TWI565472B - 山竹組合物及其製備增進阿茲海默症患者學習能力與記憶的藥物及保健食品之用途 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種山竹組合物以及其用於製備增進阿茲海默症患者學習能力與記憶的藥物或保健食品之用途。
老年失智症是所有神經退化性疾病中為數最多的一種,其實為各種相似的神經退化性疾病的總稱,其中發生率最高的疾病就是阿茲海默症(Alzheimer’s disease)。目前全球約有2,400萬名阿茲海默症患者,且隨著老化人口增加,每年約增加460萬病例,世界衛生組織(WHO)預估到2040年將增至8,000萬人。阿茲海默症是一種發病進程緩慢、隨著時間不斷惡化的持續性神經功能障礙。最常見的早期症狀,是喪失短期記憶力。而之後隨著疾病的發展,症狀可能會包含:譫妄、易怒、具攻擊性、無法正常言語、容易迷路、情緒不穩定、
喪失生存動力、喪失長期記憶、難以自理和行為異常等。雖然疾病的進程因人而異,很難預測患者的預後,但一般而言,確定診斷後的平均餘命是三到九年。
阿茲海默症的成因至今仍未完全的明瞭,目前已知的阿茲海默症患者的腦部中的神經元細胞會出現斑塊(plaques)和神經纖維糾結(Neurofibrillary Tangles,簡稱NFTs)的現象,以及腦部中的Meynert氏基底核(nucleus basalis of Meynert)部退化,且神經傳導物質乙醯膽鹼(acetylcholine)減少。所謂神經纖維糾結(NFTs),是指在腦部病理解剖發現糾結的神經,其細胞型態嚴重變形,並且堆疊成團。目前已知神經纖維糾結的病徵應與Tau蛋白過磷酸化有關,其造成Tau蛋白的聚集,對細胞產生毒性,因而間接或直接造成神經細胞的損傷。
雖然有各式針對阿茲海默症的藥物發展,然阿茲海默氏症最大之困境在於並無單一有效治療方式。目前臨床上多數使用之小分子化合物,僅針對症狀治療,卻無法遏止疾病進程,因此尋求具有減緩記憶退化或甚至有助於遏止阿茲海默氏症進程之方法,乃當務之急。
鑒於上述缺失,本發明的目的在於提供一種組合物,以及其用於製備抑制阿茲海默症進程的藥物或保健食品的用途,特別是提供一種山竹與西洋蔘的組合物,並利用其製備用於在活體中抑制阿茲海默症進程的藥物或保健食品的用途,因而有效增進活體的學習及記憶力。
為達成上述目的,本發明提供一種山竹組合物,其包含山竹以及西洋蔘,其中山竹與西洋蔘之淨重比可為4:1至1:16,且該山竹為每公斤體重使用40至320mg,該西洋蔘為每公斤體重使用80至640mg。
較佳地,山竹可取自新鮮山竹、山竹乾、山竹粉末、冷凍山竹、或其任意組合。
較佳地,西洋蔘可取自新鮮西洋蔘、西洋蔘乾、西洋蔘粉末、冷凍西洋蔘、或其任意組合。
較佳地,山竹可為水萃取物、油萃取物、極性溶劑萃取物、非極性溶劑萃取物或其組合。
較佳地,西洋蔘可為水萃取物、油萃取物、極性溶劑萃取物、非極性溶劑萃取物或其組合。
較佳地,山竹組合物可為粉末狀、錠狀或液體狀。
為達成上述目的,本發明另提供一種山竹組合物用於製備增進阿茲海默症學習與記憶能力的藥物或保健食品之用途,其中組合物包含山竹及西洋蔘。
較佳地,山竹與西洋蔘之淨重比可為4:1至1:16,且該山竹每公斤體重使用可為4.5至35mg,該西洋蔘每公斤體重使用可為9至70mg。
承上述,山竹組合物可增加神經細胞之突起長度以及增加神經細胞存活率。
較佳地,藥物或保健食品之服用方式可包含口服、肌內注射、皮下注射或腦部給藥。
根據本發明提出的組合物用於製備增進阿茲海默症患者之學習與記憶的藥物或保健食品之用途,其組合物利用山竹與西洋蔘的結合,可具有下列優點:
