人致死、致残的主要原因之一。脑卒中患者约有1/3在发病不久后死亡,幸存者由于偏瘫、失语等后遗症致残丧失工作甚至生活自理能力。目前通常治疗脑中风有两种方法:一种是通过增加血流量改善动脉中氧和葡萄糖不足;另一种是保护神经元,减少脑组织缺血可能性,降低神经元的兴奋毒性死亡。用于临床治疗的神经元保护剂有钙离子通道阻断剂,谷氨酸受体拮抗剂,NMDA拮抗剂等。与脑卒中的高发病率、高致死率及高致残率相比,目前用于预防治疗脑卒中的药物品种较少,远远不能满足临床需要。
中药知母为百合科(Liliaceae)知母属多年生草本植物知母Anemarrhena asphodeloides Bge.的根茎,主产于河北、内蒙古、山西及东北等地,中医用作苦寒清热药,有清热泻火,滋阴润燥的功效,主要治疗外感热病、高热烦渴、肺热燥咳、骨蒸潮热、内热消渴和肠燥便秘等。知母的主要成分是甾体皂苷(steroidal saponins),到目前为止,文献报道从知母中分离得到32种甾体皂苷及皂苷元;其次还有黄酮、寡糖、多糖及脂肪酸等。1963年川崎敏男等首次分出知母皂苷BII,但并未阐明其结构结构。1991年南云清二等首次阐明了知母皂苷BII的化学结构(Seiji NAGUMO et al,药学杂志(日),1991;111(1):306-310)。以后Noboru Nakashima (NOBORU NAKASHIMA et al,Journal ofNatural Products,1993;56(3):345-350)、马百平(马百平等,药学学报,1996;31(4):271-277)、Masayasu Kimula(Masayasu KIMURAet al,Biol.Pharm.Bull,1996;19(7):926-931)和 Jianying Zhang(Jianying ZHANG et al,Clinica Chimica Acta,1999;289:79-88)等先后报道了知母皂苷BII的分离及活性。
知母皂苷BII(Timosaponin BII),又名原知母皂苷AIII(Prototimosaponin AIII)等,是中药知母中的主要成分,结构为(25S)-26-O-β-D-葡萄吡喃糖基-22-羟基-5β-呋甾-3β、26-二醇-3-O-β-D-葡萄吡喃糖基(1→2)-β-D-半乳吡喃糖苷[(25S)-26-0-β-D-glucopyranosyl-22-hydroxy-5β-furostane-3β,26-diol-3-0-β-D-glncopyranosyl(1→2)-β-D-galactopyranoside]。结构如下:
已报道的知母皂苷BII的药理活性主要有:
1.降血糖作用。知母皂苷BII可以降低链尿霉素糖尿病小鼠的血糖水平,但并不促进葡萄糖的吸收和胰岛素的释放,推测降血糖机制是抑制肝糖元的分解。(NOBORU NAKASHIMA et al,Journal of NaturalProducts,1993;56(3):345-350)
2.抑制血小板聚集。知母皂苷BII具有显著的抗人血小板聚集及延长凝血时间的活性。(Jianying ZHANG et al,Clinica Chimica Acta,1999;289:79-88)
3.清除自由基活性。利用顺磁方法,观察到知母皂苷BII(5mg/ml)对Fenton反应体系产生的羟自由基的清除率为57%。(马百平等,药学学报,1996;31(4):271-277)
4.抗痴呆活性。马百平等报道了知母皂苷BII具有一定的防治老年性痴呆的作用。(发明专利申请公开书,公开号CN1212966,申请号97119680.X)。
陈万生等报道了知母总皂苷用于制备防治脑卒中药物的用途(发明专利申请公开书,公开号CN1451384A,申请号03116824.8)。该申请中公开的知母总皂苷的特征为知母皂苷BII、E、B、AIII的含量之和≥50%。
具体实施方式
下面的实施例用于进一步说明本发明,但其不意味着对本发明的任何限制。
实施例1.
