刺五加苷改善大鼠学习记忆能力的机理研究

杨平，李润国，孟宪军

（1.沈阳师范大学工程技术学院，辽宁 沈阳 110034；2.沈阳农业大学食品学院，辽宁 沈阳 110161）

衰老作为一种随年龄增加身体功能减退的不可逆转生理现象，其导致的记忆损害严重着影响老年人的生活质量，老年性记忆损害的防治已成为十分紧迫的社会问题,目前尚无特异性治疗方法。刺五加含有多种的天然活性成分，具有益气健脾，补肾安神，延缓老化，补中益精的功能[1]，无毒副作用，自古就备受人们青睐。衰老的自由基学说认为，自由基和脂质过氧化物引起的细胞衰老是导致衰老的重要原因，提高抗氧化酶的活性，降低自由基代谢产物的生成，是延缓衰老的重要途径。本研究以D-gal诱导建立衰老大鼠模型，观察刺五加苷对衰老大鼠学习记忆能力的影响，为对促进刺五加延缓衰老功能食品的开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

SD大鼠40只清洁级，体重200 g～300 g，雌雄各半，饮用清洁水，标准饲料喂养，由中科院上海实验动物中心提供；刺五加苷：购于湖南九汇现代中药有限公司；D-gal：购于 sigma公司。

1.2 仪器

DS-671型天平：上海寺冈电子有限公司；640型紫外分光光度仪：Beckman；TGL-16G型高速台式离心机：上海医学仪器厂；HWC-52型恒温水浴箱：上海天平仪器厂；MA型电子天平：上海第二天平仪器厂；XW-90型振荡混合器：上海医科大学仪器厂；Morris水迷宫，由中国医学科学院药物研究所研制的电脑自动摄象装备系统。

1.3 方法

1.3.1 造模的建立[2]

腹腔注射0.8%的D-gal生理盐水100 mg/（kg·d），连续给药56 d。开始注射后2周后，将大鼠随机分为4组，每日按照10 mL/kg灌胃。（1）对照组：注射生理盐水，生理盐水灌胃；（2）模型组：注射D-gal，生理盐水灌胃；（3）低剂量组：注射D-gal，3.6 g/（kg·d）刺五加苷灌胃；（4）高剂量组：注射D-gal，14.4 g/（kg·d）刺五加苷灌胃。末次灌胃给药24 h后，用20%乌拉坦麻醉，迅速断头后，取大脑皮层，冷冻保存备用。

1.3.2 定位航行与空间搜索实验

采用Morris水迷宫法。每只大鼠每天测试1次隐匿平台潜伏期数据，连续测试5 d。最后一次定位航行实验后，移去安全平台，记录60 s内大鼠穿越原平台所在位置的次数和在原安全平台所在象限探索时间占总时间的百分比。

1.3.3 脑组织SOD、GSH-Px活性及MDA含量的测定

取大鼠大脑皮层冰浴研磨后，制成10%组织匀浆液，3500 r/min离心10 min，取上清按南京建成生物公司说明书操作，分别测定大鼠脑组织中SOD、GSH-Px和MDA含量。

1.4 统计学处理

利用SPSS13.0统计软件，方差分析Morris水迷宫实验组间比较进行重复测量数据，其它数据采用单因素方差分析，结果用均数±标准差（）表示，P＜0.05为差异显著，有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 刺五加苷对大鼠定位航行与空间搜索的影响

刺五加苷对大鼠定位航行与空间搜索的影响，见图1。

图1 刺五加苷对大鼠定位航行实验逃避潜伏期的影响Fig.1 Effects of acanthoside on escape latency of rats navigation test

由图1可知，与对照组比较，衰老模型组大鼠定位航行潜伏期明显延长（P＜0.01），与模型组比较高浓度刺五加苷组潜伏期缩短，各组大鼠逃避潜伏期随着时间的增加而变化趋势不同（P＜0.05），模型组定位航行潜伏期在5 d内变化比较平缓，对照组和高浓度刺五加苷组潜伏期随着训练天数的增加而显著缩短。

刺五加苷对大鼠原平台象限游泳时间及跨平台次数的影响，见表1。

表1 刺五加苷对大鼠原平台象限游泳时间及跨平台次数的影响（）Table 1 Efects of the former platform quadrant swim time and the number of cross-platform of rats（）

