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【摘 要】:目的:观察玉竹提取物对D-半乳糖(D-gal)衰老模型小鼠学习记忆能力及抗氧化能力的影响;方法:5%D-gal皮下注射建立衰老小鼠模型,同时灌胃给予玉竹提取物(extract of Polygonatum odoratum,E-PAOA),正常对照组和模型组给予等体积生理盐水。用Morris水迷宫实验检测小鼠的学习记忆能力,生化法检测小鼠脑组织超氧化物歧化酶SOD活力及丙二醛MDA含量;结果:与正常对照组相比,模型组小鼠学习记忆能力降低,脑组织SOD活力下降,MDA含量增加。灌胃给予E-PAOA后,小鼠上述变化明显改善;结论:E-PAOA可改善D-gal衰老模型小鼠的学习记忆能力,具有促进智力和延缓衰老的作用,其机制可能E-PAOA与具有抗氧化能力有关。
【关键词】:玉竹提取物;D-半乳糖;学习记忆
【中图分类号】R284.2【文献标识码】 B【文章编号】1007-8517(2009)01-0006-02
Effects ofextract of Polygonatum odoratum on learning and memory function of aging miceinduced by D-galactose
Abstract:Objective: To observe effects of the extract of Polygonatum odoratum (E-PAOA)on learning and memory function and anti-oxidative ability of aging model mice induced by D-galactose. Methods: Senile model mice were established by D-galactose hypodermic injection for 8 weeks. E-PAOA had been administered to three therapy groups. All the mice of different groups were tested with Morris water maze. Then the mice were killed and biochemically assayed of superoxide dismutase SOD and malondialdehyde MDA in the brain. Results: The model mice showed worse ability in learning and memory in comparison with control mice. TheSOD activity in the brain decreased and the MDA content increased in model rats in comparison with control. E-PAOA significantly improved the changesmentioned above. Conclusion E-PAOA improved the learning and memory dysfunction in aging model mice by modulation of the anti-oxidative ability.
Key words: the extract of Polygonatum odoratum;D-galactose; learning and memory;
阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)是老年人常见的一种慢性进行性神经系统退行性疾病[1]。D-半乳糖 (D-galactose,D-gal)模型作为衰老模型之一,已被证实与人类自然衰老有类似的生化改变、细胞的退行性变、动物记忆巩固障碍和再现障碍[2]等。玉竹(Polygonatum odoratum MilI Druce PO )为百合科黄精属植物,味甘平,性微寒,具有滋阴润燥,养胃生津之功,现代药理学研究发现,玉竹中含有甾体皂甙、黄酮、多糖、生物碱、强心甙等多种成分[3]。本实验采用连续8周皮下注射D-gal的方法建立衰老小鼠模型,观察玉竹提取物对其学习记忆及抗氧化能力的影响并探讨其作用机制,为玉竹用于抗衰老和防治 AD提供实验依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 实验动物:昆明种小鼠,雌性,体重(222g),为本学院自己饲养。