知母皂苷BII对三氯化铁诱导大脑中动脉血栓形成(MCAT)大鼠
缺血性脑损伤的影响
一、方法
1.知母皂苷BII对大脑中动脉血栓形成大鼠神经症状及脑梗塞范围的影响
1.1.分组及给药
实验动物随机分为6组,即MCAT模型组、假手术组、喜得镇0.6mg/kg组、知母皂苷BII 10mg/kg组、20mg/kg组、40mg/kg组,动物连续灌胃给药七天,每日给药容积为5mL/kg。第七天给药60分钟后施行手术。假手术组和MCAT模型组灌服等容积的0.5%CMC溶液。
1.2.大脑中动脉血栓栓塞性大鼠缺血性脑损伤模型的制备
按Tamura及刘氏[7-8]等的方法,稍加改进。大鼠腹腔注射10%水合氯醛溶液(0.35g/kg)麻醉,右侧卧位固定,在眼外眦和外耳道连线中点作一弧形切口,长约1.5cm,夹断颞肌并切除,暴露颞骨,于实体显微镜下,用牙科钻在颧骨与颞鳞骨接合处靠近口侧1mm处作一直径2.5mm的骨窗,清理残渣,暴露大脑中动脉(位于嗅束及大脑下静脉之间)。置一小片塑料薄膜保护血管周围组织。将吸有50%氯化铁溶液10μL的小片定量滤纸敷在此段大脑中动脉上,30min后取下滤纸,用生理盐水冲洗局部组织,逐层缝合,回笼饲养。室温控制在24℃。假手术组除不滴加氯化铁溶液外,其余手术步骤同模型组。
1.3.神经症状评分方法
对试验动物在术后6h和24h,按Bederson[9]等的方法稍加改进,进行行为检测。评分标准:①提鼠尾观察前肢屈曲情况,如双前肢对称前伸,记为0分;如手术对侧前肢出现肩屈曲、肘屈曲、肩内旋或兼具,记为1分。②将动物置于平面上,分别推双肩向对侧移动,检查阻力。如双侧阻力对等且有力记为0分;如手术对侧阻力下降,记为1分。③将动物两前肢置一金属网上,观察肌张力。双侧肌张力对等且有力为0分;手术对侧前肢肌张力下降记为1分。④提鼠尾,动物有不停地向手术对侧旋转者,记为1分。根据以上标准评分,满分为4分,分数越高,动物的行为障碍越严重。
1.4.脑梗塞范围的评定方法
动物经行为评分后,断头取脑。去掉嗅球、小脑和低位脑干,剩余部分在4℃以下冠状切成5片。迅速将脑片置于TTC染液中(每5ml染液中含4%TTC 1.5ml,1M K2HPO4 0.1ml,其余加水至刻度),37℃避光温孵30分钟,取出后置于10%甲醛液中避光保存24h。经染色后非缺血区为玫瑰红色,梗塞区为白色。将白色组织仔细挖下称重,以梗塞组织重量占全脑重量及患侧脑重量的百分比作为脑梗塞范围(%)。
2.知母皂苷BII对大脑中动脉血栓形成大鼠脑组织含水量的影响
2.1.分组、给药及造模方法。同1。
2.2.脑组织含水量的测定方法
术后24h断头取脑,左右半脑分开,用滤纸吸干表面水分,分别称量左右脑湿重,105℃烘烤48h至恒重,精确称量干重,依据下式计算脑水含量。
脑水含量=(湿重-干重)/湿重×100%
3.统计学处理
实验数值以
x±s表示,结果用SPSS软件统计,组间比较,进行t检验。
二、结果
1.知母皂苷BII对大脑中动脉血栓形成大鼠神经症状和脑梗塞范围的影响
结果见表4-1。
表4-1知母皂苷BII对大脑中动脉血栓栓塞性大鼠神经症状及脑梗塞范围的影响(
x±s)
组别 |
剂量mg/kg |
n |
脑梗塞范围 |
神经症状评分 |
