黄粉虫油脂对小鼠体重及学习记忆能力的影响

王南溪,杨 伟,杨春平,杨 桦,史 亮,黄 敏,龙 玲

(四川农业大学林学院,森林保护省级重点实验室,四川雅安 625014)

黄粉虫油脂对小鼠体重及学习记忆能力的影响

王南溪,杨 伟*,杨春平,杨 桦,史 亮,黄 敏,龙 玲

(四川农业大学林学院,森林保护省级重点实验室,四川雅安 625014)

为了探讨黄粉虫油脂对KM小鼠体重与学习记忆能力的影响,采用电子天平及Morris水迷宫法测试灌胃不同剂量该油脂(0.0095、0.019、0.029mL/(g·d))30d小鼠体重与学习记忆的增效情况。结果显示,灌胃黄粉虫油脂后,小鼠体重增长显著低于对照,且中剂量组增重最少(p<0.01);Morris水迷宫实验中,灌胃不同剂量黄粉虫油脂后小鼠的潜伏期比对照缩短10.1%～53.2%,而反应次数多2.7%～64.3%,且中剂量组在潜伏期和反应次数上与对照组有显著的差异(p<0.05)。表明黄粉虫油脂具有抑制小鼠增重和提高小鼠学习记忆能力的功效,且影响程度与其剂量有关,中剂量(0.019mL/(g·d))为较适剂量。因此,黄粉虫油脂对KM小鼠增重及学习记忆能力的研究,为进一步开发和利用黄粉虫提供了理论依据。

黄粉虫油脂,Morris水迷宫实验,学习记忆能力,KM小鼠

均衡的摄入膳食脂类是保持身体健康的关键,饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸摄入的不平衡给人体健康带来隐患[1-3]。近年来,中国居民膳食结构呈现动物性食物增加的趋势,膳食中饱和脂肪酸的每日摄入量从1982年到2002年提高了113%[4]。但动物性食物在不能完全满足人体每日所需脂类摄入量的同时,其脂肪酸比例的不合理也影响着人体的健康[5-7],所以膳食脂类的新来源和新功效备受关注。众多研究表明,昆虫脂肪的含量丰富、种类众多、组成合理[8-9],如黄粉虫(TenebriomolitoL.)脂肪含量较高,体内总脂肪占虫体的30.8%,并且不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比值为3.21[10],该比例非常接近于当今营养学推荐的食用脂肪酸的最佳比例[11-14]。黄粉虫体内丰富的不饱和脂肪酸具有降低血脂胆固醇、调节免疫力、健脑益智等功能,且该虫生长迅速、繁殖周期短、便于人工养殖,不仅可加工成全形食品、珍禽饲料,更具备成为昆虫功能性食品新来源的特点和潜力,因此具有较大的研究和利用价值[15-17]。本文以黄粉虫幼虫为脂肪原料,通过索式提取法得到油脂,灌胃处理KM小鼠,称量其体重变化,并采用Morris水迷宫法测定灌胃不同剂量油脂的小鼠对空间定位的学习记忆效果,分析黄粉虫油脂对KM小鼠增重及学习记忆能力的影响,为进一步开发和利用黄粉虫提供参考。

表1 黄粉虫油脂对雄鼠体重的影响(n=10)Table 1 Effects of Tenebrio molitor fats on weight of male mice(n=10)

注:将表中数据进行同列比较,大写字母不同表示差异极显著(p<0.01);小写字母不同表示差异显著(p<0.05)。下同。

表2 黄粉虫油脂对雌鼠体重的影响(n=10)Table 2 Effects of Tenebrio molitor fats on weight of female mice(n=10)

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

小鼠 雌雄各40只体重在(20±2)g的断乳KM小鼠,4.5kg黄粉虫幼虫,均由四川农业大学森林保护实验室提供;黄粉虫油脂(自制);乙醚 分析纯,西陇化工股份有限公司。

DHG-9104电热恒温鼓风干燥箱 上海精宏实验设备有限公司;LD-Y300A型粉碎机 上海顶帅电器有限公司;SZF-06A型脂肪仪 上海精隆科学仪器有限公司;R501型旋转蒸发仪 上海申胜生物技术有限公司;飞鸽牌TDL-5-A型离心机 上海安亭科学仪器厂;JA2003A型电子天平 上海精天电子仪器有限公司;Morris水迷宫 上海欣软信息科技有限公司;EthoVision3.0行为分析仪 荷兰诺达斯信息技术有限责任公司。