表1 刺五加苷对大鼠原平台象限游泳时间及跨平台次数的影响（）Table 1 Efects of the former platform quadrant swim time and the number of cross-platform of rats（）

注：同模型组比较 **P＜0.01，*P＜0.05，与正常组比 #P<0.05，##P<0.01。

由表1可知，与对照组比较,模型组原平台象限游泳时间与总时间之比降低、跨平台次数非常显著减少（P＜0.01）；与模型组比较，高浓度刺五加苷组原平台象限游泳时间与总时间之比升高、跨平台次数增加非常显著（P＜0.01），低浓度组原平台象限游泳时间与总时间之比升高显著（P＜0.05），但是跨平台次数增加不显著（P＞0.05）。

2.2 刺五加苷对大鼠脑组织SOD、MDA、GSH-Px的影响

刺五加苷对大鼠脑组织SOD、MDA、GSH-Px的影响，见表2。

表2 刺五加苷对衰老大鼠脑组织SOD、MDA、GSH-Px的影响（）Table 2 Efects of acanthoside on brain tissue SOD、MDA、GSH-Px of rats（）

表2 刺五加苷对衰老大鼠脑组织SOD、MDA、GSH-Px的影响（）Table 2 Efects of acanthoside on brain tissue SOD、MDA、GSH-Px of rats（）

注：同模型组比较 **P＜0.01，*P＜0.05，与正常组比 #P<0.05，##P<0.01。

由表2可知，与对照组相比，模型组大鼠脑组织MDA含量和SOD、GSH－Px活性存在非常显著变化（P＜0.01）；与模型组相比，高、低浓度刺五加苷组MDA含量和SOD、GSH－Px活性都存在非常显著变化（P＜0.01）。

3 讨论与结论

认知功能是思维、记忆、学习、想象和推理等有关的信息处理能力，学习记忆能力作为认知功能的一部分是人类正常生存的必需能力和智能发展和维持的基础，人类衰老最主要的表现就是认知障碍、记忆能力衰退。与人类相类似，老年啮齿动物也发生年龄相关性的学习和记忆能力降低，Morris水迷宫作为目前评价啮齿动物空间学习记忆能力的最佳方法，在啮齿动物学习记忆能力的研究中具有广泛应用[3]。本实验Morris水迷宫测试过程中，模型组大鼠定位航行潜伏期延长，学习与记忆能力与对照组相比明显下降，水迷宫实验成绩明显处于劣势，表明脑衰老模型大鼠在记忆过程，执行功能和认识处理速度等方面都有相当程度上发生退化。给予高浓度刺五加苷灌胃后，大鼠潜伏期随着训练天数的增加而显著缩短，表明刺五加苷能够改善衰老大鼠的学习和记忆能力。

伴随老化而发生的氧化损伤蓄积是脑老化的生物学基础，氧化损伤与老化过程中脑功能(特别是学习记忆能力)的逐渐恶化密切相关[4]。氧自由基具有毒性，脑对自由基损伤高度敏感，在脑组织老化过程中过量产生的自由基可攻击细胞组分，从而导致神经元损伤和功能障碍[5]，同时脑组织的抗氧化功能降低[6]，SOD和GSH-Px活性都明显降低，细胞自由基产生和清除的不平衡导致脑组织的氧化损伤。本研究发现，刺五加苷可以增强衰老大鼠脑组织中SOD、GSH-Px活性，通过增强抗氧化酶的活性发挥抗氧化作用，降低氧化对脑的损伤，改善衰老大鼠学习记忆能力的作用。此外，自然界食用植物中，含有大量容易被自由基夺走的电子，它们失去电子会成为对人体没有伤害的稳定物质。因此，利用外源性抗氧化剂作为替身，阻断自由基的攻击，减少机体伤害，也可能是刺五加苷改善大鼠学习记忆能力，延缓脑衰老的机制之一。

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[4]Liu P,Smith P F,Appleton I,et al.Age-related changes in nitric oxide synthase and arginase in the rat prefrontal cortex[J].Neurobiology of Aging,2004,25(4):547-552

[5]Calabrese V,Mancuso C,Calvani M,et al.Nitric oxide in the central nervous system:neuroprotection versus neurotoxicity[J].Nature Reviews Neuroscience,2007,8(10):766-775

[6]Pannu R,Singh I.Pharmacological strategies for the regulation of inducible nitric oxide synthase: neurodegenerative versus neuroprotective mechanisms[J].Neurochemistry international,2006,49(2):170-182