ラットにおける虚血・再灌流脳障害に対する安功仁王萬の神経保護効果と肝腎毒性

Neuroprotective Effects and Hepatorenal Toxicity of Angong Niuhuang Wan Against Ischemia-Reperfusion Brain Injury in Rats.

• Bun Tsoi
• Xingmiao Chen
• Chong Gao
• Songlin Wang
• Sau Chu Yuen
• Depo Yang
• Jiangang Shen

抄録

Angong Niuhuang Wan（AGNHW）は、脳卒中の治療に使用される伝統的な中国医学（TCM）の古典的な処方ですが、その有効性は確認されたままです。また、ヒ素や水銀を含む材料を使用しているため、AGNHWの適用には安全性に大きな懸念がある。本研究では，AGNHWの脳虚血再灌流障害に対する神経薬理作用を検討し，より良い使用のためにAGNHWの毒物学的効果を評価することを目的とする。雄性SDラットに中大脳動脈閉塞（MCAO）を2時間、再灌流を22時間行った。薬理作用を調べるためにAGNHW（257 mg/kg、1×AGNHW）を経口投与し、毒性試験には257、514、1,028 mg/kg（1×、2×、4×AGNHWに相当）を用いた。その結果、AGNHW投与はMCAOラット虚血性脳卒中モデルにおいて、梗塞サイズを縮小し、血液脳関門（BBB）を保護することが明らかになった。AGNHW投与は、虚血脳におけるbcl-2の発現を上昇させ、Bax、p47、誘導性一酸化窒素合成酵素（iNOS）、3-ニトロチロシン（3-NT）の発現を低下させ、マトリックスメタロプロテアーゼ-2（MMP-2）、MMP-9、予約タイトジャンクション蛋白質ゾニューラオクルーデンズ-1（ZO-1）、クラウディン-5の発現と活性を抑制した。これらの結果から、AGNHWの神経保護作用は、虚血脳の酸化的・窒素的ストレスを介したMMPの活性化を抑制し、タイトジャンクションタンパク質を保護する抗酸化作用と関連している可能性が示唆された。1×AGNHWを7日間投与しても、14日目には血中、肝臓、腎臓への水銀の蓄積は誘導されなかった。2×AGNHWと4×AGNHWを7日間投与した場合、腎臓の水銀濃度は上昇した。ヒ素については、1×AGNHWを7日間投与した場合、14日目の腎臓のヒ素濃度は上昇せず、肝臓と血液中のヒ素濃度が上昇した。2×AGNHW及び4×AGNHWを7日間投与した場合、肝臓及び血液中のヒ素濃度はさらに上昇した。体重、臓器指数、組織学的構造、腎・肝機能への影響はありませんでした。これらの結果から、1週間以内のAGNHWの短期投与は安全であり、脳虚血再灌流障害に対する神経保護効果があることが示唆された。

Angong Niuhuang Wan (AGNHW) is a classic prescription in traditional Chinese medicine (TCM) used for stroke treatment, but its efficacies remain to be confirmed. With its arsenic- and mercury-containing materials, the application of AGNHW raises great safety concerns. Herein, we aim to explore the neuropharmacological effects against cerebral ischemia-reperfusion injury and evaluate the toxicological effects of AGNHW for better use. Male SD rats were subjected to 2 h of middle cerebral artery occlusion (MCAO) and following 22 h of reperfusion. AGNHW (257 mg/kg, 1× AGNHW) were orally administered for pharmacological effects and 257, 514, and 1,028 mg/kg (equivalent to 1×, 2×, 4× AGNHW) were used for the toxicological study. The results revealed that AGNHW treatment reduced the infarct size and protected the blood-brain barrier (BBB) integrity in the MCAO rat ischemic stroke model. AGNHW treatment up-regulated bcl-2 expression and down-regulated the expressions of Bax, p47, inducible nitric oxide synthase (iNOS), and 3-nitrotyrosine (3-NT), and inhibited the expressions and activities of matrix metalloproteinase-2 (MMP-2), MMP-9, and reserved tight junction protein zonula occludens-1 (ZO-1) and claudin-5 in the ischemic brains. These results indicated that the neuroprotective mechanisms of AGNHW could be associated with its antioxidant properties by inhibiting oxidative/nitrative stress-mediated MMP activation and protecting tight junction proteins in the ischemic brains. Administration of 1× AGNHW for 7 days would not induce the accumulation of mercury in blood, liver, and kidney at day 14. Administration of 2× AGNHW and 4× AGNHW for 7 days increased the level of mercury in the kidney. For arsenic level, administration of 1× AGNHW for 7 days would increase the level of arsenic in the liver and blood without increase of arsenic in the kidney at day 14. Administration of 2× AGNHW and 4× AGNHW for 7 days would further increase the level of arsenic in the liver and blood. There is no influence on body weight, organ index, histological structures, and renal and liver functions. These results suggest that short-term treatment of AGNHW within 1 week should be safe and has neuroprotective effects against cerebral ischemia-reperfusion injury.