1.2 样品的制备与特性

将4.5g黄粉虫幼虫洗净放入80℃的烘箱中干燥至恒重后用粉碎机将其打磨成粉,并用定性滤纸包裹,放入冰箱待用。将装有虫粉的定性滤纸放入装有150mL无水乙醚的索氏提取器,并置于55℃的恒温水浴锅中。控制乙醚回流次数为每小时(10±2)次,试样抽提8h后取出。将总提液倒入旋转蒸发仪中蒸发掉剩余的乙醚。将蒸发后的提取液放入低温离心机内进行离心,得到棕黄色、透明状油脂。油脂因其富含不饱和脂肪酸易发生氧化反应,放低温避光条件下储存。

1.3 实验方法

1.3.1 实验动物分组及给药 实验小鼠的分组及饲养:将40只雄性小鼠随机分成4组,即黄粉虫油脂低、中、高剂量组(A1、A2、A3),对照组(A4),每组10只;40只雌性小鼠按照相同的方法处理,用B表示。整个实验期间,各组小鼠自由取食和饮用相同的饲料和酸化水,室内温度保持在22±2℃。

黄粉虫油脂剂量设定与灌胃:根据人体每日必需脂肪酸的摄入量来计算出黄粉虫油脂适用量为0.0019mL/(g·d)。将低、中、高剂量设计为适用量的5、10、15倍,分别为0.0095、0.019、0.029mL/(g·d),对照组为空白对照。每天定时给各组小鼠灌胃相应剂量的黄粉虫油脂,连续灌胃30d。最后一次灌胃的第二天开始对各组小鼠进行水迷宫训练。

1.3.2 小鼠体重的测定 分别在灌胃的1、10、20d给小鼠进行称重,共称重3次。

1.3.3 小鼠Morris水迷宫实验 将灌胃结束后的小鼠放入水迷宫(Φ=90cm)中进行记忆训练,实验水温(25±2)℃。每只小鼠每天训练其搜寻平台4次,每次2min,如果2min未搜寻到平台,教其爬上平台。对小鼠进行4d的水迷宫训练后第5d撤掉平台测试其学习能力,每只小鼠测试1次。休息4d后,在第10d依照第5d的方法再次测试小鼠的记忆能力。学习与搜寻行为均由EthoVision3.0行为分析仪进行记录与分析。

1.4 数据处理

实验所得数据采用SPSS15.0进行统计分析,采用EthoVision3.0行为分析软件处理小鼠学习记忆的数据。灌胃不同剂量黄粉虫油脂小鼠体重的增重情况与行为仪分析所得的数据采用Duncan’s多重比较法。

2 结果与分析

2.1 黄粉虫油脂对小鼠体重的影响

表3 黄粉虫油脂对雄鼠在水迷宫训练中寻找平台时间的影响(n=10)Table 3 Effects of Tenebrio molitor fats on incubation period of male mice in water maze training(n=10)

表4 黄粉虫油脂对雌鼠在水迷宫训练中寻找平台时间的影响(n=10)Table 4 Effects of Tenebrio molitor fats on incubation period of female mice in water maze training(n=10)

表5 黄粉虫油脂对雄鼠在水迷宫测试中的潜伏期和反应次数的影响(n=10,Mean±SE)Table 5 Effects of Tenebrio molitor fats on incubation period and reaction times of male mice in water maze test(n=10,Mean±SE)

黄粉虫油脂对KM小鼠体重的影响见表1、表2。灌胃1d各组间雌、雄鼠体重无显著差异(p>0.05)。灌胃10d和20d后,各剂量组雌、雄鼠的体重均小于对照组。灌胃20d中剂量组与对照组差异极显著(p<0.01)(表1、表2)。比较灌胃1d和20d小鼠的体重可知,中剂量组雄鼠的增重幅度比低、高剂量组小15.2%～21.9%(表1);中剂量组雌鼠的增重幅度比低、高剂量组的小3.4%～39.3%(表2)。