占全脑比 |
占患脑比 |
6小时 |
24小时 |
假手术组 | - | 12 |
0±0 |
0±0 |
0.08±0.29 |
0.17±0.39 |
模型组 | - | 12 |
4.58±1.59ΔΔ |
8.76±2.98ΔΔ |
2.73±1.01ΔΔ |
2.55±0.52ΔΔ |
喜得镇组 | 0.6 | 11 |
1.98±0.72** |
3.75±1.38** |
1.91±0.83* |
1.55±0.69** |
知母皂苷BII组 | 10 | 12 |
3.27±1.74 |
6.35±3.39 |
2.08±0.67 |
2.08±0.79 |
知母皂苷BII组 | 20 | 11 |
2.92±1.20* |
5.37±2.20* |
1.82±0.75* |
2.00±0.45* |
知母皂苷BII组 | 40 | 10 |
1.99±1.20** |
3.88±2.38** |
1.50±0.71** |
1.90±0.74* |
注:与空白组相比,ΔΔP<0.01;与模型组相比,*P<0.05,**P<0.01
结果表明,除假手术组外,MCAT模型组及各给药组动物均有不同程度的梗塞灶及偏瘫样症状。知母皂苷BII 20mg/kg、40mg/kg组能显著缩小模型动物的脑梗塞范围,改善神经症状(P<0.05,P<0.01)。
2.知母皂苷BII对大脑中动脉血栓形成大鼠脑组织含水量的影响
结果见表4-2。
表4-2知母皂苷BII对大脑中动脉血栓形成大鼠脑组织含水量的影响(
x±s)
组别 |
剂量(mg/kg) | n |
健侧脑含水量(%) |
患侧脑含水量(%) |
假手术组 |
- |
12 |
79.60±0.49 |
79.59±0.48 |
模型组 |
- |
12 |
79.54±0.80 |
81.12±0.90ΔΔ |
尼莫地平组 |
12 |
12 |
79.44±0.41 |
80.37±0.73* |
知母皂苷BII组 |
10 |
12 |
79.51±0.57 |
80.52±0.69 |
知母皂苷BII组 |
20 |
12 |
79.41±0.38 |
80.46±0.79 |
知母皂苷BII组 |
40 |
12 |
79.47±0.44 |
80.15±0.99* |
注:与空白组相比,ΔΔP<0.01;与模型组比较,*P<0.05
从上表可以看出,知母皂苷BII 40mg/kg可以明显降低模型大鼠患侧脑水含量,改善脑水肿(P<0.05)。
讨论与小结
大脑中动脉血栓模型是局灶性脑缺血的常用动物模型,它可以比较客观地模拟临床脑梗塞多发于大脑中动脉这一事实,易控制局部条件,复制成功率高,且与临床脑卒中发病过程类似,血栓部位固定。结果显示,术后6h、24h动物出现偏瘫样症状,脑血栓形成侧脑含水量明显增加,TTC染色可见明显的脑梗塞灶。知母皂苷BII 20mg/kg、40mg/kg组可以明显改善大鼠神经症状,缩小脑梗塞范围,与模型组相比有显著差异(P<0.05,P<0.01);知母皂苷BII 40mg/kg组可以明显减轻脑水肿程度,与模型组相比有显著差异(P<0.05)。这一结果提示该药物具有保护缺血性脑损伤的作用。
实施例2.