(1)根據本發明的山竹組合物,利用山竹與西洋蔘的合併使用,相較於僅使用山竹或僅使用西洋蔘,均可降低阿茲海默症狀態的神經細胞的死亡率且增加神經突起的長度。
(2)根據本發明的山竹組合物,相較於僅使用山竹或僅使用西洋蔘,可大幅增加受試者的短期記憶以及提升受試者的長期記憶。
(3)根據本發明的山竹組合物,利用山竹與西洋蔘的合併使用,相較於僅使用山竹或僅使用西洋蔘,均可顯著提升受試者的學習能力。
第1圖顯示體外培養小鼠海馬迴初級神經細胞,分別以山竹及/或西洋蔘處理之結果。A部分顯示相對NeuN蛋白表現量,可用以判斷細胞存活率。B部分則顯示經處理後小鼠海馬迴初級神經細胞的神經突起長度結果。*表示與控制組比較;#表示與控制組或經WT/GFX之處理組別比較;&表示各與兩倍單一成分比較(#及&,p<0.05;**,##及&&,p<0.01;###及&&&,p<0.001)。
第2圖顯示動物實驗之流程與Y迷宮實驗結果。A部分顯示動物實驗之時序圖。B部分則顯示小鼠偶發性改變率結果。*表示與控制組(食鹽水/食鹽水)比較;#表示與STZ組(STZ/食鹽水)比較(*及#,p<0.05;###,p<0.001)。
第3圖顯示莫瑞氏水迷宮之分析結果。A部分為注射後第6天之小鼠游泳速度分析。B部分顯示為期4天訓練期的學習曲線:正常小鼠(●,F(3,39)=5.754;p=0.003);經注射鏈佐黴素至腦內的小鼠(○,F(3,39)=1.478;p=0.237);單獨給予西洋蔘之小鼠(△,F(3,43)=4.716;p=0.007)或單獨給予山竹之小鼠(▼,F(3,31)=6.619;p=0.002)、或是合併使用山竹與西洋蔘組合物之小鼠(■,F(3,31)
=7.090;p=0.001)。C部份則顯示注射後第6天之分析結果。D部分顯示注射第7天後小鼠穿越平台象限之次數結果。*表示與控制組(食鹽水/食鹽水)比較;#表示與STZ組(STZ/食鹽水)相比(*及#,p<0.05;##,p<0.01;###,p<0.001)。
本發明將藉由下列較佳實施例及其配合之圖式,作進一步之詳細說明。需注意的是,以下各實施例所揭示之實驗數據,係為便於解釋本案技術特徵,並非用以限制其可實施之態樣。
定義
術語「大約」或「大概」,當結合可測量的數值變數使用時,係指變數的指示值以及在指示值的實驗誤差內(例如,平均值的95%信賴區間(confidence interval))或在指示值之10%內的變數的所有值,從中取最大值。
「給藥」指物質對一受試者的引入,如山竹與西洋蔘組合物藉由至少包含經口、非經口(例如:皮下、肌內、經皮、皮內、腹膜內、眼內及靜脈內注射)的給藥方式予以一受試者。
「受試者」指需要或被認為潛在需要本發明的組合物的任何哺乳動物,其包含靈長類、齧齒類、寵物、實驗室試驗動物、眷養野生動物。舉例來說,此可包含,但不限於:猴子、人類、豬隻、牛、綿羊、山羊、馬科動物、小鼠、大鼠、天竺鼠、倉鼠、兔子、貓(felines)、犬(canines)。較佳地,受試者為小鼠或人類。
「賦形劑」係指山竹組合物中非山竹與西洋蔘組成的有效成分的任何成分。
材料與方法
實驗動物
小鼠:C57BL/6J品系,8週大的懷孕母鼠與公鼠(國家實驗動物中心,臺灣)。小鼠房的環境溫度為20-25℃,相對溼度為60%,日夜週期為12小時。所有實驗均於早上7點到下午7點進行。所有實驗過程均完全依照國立臺灣師範大學實驗動物照護及使用委員小組之規定進行。
小鼠海馬迴初級神經元培養及藥物處理