1.1.2 药品、试剂和实验仪器
玉竹,购于吉首市药品公司,取玉竹加适量水煮沸1h,重复煎煮3次,滤液合并后浓缩成每1ml相当于0.5g生药的液体,将浓缩液置4℃冰箱备用;D-半乳糖,购自simga公司,超氧化物歧化酶(superoxode dismutase,SOD)试剂盒和丙二醛(malondialehyde,MDA)试剂盒(南京建成生物工程研究所),Morris水迷宫实验系统,分析天平(北京光学仪器厂),723分光光度计(上海第三分析仪器厂)。
1.2 方法
1.2.1 造模、分组与给药:将合格的50只小鼠随机分为5组,每组10只,正常对照组(生理盐水10ml/kg),模型组(生理盐水10ml/kg),玉竹提取物高(5g/kg)、中(2.5g/kg)、低(1g/kg)剂量组。除正常对照组外,其余各组均采用皮下注射5%D-gal 0.5ml造模[4],同时按上述剂量灌胃给药,每天一次,连续八周。
1.2.2 Morris水迷宫实验
Morris水迷宫的组成包括直径120cm的圆形水池,水温保持25±1℃,水池壁上标有东南西北四个入水点,每只动物每天训练4次,在每天上午10:00至下午5:00间进行。每天将小鼠从不同入水点背对站台放入水池,并记录小鼠自入水到找到站台所需的时间,称为潜伏期。找到后在平台上保持15秒,如1分钟内找不到,引导到平台上,保持15秒。连续训练4天。第五天进行行为测试。实验开始将站台的位置转移到另一个象限中进行站台迁移试验。记录潜伏期。然后把站台去掉,记录2分钟内小鼠穿越站台位点的次数,记为穿越次数。
1.2.4 脑组织生化指标检测
将小鼠断头取脑,用匀浆器制备匀浆,每克组织加9 mL冰生理盐水,将制备好的匀浆置于-80℃超低温冰箱中保存备用,以上制备匀浆的过程均在0℃进行。测定小鼠脑组织SOD活性及MDA含量。
1.2.5 统计学处理:实验数据以x±s表示,结果采用SPSS 12.0统计软件统计,组间比较采用单因素方差分析处理。
2 结果
2.1 对小鼠学习记忆的影响
小鼠对D-gal皮下注射8周后模型组的逃避潜伏期延长,穿越次数减少,与正常对照组有显著差异(P<0.01,P<0.01)。小鼠给予玉竹提取物灌胃后可改善以上症状,逃避潜伏期缩短,穿越次数增加(P<0.01,P<0.01)。
2.2 对小鼠脑组织生化指标的影响
模型组小鼠脑组织中的SOD活性下降,MDA含量升高,与正常对照组有显著性差异(P<0.01),玉竹提取物中、高剂量组灌胃给药后小鼠脑组织中SOD活性升高,MDA含量降低,与模型组有显著性差异(P<0.01),低剂量组灌胃给药后小鼠脑组织中SOD活性虽有所升高,MDA含量降低,但与模型组相比无显著性差异(P>0.05)。
3 讨论
观察AD模型及治疗效果的重要指标之一就是对学习记忆的影响,本实验检测结果显示,模型组小鼠的学习记忆能力明显下降,证明造模成功,灌胃E-PAOA后,上述症状减轻,研究结果表明玉竹有一定的抗衰老作用。AD的发生发展与氧化应激有密切关系,长期连续给动物注射半乳糖,可以使机体细胞内半乳糖浓度增高,引起细胞肿胀,代谢紊乱,并破坏和消耗机体的防御能力,使自由基脂质过氧化反应加剧,产生过量的超氧阴离子自由基,导致细胞膜的脂质过氧化,从而破坏了细胞膜,造成细胞的损害,最终引细胞的死亡起。脑的生物学特征是耗氧量大,活性氧消除系统水平较低,不饱和脂类含量高,以及活性氧产生的途径多于其他系统或器官,大脑是活性氧优先攻击的靶器官[5]。研究发现自由基含量与自由基引发的脂质过氧化作用及生成的过氧化脂质均随年龄增加而增加[6],同时抗氧化酶及非酶抗氧化剂如维生素E、谷胱甘肽等活性逐渐降低,导致自由基反应增强而诱发过多有毒性的过氧化物堆积诱发衰老[7]。本实验结果显示,进入脑组织后,能使SOD显著提高,自由基浓度显著减少至接近正常水平,从而有效地阻止和抑制自由基反应和脂质过氧化反应,保障脑神经细胞免受自由基的攻击,使神经元的线粒体避免受到毒性物质的损害,保护了脑细胞的功能。
参考文献
[1]金其煌,张学军. 乙酰胆碱酯酶AChE与β淀粉样肽(Aβ)的相互关系[J]. 生命科学,2004,161:11-15.
[2]张丹,王亚芳,张建军.藏药旺拉提取物CE对亚急性衰老小鼠学习记忆及抗氧化能力的影响[J].中国新药杂志,2005,14.(11):1301-1304
[3]晏春耕,曹瑞芳.玉竹的研究进展与开发利用[J].中国现代中药,2007,9(4):33-37.