知母皂苷BII对急性血瘀模型大鼠血液流变学的影响
一、方法
1.分组及给药
实验动物按体重随机分为6组,即模型对照组、正常对照组、尼莫地平12mg/kg组、知母皂苷BII 10mg/kg、20mg/kg、40mg/kg组。动物连续灌胃给药五天,每日给药容积为5ml/kg。正常对照组和模型对照组灌服等容积的0.5%CMC溶液。
2.造模方法
根据毛腾敏[14]的方法,稍加改进。第五日给药后1小时,予以大鼠皮下注射肾上腺素0.8mg/kg两次,间隔4小时。并于首次注射肾上腺素后2小时,将大鼠浸泡于4℃冰水中5分钟后,取出。
3.全血粘度及血浆粘度测定
末次给药后1小时,大鼠腹腔注射10%水合氯醛(0.35g/kg)麻醉,颈总动脉采血,以1%肝素抗凝。取肝素抗凝血0.8ml用血液粘度仪进行检测,以高切(200S-1)、中切(30S-1)、低切(5S-1)及低切(1S-1)状态时测定的血液粘度表示全血粘度;另取抗凝血以3000rpm离心8分钟,其上清液为血浆,取0.8ml血浆用血液粘度仪测试100S-1时的血浆粘度。
4.红细胞聚集性和变形性测定
取肝素抗凝血40μl加红细胞变形液1ml混匀,取样0.8ml,用红细胞变形/聚集测试仪测试,以红细胞最大变形指数(MAXDI)和曲线下面积(SSS)表示红细胞变形性;另取抗凝血0.8ml,用红细胞变形/聚集测试仪测试,以红细胞最大聚集指数(MAXD)和曲线下面积(SS)表示红细胞聚集性。
5.统计学处理
实验数值以
x±s表示,结果用SPSS软件统计,组间比较,进行t检验。
二、结果
1.知母皂苷BII对急性血瘀模型大鼠全血粘度、血浆粘度的影响结果见表10-1。
表10-1知母皂苷BII对急性血瘀模型大鼠全血粘度
及血浆粘度的影响(
x±s)
组别 |
剂量mg/kg |
n |
全血粘度 |
血浆粘度(100S-1) |
200S-1 | 30S-1 | 5S-1 | 1S-1 |
空白组 |
- |
13 |
3.81±0.42 |
5.42±0.60 |
10.34±1.41 |
25.74±4.64 |
1.33±0.11 |
模型组 |
- |
14 |
5.05±0.74ΔΔ |
7.56±1.18ΔΔ |
15.52±3.28ΔΔ |
41.48±11.64ΔΔ |
1.53±0.11ΔΔ |
尼莫地平组 |
12 |
12 |
4.51±0.55* |
6.47±0.92* |
12.34±2.58** |
30.45±8.74* |
1.41±0.14* |
知母皂苷BH组 |
10 |
10 |
4.45±0.71 |
6.10±0.85** |
11.02±1.38** |
27.03±4.64** |
1.40±0.10** |
知母皂苷BII组 |
20 |
13 |
4.49±0.70 |
6.55±0.93* |
12.91±1.82* |
33.13±5.70* |
1.36±0.10** |
知母皂苷BII组 |
40 |
12 |
4.42±0.38* |
6.45±0.60** |
12.46±1.33** |
31.21±4.29** |
1.38±0.12** |
注:与空白组相比,ΔΔP<0.01;与模型组相比,*P<0.05,**P<0.01
结果显示,造模后24h,血瘀模型大鼠的全血粘度、血浆粘度明显升高,与正常对照组相比有明显差异(P<0.01);知母皂苷BII 10mg/kg、20mg/kg、40mg/kg组均可以明显降低模型大鼠高、中、低切变率下的全血粘度及血浆粘度(P<0.05,P<0.01)。
2.知母皂苷BII对急性血瘀模型大鼠红细胞聚集性和变形性的影响
结果见表10-2。