修正前人研究(Seibenhener and Wooten,2012)而建立小鼠海馬迴初級神經元培養的方法:將C57BL/6J品系之懷孕母鼠予以斷頸後取出16-18天大的胚胎,將其海馬迴組織取出後於37℃下使用0.05%的胰蛋白酶(trypsin)消化分解15分鐘。在塗有Poly-L-lysine(100μg/ml)之24孔或6孔盤培養皿之每個孔種入3×104個細胞;培養液之成分:Neurobasal培養基®(GibcoTM;ThermoFisher Scientific,USA),另添加補充2%的B-27®添加劑(GibcoTM;ThermoFisher Scientific,USA)、0.5mM的麩醯胺(glutamine)(GibcoTM;ThermoFisher Scientific,USA)、25μM的麩肢酸鹽(Sigma-Aldrich,USA)、20單元/ml的青黴素/鏈黴素(GibcoTM;ThermoFisher Scientific,USA)、1mM的HEPES(4-(2-羥乙基)-1-哌嗪乙磺酸(4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid))(Sigma-Aldrich)、以及1%的熱去活馬血清(Donor Horse Serum,heat inactivated,(GibcoTM;ThermoFisher Scientific,USA))。初級小鼠海馬迴神經元均培養於37℃、CO2濃度5%的培養箱內。在培養第1、4及7天時,更新一半的培養液(不含馬血清)。另為了減少星型膠細胞數量而使神經元之純度有所增加,於培養第4天及第7天時加入2μM的胞嘧啶阿拉伯醣(cytosine arabinoside;Sigma-Aldrich)。於培養第9天時,細胞同時
接受不同劑量的山竹、西洋蔘,以及10nM的Wortmannin(WT)/GF-109203X(GFX)(下文簡稱為WT/GFX)或DMSO,另培養1小時。
免疫螢光染色分析
小鼠海馬迴初級神經元經培養後,經過10nM的WT/GFX或其溶劑DMSO處理1小時後,將細胞用4%的三聚甲醛(paraformaldehyde)(Sigma-Aldrich)固定30分鐘,之後用PBST洗滌三次,每次10分鐘以去除殘餘的三聚甲醛。接著使用10%的胎牛血清(FBS)破壞其非專一性反應2小時後,加入NeuN蛋白質(1:1000;Millipore,USA)與MAP2蛋白質(1:1000;Millipore,USA)之一抗於4℃反應16小時,接著將二抗於37℃反應2小時。最後透過4',6-二胺基-2-苯基吲哚(4',6-diamino-2-phenylindole,DAPI;Sigma-Aldrich,USA)將神經元細胞核染色後,使用高通量顯微影像分析系統與MetaXpress®分析軟體(Molecular Devices,USA)來分析神經元與神經突起長度等數值。
山竹組合物製備
發明人分別將山竹全果以及西洋蔘,冷凍乾燥處理之後,脫去水分並研磨至粉末狀。山竹(Garcinia mangostana)可取自於,例如但不限於,新鮮山竹、山竹乾、山竹粉末、冷凍山竹、或其組合。較佳地,本發明之山竹係取自新鮮山竹。西洋蔘(Panax quinquefolius L.)可取自於,例如但不限於:新鮮西洋蔘、西洋蔘乾、西洋蔘粉末、冷凍西洋蔘、或其組合。較佳地,本發明之西洋蔘係來自新鮮西洋蔘。接著將粉末狀之山竹以及西洋蔘以4:1至1:16之淨重比例混合,較佳地,係以1:2之淨重比混合。
另一方面,本發明之山竹組合物可進一步包含山竹萃取物以及西洋蔘萃取物。山竹萃取物及西洋蔘萃取物係可藉由所屬技術領域具習
