Investigating the therapeutic effects of encapsulated N-butylidenephthalide with F127 polymer on the disease progress of Down's syndrome mice

唐氏症是由第21對染色體部分易位或完全三倍體引起的疾病，為智力障礙常見的遺傳形式，其特徵除了在臉部外觀與肢體上的特徵之外，隨著年齡的增長，第21對異常複製的染色體也大大的增加唐氏症患者罹患類似早發性阿茲海默症的風險。以高分子物質F127包覆當歸的主成分N-butylidenephthalide (F127-Bp)，可降低Bp細胞毒性，並在老化促進小鼠SAMP8管餵 200 mg/kg F127-Bp藥物十九週的實驗中發現，能改善空間學習與記憶能力。在本研究中，我們進一步使用唐氏症疾病模式小鼠，測試F127-Bp的效能。此小鼠與正常小鼠相比其APP基因拷貝數接近1.5倍，也證實會產生學習記憶缺陷。我們以管餵的方式每天餵食200 mg/kg的劑量，探討F127-Bp藥物是否能改善唐氏症小鼠阿茲海默症的病徵。實驗共分成正常對照組、疾病對照組和Bp治療組等三組，並從小鼠三月齡開始管餵藥物。我們利用莫里斯水迷宮及巴恩斯迷宮測試小鼠空間學習記憶能力。管餵5個月後發現疾病對照組與Bp治療組在水迷宮的測試中，不管是在尋找平台的時間與距離上都有顯著差異，而在巴恩斯迷宮上也有相同的趨勢。使用旋轉滾輪跑步儀及抓力測試輔佐測試，結果顯示兩組在運動協調能力上沒有顯著差異，顯示小鼠在體能上並不會影響其他的行為測試。在組織切片染色結果上，管餵Bp藥物與疾病對照組相比，海馬迴中星狀神經膠細胞數量有增加的現象，且澱粉樣蛋白β含量減少與降低Tau蛋白過度磷酸化。綜合以上結果顯示，F127-Bp化合物在減緩唐氏症之類阿茲海默症的病徵上可能具有效果。Down's syndrome (DS), caused by the duplication of chromosome 21, is the most common hereditary genetic disease of intellectual disability. Except face and morphological abnormality, DS patients suffer with Alzheimer's disease (AD)-like mental retardation and dementia at their young age. Our previous evidence indicates that F127-encapsulating can reduce the cytotoxicity of N-butylidenephthalide (Bp), one of the main components of Angelica sinensis. Feeding F127-coated Bp at the dosage of 200 mg/kg for nineteen weeks showed the attenuation of memory/learning disabilities in SAMP8 mice. In this study, we used the mice model of DS to further evaluate the therapeutic effect of F127-Bp (200 mg/kg) on DS-like dementia for five months. We found that F127-Bp treatment significantly enhance the learning performance, determined by the Morris Water Maze and Barnes Maze test. This learning improvement was not caused by the motor advantage, evidenced by the similar scores of Rotarod and grip test between the non-treated and treated DS mice. Immunohistochemistry staining further demonstrated that F127-Bp treatment increased the number of astrocytes in the hippocampus, accompanied with the reduced Aβ content and hyperphosphorylation of Tau protein, the two hallmark of AD cytopathology. These results strongly indicated that F127-Bp compound is a potential drug for attenuating the mental retardation of Down's syndrome patients.致謝 i 中文摘要 ii Abstract iii 目錄 iv 圖目錄 vi 表目錄 viii 一、前言 1 (一) 阿茲海默症與唐氏症 1 1.阿茲海默症與唐氏症介紹 1 2.唐氏症---阿茲海默症的致病機制 3 3.阿茲海默症的治療方式 7 (二) Pluronic F127包覆正丁烯基苯酞(N-butylidenephthalide) 8 1.正丁烯基苯酞(N-butylidenephthalide, Bp) 8 2. Pluronic F127 10 (三) 唐氏症小鼠(Down's syndrome mice) 10 二、研究動機與目的 12 三、材料與方法 13 (一) 唐氏症小鼠動物實驗模式 13 (二) 實驗流程 13 (三) 動物學習記憶能力測試 14 (四) 動物組織灌流、固定與包埋 16 (五) 免疫組織染色 17 (六) 化學染色 17 (七) Aβ1-40 含量分析 18 (八) 活性氧物質檢測 19 (九) 發炎反應檢測 20 (十) 統計分析 21 四、結果 22 (一) 唐氏症小鼠水迷宮初步篩選及分組 22 (二) 管餵藥物後小鼠體重變化 22 (三) 小鼠的學習及記憶能力 23 1.巴恩斯迷宮 23 2.莫里斯水迷宮 23 (四) B6對照組與唐氏症小鼠運動協調能力 25 1.旋轉滾輪跑步測試 25 2.抓力測試 25 (五) 小鼠血液中發炎因子、抗氧化酶及活性氧化物的含量 25 1.發炎因子IL-1β及TNFα的含量 25 2.CAT、SOD活性及ROS含量 26 (六) 小鼠海馬迴中Aβ1-40的含量 27 (七) 免疫組織染色 27 五、討論 30 六、參考文獻 33 七、圖表 3