表10-2知母皂苷BII对急性血瘀模型大鼠红细胞聚集性和变形性的影响(
x±s)
组别 |
剂量(mg/kg) |
n |
红细胞聚集性 |
红细胞变形性 |
MAXD | SS | MAXDI | SSS |
空白组 | - |
13 |
0.52±0.13 |
94.97±25.97 |
0.71±0.03 |
365.02±20.48 |
模型组 |
- |
14 |
0.89±0.11ΔΔ |
176.52±19.74ΔΔ |
0.69±0.02Δ |
349.22±10.59Δ |
尼莫地平 |
12 |
12 |
0.80±0.09* |
160.38±16.50* |
0.70±0.03 |
353.92±15.83 |
知母皂苷BII组 |
10 |
10 |
0.94±0.14 |
186.67±28.85 |
0.72±0.05 |
363.88±19.58 |
知母皂苷BII组 |
20 |
13 |
0.81±0.26 |
163.04±50.23 |
0.71±0.05 |
363.97±27.87 |
知母皂苷BII组 |
40 |
12 |
0.76±0.14* |
152.78±28.11* |
0.73±0.03** |
374.26±15.82** |
注:与空白组相比,ΔP<0.05,ΔΔP<0.01;与模型组相比,*P<0.05,**P<0.01
结果显示,造模后24h,与空白组相比,血瘀模型大鼠红细胞聚集指数明显增加,变形指数明显降低(P<0.05,P<0.01);与模型大鼠相比,知母皂苷BII 40mg/kg组能明显升高模型大鼠的红细胞变形指数,降低红细胞聚集指数(P<0.05,P<0.01)。
三、讨论与小结
血液流变学是研究血液的流动性、聚集性、凝固性和血细胞变形性的一门科学。缺血性脑血管病患者存在全血比粘度、血浆比粘度、红细胞聚集指数及纤维蛋白原等多项血液流变学指标的改变。因而改善血液流变学,降低血液粘度、降低红细胞聚集性、提高红细胞变形性等对缺血性脑血管病的防治具有非常重要的作用。研究中采用大鼠皮下注射大剂量肾上腺素,模拟暴怒时机体状态,以冰水浸泡模拟寒邪侵袭,迅速复制出血液呈粘、浓、凝、聚状态的急性血瘀模型。从本实验结果来看,知母皂苷BII能明显抑制急性血瘀模型大鼠红细胞聚集性、提高红细胞变形性,明显降低急性血瘀大鼠高、中、低切变率下的全血粘度和血浆粘度,说明药物具有明显的改善血液流变学作用。
实施例3.
知母皂苷BII对脑缺血再灌注大鼠脑组织炎症因子的影响
以插线法制备脑缺血再灌注模型,通过ELISA法测定各组大鼠的IL-1β、TNF-α、IL-10、TGF-β含量,从而研究知母皂苷BII对脑缺血再灌模型大鼠炎症因子的保护作用。
一、方法
1.分组及给药
将大鼠按体重随机分为六组,即假手术组、模型组、尼莫地平组(12mg/kg)、知母皂苷BII.10mg/kg、40mg/kg组,药物均用0.5%CMC配制。各组动物在观察饲养两日后用于实验。先连续给药五天,每日给药容积为10ml/kg,其中假手术组和模型组灌服等量0.5%CMC,每日给药一次,于第五日晨给药一小时后进行手术造模。
2.造模方法
根据Koizum and Nagasawa的方法制备大脑中动脉阻塞(MCAO)模型。将大鼠以10%水合氯醛按0.35g/kg腹腔注射麻醉,仰卧位固定,局部皮毛消毒后手术。分离右颈总动脉(CCA)、右颈内动脉(ICA)及颈外动脉(ECA)并埋线备用,结扎ECA与CCA,用动脉夹夹闭ICA远心端后,迅速于ECA与ICA分叉处作一切口,从切口处插入一端加热成光滑球形尼龙线(直径为0.25mm,距球端2cm处作标记,栓线前端经石蜡处理后备用)。