知之萃取方法而得。萃取方法可為,舉例但不限於,水蒸餾法、非極性溶劑萃取、極性溶劑萃取或二氧化碳萃取。非極性溶劑萃取係利用非極性溶劑例如石油醚、甲苯等;極性溶劑萃取係利用乙醇、丙醇等。本發明的山竹萃取物與西洋蔘萃取物係利用水萃取法取得,以避免對人體有害之溶劑殘留,然本發明並不限於此。此外,山竹萃取物與西洋蔘萃取物之淨重比可為4:1至1:16,較佳地可為1:2。
活體實驗及藥物處理
經由立體定位方式注射3μl(3mg/kg)的鏈佐黴素(streptozotocin,STZ,其為一種破壞胰島β細胞,並會造成胰島素抗性之藥物)進入小鼠側腦室,以建立偶發型阿茲海默症(sporadic Alzheimer’s disease)的非基因轉殖動物模式系統(non-transgenic mouse model,icv-STZ)。具有阿茲海默症之小鼠共分五組,每組16隻,分別以山竹及/或西洋蔘處理具阿茲海默症之小鼠並觀察其結果。持續給予四周後進行一系列行為評估,最後犧牲小鼠進行病理分析。其五組分別如下表1:
行為評估:Y迷宮活動力測試
利用白色壓克力製成的三臂(長35公分、寬5公分與高20公分)Y迷宮行為工具模組,利用小鼠生性喜歡探索新環境之特性,測量小鼠之短期空間記憶。將小鼠放在Y迷宮三臂之中間,而後給予小鼠自由探索時間計時8分鐘,小鼠的四肢要完全踏進入三臂其中一臂才能計算一次。計算方式:小鼠偶發性改變率=無重複進入三臂的次數*100/(總共進入各臂的次數-2)。
行為評估:水迷宮記憶測試
莫瑞式(MWN)水迷宮測試係指在一廣大之水池某處放置一平台,來針對小鼠的空間學習與記憶的能力之測試方法。小鼠厭惡處於水中的狀態,同時游泳對於老鼠來說十分消耗體力,因此小鼠會本能地尋找水中可以休息的場所(平台)。尋找平台的行為涉及到大腦複雜的記憶過程,其包括(1)收集與空間定位有關的視覺訊息(如四方形、圓形與三角形等形狀資訊),以及(2)對這些訊息進行處理、整理、記憶、穩固以及回憶記憶之功能。將小鼠置於充滿乳白色無毒廣告顏料(為使水不透光而遮掩平台,讓小鼠無法事先知悉平台的位置)的水池,讓其探索位於水面下的平台(固定在某一象限內)。本訓練區分幾種階段:1.探索階段:其將小鼠置於水中歷時1分鐘,若小鼠無法在時間之內找到平台,則抓取小鼠使其站立於平台上20秒,再將小鼠置於一乾燥處休息以待下次實驗。2.驗收階段:將小鼠由四個特定的位置分次放入水迷宮,以試驗其是否能順利找到平台。每天訓練四次,持續四天,(每隻老鼠均有16次訓練)。四天訓練完後進行測量小鼠獲得之學習能力:與訓練間隔24小時後,將平台移走,此次讓小鼠在游泳池內自由游泳1分鐘測量小鼠是否還記得平台所在之位置(長期空間記憶測試)。游泳路徑透過CCD攝影後再經由影像追蹤系統(EthoVision-XT)進行分析。
統計
所有資料使用SPSS 15.0版本進行單因子變異數分析與事後比較檢定(LSD)。
實施例
為了評估山竹(Garcinia mangostana)與西洋蔘(Panax quinquefolius L.)之組合效果是否對緩解阿茲海默氏症具有功效,我們以活體細胞與動物作體外及體內檢測。
體外(in vitro)實驗
經WT/GFX處理之擬阿茲海默症細胞