[4]包金风,李锦明,包金云,等. 脑力智宝对D-半乳糖所致亚急性衰老小鼠的作用[J].中药药理与临床, 2004,20(2):29-31.
[5]李文彬,韦丰,范明,等.半乳糖在小鼠上诱导的拟脑老化效应 中国药理学与毒理学杂志,1995,9(2):93-95
[6]刘吉生,自由基与衰老[M]..国外医学老年分册,1984,11(4):147.
[7]师绣章.自由基导致衰老与抗自由基防老的研究[J].中华老年医学杂志,1985,42:122.
(收稿日期:2008.10.5)
【关键词】:玉竹提取物;D-半乳糖;学习记忆
【中图分类号】R284.2【文献标识码】 B【文章编号】1007-8517(2009)01-0006-02
Effects ofextract of Polygonatum odoratum on learning and memory function of aging miceinduced by D-galactose
Abstract:Objective: To observe effects of the extract of Polygonatum odoratum (E-PAOA)on learning and memory function and anti-oxidative ability of aging model mice induced by D-galactose. Methods: Senile model mice were established by D-galactose hypodermic injection for 8 weeks. E-PAOA had been administered to three therapy groups. All the mice of different groups were tested with Morris water maze. Then the mice were killed and biochemically assayed of superoxide dismutase SOD and malondialdehyde MDA in the brain. Results: The model mice showed worse ability in learning and memory in comparison with control mice. TheSOD activity in the brain decreased and the MDA content increased in model rats in comparison with control. E-PAOA significantly improved the changesmentioned above. Conclusion E-PAOA improved the learning and memory dysfunction in aging model mice by modulation of the anti-oxidative ability.
Key words: the extract of Polygonatum odoratum;D-galactose; learning and memory;
阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)是老年人常见的一种慢性进行性神经系统退行性疾病[1]。D-半乳糖 (D-galactose,D-gal)模型作为衰老模型之一,已被证实与人类自然衰老有类似的生化改变、细胞的退行性变、动物记忆巩固障碍和再现障碍[2]等。玉竹(Polygonatum odoratum MilI Druce PO )为百合科黄精属植物,味甘平,性微寒,具有滋阴润燥,养胃生津之功,现代药理学研究发现,玉竹中含有甾体皂甙、黄酮、多糖、生物碱、强心甙等多种成分[3]。本实验采用连续8周皮下注射D-gal的方法建立衰老小鼠模型,观察玉竹提取物对其学习记忆及抗氧化能力的影响并探讨其作用机制,为玉竹用于抗衰老和防治 AD提供实验依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 实验动物:昆明种小鼠,雌性,体重(222g),为本学院自己饲养。
1.1.2 药品、试剂和实验仪器