线插入ICA后,于入口处稍稍结扎尼龙线与入口处ICA段,然后松开夹闭ICA的动脉夹,继续插入尼龙线至稍有阻力后略回撤,至线插入深度为18.5±0.5mm左右,实现大脑中动脉阻塞而致脑缺血。再次结扎入口处,尼龙线外留约1cm,缝合肌肉皮肤,腹腔注射硫酸庆大霉素0.4ml/只。3h后轻轻提拉所留线头至有阻力,实现大脑中动脉再灌,则造模型完成。假手术组仅结扎右侧颈总动脉,不作切口,不插线。动物入选的标准:动物于缺血3h后出现对侧前肢倦曲或行走转圈或行走向对侧倾倒体征则纳入,动物无此体征或于3h后仍不清醒者剔除。
3.组织匀浆的制备
动物于缺血3h再灌21h后断头取脑,去掉嗅球、小脑和低位脑干,然后将剩余的右侧大脑半球在4℃下以生理盐水制成10%组织匀浆。
4.IL-1β、TNF-α、IL-10、TGF-β定量ELISA测定
(1)建立标准曲线:设标准孔8孔,每孔中各加入样品稀释液100ul,第一孔加标准品100ul,混匀后用加样器吸出100ul,移至第二孔。如此反复作对倍稀释至第七孔,最后,从第七孔中吸出100ul弃去,使之体积均为100ul。第八孔为空白对照。
(2)加样:待测品孔每孔各加入待测样品150ul。
(3)将反应板充分混匀后置37℃120分钟。
(4)洗板:用洗涤液将反应板充分洗涤4-6次,向滤纸上印干。
(5)每孔中加入第一抗体工作液50ul,置37℃60分钟。
(6)洗板:同前。
(7)每孔加酶标抗体工作液100ul,将反应板置37℃60分钟。
(8)洗板:同前。
(9)每孔加入底物工作液100ul,置37℃暗处反应5-10分钟。
(10)每孔加入1滴终止液混匀。
(11)在492nm处测吸光值。
5.结果计算
将所有OD值都减除空白值后再行计算,以标准品1000、500、250、125、62、31、16、0PG/ml之OD值在半对数纸上作图,画出标准曲线,再根据样品OD值在该曲线图上查出相应炎症因子的含量。
6.统计学处理
实验数值以
x±s表示,结果用SPSS软件统计,组间比较,进行t检验。
二、结果
知母皂苷BII对脑缺血再灌注大鼠炎症因子的影响
表 知母皂苷BII对缺血再灌大鼠IL-1β、TNF-α、IL-10、TGF-β含量的影响(
x±s)
组别 |
剂量mg/kg |
n |
IL-1β(Pg/ml) |
TNFα(Pg/ml) |
IL-10(Pg/ml) |
TGF-β(Pg/ml) |
假手术组 | - |
8 |
9.42±0.94 |
7.91±0.36 |
3.55±3.03 |
12.89±4.51 |
模型组 |
- |
8 |
10.95±0.74ΔΔ |
8.74±0.70ΔΔ |
16.75±3.45ΔΔ |
17.69±2.84Δ |
尼莫地平 |
12 |
8 |
9.01±0.81** |
7.92±0.56* |
4.98±3.54** |
12.01±2.54** |
知母皂苷BII组 |
10 |
8 |
9.70±0.30** |
8.44±0.62 |
14.49±11.78 |
12.70±3.57* |
知母皂苷BII组 |
40 |
8 |
7.98±0.80** |
7.65±0.61** |
11.19±5.16* |
10.30±3.79** |
注:与假手术组相比,ΔP<0.05,ΔΔP<0.01;
与模型组相比,*P<0.05,**P<0.01
实验结果表明,与假手术组相比,脑缺血再灌模型组大鼠脑组织中前炎症因子IL-1β、TNF-α的含量明显增高,保护性炎症因子IL-10、TGF-β的含量亦明显增高,且差别具有显著性意义;阳性药尼莫地平及知母皂苷BII 40mg/kg组均能明显降低诸炎症因子的含量,对脑缺血再灌大鼠的炎症反应具有明显的保护作用。