為了瞭解山竹與西洋蔘在阿茲海默症神經細胞中的功效,首先利用神經母細胞瘤細胞株SH-SY5Y測得山竹(GM)與西洋蔘(PQ)之細胞半致死劑量(IC50)分別為10.0mg/ml及20.0mg/ml。體外培養小鼠海馬迴初級神經細胞,並在培養第9天時以WT/GFX處理,使得Tau蛋白過度磷酸化,進而可使細胞模擬處在阿茲海默症之狀態。接著給予培養的細胞1/2000至1/250的細胞半致死劑量(IC50劑量)亦即5至40μg/ml)的山竹(GM)、或/以及1/2000-1/250的細胞半致死劑量(IC50劑量)亦即10至80μg/ml的西洋蔘(PQ)。發明人將各IC50劑量之山竹與西洋蔘排列組合施用於體外培養的小鼠海馬迴初級神經細胞做測試,發現不論何種比例,只要將山竹與西洋蔘併用,便具有比起單獨使用要佳的效果。山竹與西洋蔘的比例可為,但不限於,4:1(40μg/ml:10μg/ml)、1:1(40μg/ml:40μg/ml)、2:1(40μg/ml:20μg/ml)、1:1(10μg/ml:10μg/ml)以及1:2等。在眾多比例的組合中,發明人進一步將山竹與西洋蔘以1比2之比值,對小鼠海馬迴初級神經細胞測試,其劑量如表2所示:
結果請參閱第1圖,從第1圖(A)部分之相對NeuN蛋白表現細胞之數量結果可看出,不論是添加1/2000、1/1000、1/500或是1/250的山竹或西洋蔘的IC50劑量,神經細胞的存活率均增加。此外,將山竹與西洋蔘合併(GM+PQ)使用之後,可得到更佳的增進細胞存活率之效果(#及&,p<0.05;**,##及&&,p<0.01;###及&&&,p<0.001)。另外,第1圖(B)部分,其顯示經處理後小鼠海馬迴初級神經細胞的神經元長度結果。從其結果看出,單獨施以山竹或西洋蔘降低神經突起長度、然而山竹與西洋蔘合併使用之後提升神經突起長度,顯見合併使用之效果較單獨施用之效果為佳。由此可知,本發明提出山竹與西洋蔘兩者對於修復阿茲海默症細胞之加乘效果。
體內(in vivo)實驗
根據上述體外實驗,發明人已初步得出將山竹與西洋蔘合併使用於阿茲海默症細胞培養基中可改善其神經元修復狀況,因而發明人欲進一步將其施用於小鼠活體中,以測試是否本發明提出之組合物可改善阿茲海默症之學習能力及記憶。
請參閱第2圖,其為動物實驗之流程與Y迷宮實驗結果。A部分為動物實驗之時序圖,發明人將購自動物中心之C57B/6品系(B6)小鼠於實驗環境適應6天後,在第7天將鏈佐黴素(STZ)注射至小鼠單側(左)側腦室中以建立偶發型阿茲海默氏症動物模式(注射食鹽水以作為控制組)。接著每天以管餵方式給予每公斤小鼠淨重40mg(無水)的山竹(GM,40mg/kg)、每公斤小鼠淨重80mg的西洋蔘(PQ,80mg/kg)、山竹(GM,40mg/kg)結合西洋蔘(PQ,80mg/kg)共4週。如此直到第26天進行Y字迷宮分析,第28-34天進行莫瑞氏水迷宮(MWM)分析,第35天將小鼠犧牲以觀察病理現象。
繼續參閱第2圖,從第2圖B部分的小鼠偶發性改變率結果可看出,當鏈佐黴素注射至小鼠腦內所建立之偶發型阿茲海默氏症,會造成小鼠的短期記憶損傷,然而當給予山竹及/或西洋蔘可恢復小鼠的短期記憶,且特別是當山竹與西洋蔘合併施用後,可顯著恢復小鼠的短期記憶。
接著進行莫瑞式水迷宮實驗。將經處理之小鼠置於充滿乳白色無毒廣告顏料(為以使水不透光而遮掩平台,讓小鼠無法事先知悉平台的位置)的水池中,讓其探索位於水面下的平台(固定在某一象限內)。第3圖顯示莫瑞氏水迷宮(MWM)之分析結果。A部分為小鼠游泳速度分析,這表示不同組別小鼠在水迷宮的游泳速度相當,無先天體力的差別。B部分為4天訓練期(training trial)的學習曲線,從其可看出,正常小鼠注射食鹽水到腦中,不會影響其學習能力,呈現有效的學習曲線(●);當注射鏈佐黴素(STZ)至小鼠腦中,使其學習能力下降,無法呈現有效的學習曲線(○);當單獨使用西洋蔘(△)或山竹(▼)給予小鼠、以及合併使用西洋蔘與山竹(山竹,均可恢復有效的學習曲線。接著,經過訓練期後,在第6天對小鼠進行長期記憶的驗收,可看到與正常小鼠(注射食鹽水)相