玉竹,购于吉首市药品公司,取玉竹加适量水煮沸1h,重复煎煮3次,滤液合并后浓缩成每1ml相当于0.5g生药的液体,将浓缩液置4℃冰箱备用;D-半乳糖,购自simga公司,超氧化物歧化酶(superoxode dismutase,SOD)试剂盒和丙二醛(malondialehyde,MDA)试剂盒(南京建成生物工程研究所),Morris水迷宫实验系统,分析天平(北京光学仪器厂),723分光光度计(上海第三分析仪器厂)。
1.2 方法
1.2.1 造模、分组与给药:将合格的50只小鼠随机分为5组,每组10只,正常对照组(生理盐水10ml/kg),模型组(生理盐水10ml/kg),玉竹提取物高(5g/kg)、中(2.5g/kg)、低(1g/kg)剂量组。除正常对照组外,其余各组均采用皮下注射5%D-gal 0.5ml造模[4],同时按上述剂量灌胃给药,每天一次,连续八周。
1.2.2 Morris水迷宫实验
Morris水迷宫的组成包括直径120cm的圆形水池,水温保持25±1℃,水池壁上标有东南西北四个入水点,每只动物每天训练4次,在每天上午10:00至下午5:00间进行。每天将小鼠从不同入水点背对站台放入水池,并记录小鼠自入水到找到站台所需的时间,称为潜伏期。找到后在平台上保持15秒,如1分钟内找不到,引导到平台上,保持15秒。连续训练4天。第五天进行行为测试。实验开始将站台的位置转移到另一个象限中进行站台迁移试验。记录潜伏期。然后把站台去掉,记录2分钟内小鼠穿越站台位点的次数,记为穿越次数。
1.2.4 脑组织生化指标检测
将小鼠断头取脑,用匀浆器制备匀浆,每克组织加9 mL冰生理盐水,将制备好的匀浆置于-80℃超低温冰箱中保存备用,以上制备匀浆的过程均在0℃进行。测定小鼠脑组织SOD活性及MDA含量。
1.2.5 统计学处理:实验数据以x±s表示,结果采用SPSS 12.0统计软件统计,组间比较采用单因素方差分析处理。
2 结果
2.1 对小鼠学习记忆的影响
小鼠对D-gal皮下注射8周后模型组的逃避潜伏期延长,穿越次数减少,与正常对照组有显著差异(P<0.01,P<0.01)。小鼠给予玉竹提取物灌胃后可改善以上症状,逃避潜伏期缩短,穿越次数增加(P<0.01,P<0.01)。
2.2 对小鼠脑组织生化指标的影响
模型组小鼠脑组织中的SOD活性下降,MDA含量升高,与正常对照组有显著性差异(P<0.01),玉竹提取物中、高剂量组灌胃给药后小鼠脑组织中SOD活性升高,MDA含量降低,与模型组有显著性差异(P<0.01),低剂量组灌胃给药后小鼠脑组织中SOD活性虽有所升高,MDA含量降低,但与模型组相比无显著性差异(P>0.05)。
3 讨论
观察AD模型及治疗效果的重要指标之一就是对学习记忆的影响,本实验检测结果显示,模型组小鼠的学习记忆能力明显下降,证明造模成功,灌胃E-PAOA后,上述症状减轻,研究结果表明玉竹有一定的抗衰老作用。AD的发生发展与氧化应激有密切关系,长期连续给动物注射半乳糖,可以使机体细胞内半乳糖浓度增高,引起细胞肿胀,代谢紊乱,并破坏和消耗机体的防御能力,使自由基脂质过氧化反应加剧,产生过量的超氧阴离子自由基,导致细胞膜的脂质过氧化,从而破坏了细胞膜,造成细胞的损害,最终引细胞的死亡起。脑的生物学特征是耗氧量大,活性氧消除系统水平较低,不饱和脂类含量高,以及活性氧产生的途径多于其他系统或器官,大脑是活性氧优先攻击的靶器官[5]。研究发现自由基含量与自由基引发的脂质过氧化作用及生成的过氧化脂质均随年龄增加而增加[6],同时抗氧化酶及非酶抗氧化剂如维生素E、谷胱甘肽等活性逐渐降低,导致自由基反应增强而诱发过多有毒性的过氧化物堆积诱发衰老[7]。本实验结果显示,进入脑组织后,能使SOD显著提高,自由基浓度显著减少至接近正常水平,从而有效地阻止和抑制自由基反应和脂质过氧化反应,保障脑神经细胞免受自由基的攻击,使神经元的线粒体避免受到毒性物质的损害,保护了脑细胞的功能。
参考文献
[1]金其煌,张学军. 乙酰胆碱酯酶AChE与β淀粉样肽(Aβ)的相互关系[J]. 生命科学,2004,161:11-15.
[2]张丹,王亚芳,张建军.藏药旺拉提取物CE对亚急性衰老小鼠学习记忆及抗氧化能力的影响[J].中国新药杂志,2005,14.(11):1301-1304
[3]晏春耕,曹瑞芳.玉竹的研究进展与开发利用[J].中国现代中药,2007,9(4):33-37.
[4]包金风,李锦明,包金云,等. 脑力智宝对D-半乳糖所致亚急性衰老小鼠的作用[J].中药药理与临床, 2004,20(2):29-31.
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[7]师绣章.自由基导致衰老与抗自由基防老的研究[J].中华老年医学杂志,1985,42:122.
(收稿日期:2008.10.5)