体重的增加主要是由于机体在日常膳食中摄入了蛋白质和油脂,其中油脂导致体重增加的主要原因是油脂中的饱和脂肪酸会在摄入过量时形成多余的脂肪[7]。根据已有研究可知,不饱和脂肪酸(PUFA)具有降低血液中的胆固醇和甘油三酯,排除由于摄入过量饱和脂肪酸形成的多余脂肪的功效,是PUFA具有减肥作用的重要原因之一[18]。黄粉虫不饱和脂肪酸占油脂的72.6%,其中油酸、亚油酸、亚麻酸分别占油酸的43.9%、25.3%、0.73%[19]。实验表明黄粉虫油脂对雌、雄KM小鼠的体重有明显的抑制作用,中剂量的抑制效果较好。

2.2 黄粉虫油脂对小鼠学习记忆能力的影响

2.2.1 黄粉虫油脂对小鼠学习能力的影响 Morris水迷宫实验是利用小鼠寻找隐藏在水中的休息场所来节约体力的本能,通过强迫小鼠学习寻找水中平台来测试其对空间位置感和方向感的学习记忆能力。因此,训练过程中小鼠找到平台的耗时越短,成绩越好。

黄粉虫油脂对KM小鼠训练成绩的影响见表3、表4。第1d各剂量组雄鼠的训练成绩差异不显著(p>0.05)。比较1d和4d的数据可知,低、中、高剂量组比对照组雄鼠的训练成绩提高幅度大10%～17.2%(表3);低、中、高剂量组比对照组雌鼠的训练成绩提高幅度大7.4%～19.1%(表4),提示黄粉虫油脂可提高小鼠的训练成绩,促进其学习能力。训练第3d,中剂量组与其他三组差异极显著(p<0.01)(表4)。训练第4d,中剂量组与对照组差异显著(p<0.05)(表3、表4),且中剂量组雄鼠的训练成绩提高幅度比低、高剂量组的大3.4%～6.2%(表3);中剂量组雌鼠的训练成绩提高幅度比低、高剂量组的大3.8%～9.8%(表4),提示中剂量为较适剂量,对小鼠学习能力的促进效果最好。

已有大量实验证明,食用昆虫体内的油脂及其代谢产物能够调节人体心脏、加强人体防御系统[20-23]。但是,虽也有相关文献指出其具有增强学习能力的功效[21],但至今还未得到动物行为学方面的验证。实验结果表明黄粉虫油脂可提高KM小鼠的训练成绩,通过分析训练结果可知该油脂具有提高小鼠学习能力的功效。本实验在动物行为学方面初步证明了黄粉虫油脂增强动物学习能力的功效。

2.2.2 黄粉虫油脂对小鼠记忆能力的影响 在水迷宫实验中,潜伏期和反应次数是用于分析测试结果的两个主要因素,潜伏期越短,反应次数越多,测试成绩越好。

表6 黄粉虫油脂对雌鼠在水迷宫测试中的潜伏期和反应次数的影响(n=10,Mean±SE)Table 6 Effects of Tenebrio molitor fats on incubation period and reaction times of female mice in water maze test(n=10,Mean±SE)

黄粉虫油脂对KM小鼠测试成绩的影响见表5、表6。由第5d的数据可知,对照组雄鼠的潜伏期与中剂量组差异显著(p<0.05),比低、中、高剂量组的长14.5%～50%;反应次数比其他三组少17.2%～39.8%(表5)。对照组雌鼠的潜伏期与中剂量组差异极显著(p<0.01),比低、中、高剂量组的长11.9%～52.7%;反应次数差异显著(p<0.05),比其他三组少7.7%～41.8%(表6)。由第10d的数据可知,对照组雄鼠与中剂量组的潜伏期、反应次数差异均显著(p<0.05),比低、中、高剂量组的反应次数少2.7%～47.3%,潜伏期长10.5%～44.2%(表5);对照组雌鼠与中剂量组的反应次数和潜伏期差异均极显著(p<0.01),比低、中、高剂量组的反应次数少3.6%～64.3%,潜伏期长10.1%～53.2%(表6)。通过比较同组雌鼠5d和10d的测试成绩可知,中剂量组的潜伏期增加最慢,反应次数减少最慢(表6)。提示黄粉虫油脂可提高小鼠的测试成绩,促进其记忆能力,其中,中剂量为较适剂量。