比較,注射鏈佐黴素至小鼠腦內會顯著地傷害長期記憶,而山竹與西洋蔘同時施用則可增加其停留在平台所在的象限內的時間。這意味著,透過合併使用山竹與西洋蔘,可恢復小鼠因阿茲海默症損傷的長期記憶力。
發明人另以特定範圍之山竹以及西洋蔘,以各種重量的比例組合,同樣以管餵方式施予小鼠,實驗的山竹量為小鼠的每公斤體重使用40至320mg,西洋蔘量為小鼠的每公斤體重使用80至640mg。詳細組合如下列表3所示,將山竹及/或西洋蔘管餵方式給予小鼠共4周,重複如上述的記憶及學習能力測試。結果均發現,將山竹與西洋蔘合併使用於呈現阿茲海默症病症的小鼠,均可部分恢復小鼠損傷的記憶能力。詳細實驗流程請參閱上述,於此不在贅述。
本發明提出的山竹組合物,如若於人體施用時,須根據基礎代謝率的差異,換算成適合人體施用之重量。故而本發明的山竹組合物中,將原施
以小鼠的重量均除以9,係為適於人體之使用量。人的每公斤體重使用山竹4.4至35.5mg;西洋蔘則是人的每公斤體重使用8.9至71mg。
承上所述,本發明提供的山竹組合物,其透過山竹與西洋蔘的組合,經過體外及活體測試,均可有效降低阿茲海默症狀態的神經細胞的死亡率且增加神經突起的長度、亦可大幅增加受試者的短期記憶以及提升受試者的長期記憶以及顯著提升受試者的學習能力。
綜上所述,雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾。因此,本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (10)
- 一種山竹組合物,其包含山竹以及西洋蔘,其中該山竹與該西洋蔘之淨重比為4:1至1:16,且該山竹每公斤體重使用4.5至35mg,該西洋蔘每公斤體重使用9至70mg。
- 如申請專利範圍第1項所述之山竹組合物,其中該山竹係取自新鮮山竹、山竹乾、山竹粉末、冷凍山竹、或其任意組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之山竹組合物,其中該西洋蔘係取自新鮮西洋蔘、西洋蔘乾、西洋蔘粉末、冷凍西洋蔘、或其任意組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之山竹組合物,其中該山竹係為水萃取物、油萃取物、極性溶劑萃取物、非極性溶劑萃取物或其組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之山竹組合物,其中該西洋蔘係為水萃取物、油萃取物、極性溶劑萃取物、非極性溶劑萃取物或其組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之山竹組合物,其中該山竹組合物係為粉末狀、錠狀或液體狀。
- 一種山竹組合物用於製備增進阿茲海默症患者學習能力與記憶的藥物或保健食品之用途,其中該山竹組合物包含山竹及西洋蔘。
- 如申請專利範圍第7項所述之用途,其中該山竹與該西洋蔘之淨重比為4:1至1:16,且該山竹每公斤體重使用4.5至35mg,該西洋蔘每公斤體重使用9至70mg。
- 如申請專利範圍第7項所述之用途,其中該山竹組合物係增加 神經細胞之突起長度以及增加神經細胞存活率。
- 如申請專利範圍第7項所述之用途,其中該藥物或保健食品之服用方式係包含口服、肌內注射、皮下注射或腦部給藥。
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