北京中医药大学东直门医院丨芪苈强心胶囊改善心衰大鼠认知障碍:调控血脑屏障功能为关键机制

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本研究以心衰合并认知障碍的临床问题为切入点,通过 LAD 结扎构建心梗诱导的心衰大鼠模型,将大鼠随机分为假手术、模型、芪苈强心胶囊(QLQX)、缬沙坦四组并给药 60 天,采用超声评估心功能、水迷宫检测认知、病理染色观察心肌和海马形态、ELISA 及染色定量相关因子、蛋白印迹检测通路及屏障相关蛋白,旨在探究 QLQX 对心衰大鼠认知障碍的保护作用及机制;结果证实 QLQX 可显著改善心衰大鼠心功能与认知功能,保护心肌和海马神经元结构,其机制为降低大鼠血清及海马 Ang II、AT1R、ROS 水平,抑制 NF-κB 通路激活,上调血脑屏障紧密连接蛋白 Claudin-5 和 Occludin 表达以维持血脑屏障完整性,同时调控 Aβ 转运蛋白 P-gP 和 RAGE,减少脑内 Aβ₄₂沉积,最终实现心脑双保护。

研究背景

慢性心衰是心血管疾病终末期表现,患者生存期延长后认知障碍并发症凸显,近半数住院心衰患者存在不同程度认知衰退且易进展为痴呆,心衰是阿尔茨海默病独立危险因素,脑低灌注无法完全解释该认知损伤,肾素 – 血管紧张素系统过度激活、血脑屏障损伤、脑内 Aβ 沉积为关键病理环节,芪苈强心胶囊可改善心衰且抑制 Ang II 过度生成,其对心衰相关认知障碍的作用及机制尚未明确。


研究方案

基于芪苈强心胶囊的抗心衰作用及心衰认知障碍的 Ang II-ROS-NF-κB – 血脑屏障病理轴,构建 LAD 结扎诱导的心衰大鼠模型,设置缬沙坦为阳性对照,通过 60 天给药干预,从心功能、认知行为、组织形态、分子水平多维度检测,结合 HPLC 质控芪苈强心胶囊质量,利用超声、水迷宫、病理染色、ELISA、蛋白印迹等技术,验证芪苈强心胶囊对心衰大鼠认知障碍的保护作用,并从 Ang II 调控、氧化应激、NF-κB 通路、血脑屏障完整性、Aβ 代谢等方面解析其分子机制。


研究结果

芪苈强心胶囊质控达标,其可显著改善心衰大鼠 LVEF、LVFS 等心功能指标,修复心肌结构损伤;缩短水迷宫逃避潜伏期、增加平台穿越次数,缓解认知障碍;减轻海马神经元损伤,降低海马 Aβ₄₂水平;显著降低血清及海马 Ang II、海马 AT1R 表达和 ROS 水平;抑制海马 NF-κB 磷酸化,下调 P-gP、上调 RAGE 表达,同时显著上调血脑屏障紧密连接蛋白 Claudin-5 和 Occludin 表达,缬沙坦虽有部分保护作用,但芪苈强心胶囊在降低海马 Ang II、改善海马神经元及 Aβ₄₂沉积方面效果更显著。

Fig 1:通过 HPLC 对芪苈强心胶囊进行质量检测,样本中黄芪甲苷含量符合《中国药典》2020 版标准,证实实验所用芪苈强心胶囊质量合格,为实验结果的可靠性奠定物质基础。

Fig 2:超声结果显示芪苈强心胶囊可提升心衰大鼠 EF、FS,血流动力学检测改善 LVSP,HE 染色显示其修复心衰大鼠心肌结构异常,证实芪苈强心胶囊能有效改善心衰大鼠的心功能并保护心肌组织形态。

Fig 3:水迷宫实验中,芪苈强心胶囊组大鼠逃避潜伏期显著短于模型组,游泳路径更具靶向性,平台穿越次数更多,证实芪苈强心胶囊可显著改善心衰大鼠的空间学习和记忆能力,缓解心衰诱导的认知障碍。

Fig 4:Nissl 染色显示芪苈强心胶囊增加心衰大鼠海马神经元数量、恢复尼氏体强度,电镜观察其改善海马神经元核形态和线粒体结构,ELISA 检测其降低海马 Aβ₄₂水平,证实芪苈强心胶囊能有效保护心衰大鼠的海马神经元,减少脑内 Aβ 沉积。

Fig 5:ELISA 证实芪苈强心胶囊降低心衰大鼠血清及海马 Ang II 水平,蛋白印迹显示其下调海马 AT1R 表达,DHE 染色表明其减少海马 ROS 生成,证实芪苈强心胶囊可抑制心衰大鼠的 Ang II-AT1R 通路激活,减轻海马氧化应激水平。

Fig 6:蛋白印迹结果显示芪苈强心胶囊抑制心衰大鼠海马 NF-κB 磷酸化,调控 Aβ 转运蛋白 P-gP 和 RAGE 表达,同时显著上调紧密连接蛋白 Claudin-5 和 Occludin,证实芪苈强心胶囊可通过抑制 NF-κB 通路,调控 Aβ 转运并维持血脑屏障完整性,这是其改善认知障碍的核心分子机制。


研究结论

本研究证实心衰大鼠存在明显认知障碍及海马神经元损伤、脑内 Aβ 沉积,其病理机制与 Ang II-AT1R 通路激活引发的 ROS 生成增加、NF-κB 通路活化、血脑屏障紧密连接蛋白下调、Aβ 转运紊乱密切相关;芪苈强心胶囊可实现心脑双保护,既改善心衰大鼠心功能,又通过降低 Ang II、抑制 ROS/NF-κB 通路、上调血脑屏障紧密连接蛋白、调控 Aβ 转运蛋白,维持血脑屏障完整性并减少 Aβ 沉积,缓解认知障碍,其作用机制与调控 Ang II-ROS-NF-κB – 血脑屏障病理轴相关,且在海马 Ang II 降低、Aβ₄₂清除方面效果优于缬沙坦,同时天然化合物调控肠脑轴的研究为芪苈强心胶囊的作用机制拓展了新思路;本研究存在局限性,未对血脑屏障通透性进行定量分析和超微结构观察,也未采用免疫荧光染色明确紧密连接蛋白在神经血管单元的空间分布,后续研究需补充这些功能验证和可视化实验,进一步完善芪苈强心胶囊调控血脑屏障的机制研究。


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