实验结果说明依据世界卫生组织(WHO)推荐的成年人膳食油脂的摄入标准(1990)来设定的中剂量[16],是满足人体对膳食油脂的需求的较适剂量,也是黄粉虫油脂起到提高小鼠学习能力功效的较适剂量。

作为脑的重要功能,学习记忆的过程十分复杂,除了需要广泛的物质基础还需要食物中与各种营养素紧密相关的神经递质类物质的参与[24-25]。已有文献指出,昆虫体内亚麻酸和亚油酸的代谢物花生四烯酸(ARA)和二十二碳六烯酸(DHA)对神经系统、脑的发育起着重要的作用[19,21,26],可能是昆虫油脂具有提高脑细胞的活性,增强记忆能力的作用的主要成分。而黄粉虫油脂里亚油酸、亚麻酸的含量较高(分别为25.3%、0.73%)[18],可能会在小鼠体内经过代谢产生较多的ARA和DHA。表5、表6中雌、雄小鼠的测试成绩表明黄粉虫油脂具有提高小鼠记忆能力的功效,但该油脂中的ARA和DHA是否为其具有提高小鼠记忆能力功效的重要成分还有待进一步的研究。

3 结论

在世界人口急剧增长的趋势下,常规的食品早已不能满足人们对脂类和蛋白质的需求。昆虫资源丰富、虫体营养价值高,而且世界各地都有食用昆虫的风俗习惯,所以,把昆虫作为新型的食物和脂类资源来进行开发和研究将成为解决该资源问题的有效途径[27-28]。本实验结果表明,黄粉虫油脂有降低小鼠体重的作用,其中灌胃剂量为0.019mL/(g·d)的中剂量对小鼠增重的抑制效果最好,减重幅度最大。灌胃黄粉虫油脂后小鼠的水迷宫训练成绩和测试成绩都明显高于对照组,说明黄粉虫油脂对小鼠的学习记忆能力有一定的促进作用;而中剂量组的训练成绩和测试成绩都明显高于低、高剂量组,表明黄粉虫油脂剂量的不同对小鼠学习记忆能力的提高程度不同,0.019mL/(g·d)的中剂量是提高小鼠学习记忆能力的较适剂量。上述研究结果初步证明了黄粉虫油脂具有减少小鼠增重,促进小鼠学习记忆能力的功效,为进一步探讨黄粉虫油脂对动物体重及智力发育的影响,开发利用以黄粉虫油脂为原材料的功能性食品提供借鉴参考。

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Effect of fats fromTenebriomolitoron weight,learning and mnemonic abilities of mice

WANG Nan-xi,YANG Wei*,YANG Chun-ping,YANG Hua,SHI Liang,HUANG Min,LONG Ling

(College of Forestry of Sichuan Agricultural University,Provincial Key Laboratory of Forest Protection,Ya’an 625014,China)

To investigate the effect of different doses ofTenebriomolitorfats(0.0095,0.019,0.029mL/(g·d))on weight gaining,learning and mnemonic abilities,KM mice were intragastric administrated during 30days’ fats,through using electronic balance and Morris water-maze. Results showed that the weight of mice in group experienced was significantly decreased than those in contrast group,especially with middle dose group adding the least weight(p<0.01). The period of mice intragastric administrated different doses ofTenebriomolitorfats was found 10.1%～53.2% shorter than that in the contrast group,together with an increased reactive times of 2.7%～64.3% in the Morris water-maze. In addition,those mice with moderate dosage fat performed significant difference(p<0.05),both in the incubation period and the reactive times. It suggested that the fats fromTenebriomolitorcould restrain mice’s weight growing and enhance their learning and mnemonic abilities which was significantly associated with the dosage intragastric administrated,of which moderate dosage(0.019mL/(g·d))was thought to be the most appropriate. In conclusion,the further development and utilization ofTenebriomolitorcould find a theoretical basis from this research.

Tenebriomolitorfats;Morris water-maze experiment;learning and mnemonic abilities;KM mice

2014-04-08

王南溪(1990-)，女，硕士研究生，研究方向：昆虫资源开发与利用。

*通讯作者:杨伟(1964-)，男，博士，教授，研究方向：森林保护学。

四川农业大学“211”工程双支计划项目(00370101)。

TS201.4

A

1002-0306(2015)01-0356-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.01.067