饮用天门冬水煎剂的SD大鼠学习记忆、空间探索能力及炎症因子水平、神经酶活性观察

刘洋，王飞清，陶奕汐，何秀丽，杨剑，李红日，李艳菊

(1贵阳中医学院第一附属医院，贵阳 550001；2贵州医科大学附属医院)

衰老是一种慢性的炎症状态，是一种先天免疫被激活，并伴随促炎症细胞因子水平升高的现象。随着年龄的增长，促炎症反应呈慢性进行性增加，而血浆和细胞中促炎细胞因子水平增加发挥着重要作用[1～3]。目前研究[4,5]表明，乙酰胆碱酯酶(AchE)和乙酰胆碱转移酶(ChAT)代谢失调所致生化改变是中枢神经系统衰老的重要因素之一。随着人口老龄化进程的加快，神经系统退行性疾病的发生率日益升高，迄今并没有理想的防治手段，如何防治脑衰老已成为当今生命科学和社会科学关注的重大课题。祖国医学认为，肾与脑关系密切，脑为髓海，肾藏精生髓充脑。衰老机体肾精不足，髓海空虚，脑失其养，造成衰老相关脑病的发生。天门冬属为百合科，又名天冬、明冬、丝冬等，是多年生草本或半灌木，全世界约有300种，我国有24种，自然分布于贵州、广东、云南、四川等地，其中以贵州产量最大，品质最佳。因贵州特殊的喀斯特地貌环境，天门冬作为重点发展的贵州传统苗药得以大力种植。我们前期实验发现，天门冬具有固肾抗衰老、抗凋亡等作用[6,7]。本研究观察了饮用苗药天门冬水煎剂72周的SD雄性大鼠学习记忆、空间探索能力及血清炎症因子水平、脑组织神经酶活性，现将结果报告如下。

1 材料与方法

1.1 药物、仪器及试剂 天门冬购于贵阳仁济堂；IL-1、IL-6、AchE、ChAT测试盒(南京建成生物工程研究所)；Morris水迷宫图像自动采集和处理系统(中科院药物研究所)；T5000Y型电子天平(美国双杰兄弟有限公司常熟双杰测试仪器厂)；FA1204B分析天平(上海精科天美科学仪器有限公司)；TGL-16M高速台式冷冻离心机(湖南长沙湘仪离心机仪器有限公司)；-80 ℃超低温冰箱(日本Sanyo公司)；玻璃匀浆器；酶标仪；洗板机。

1.2 实验动物及分组 3周龄SD雄性大鼠18只，由贵州医科大学动物实验中心提供。将大鼠分为天门冬组、衰老组、对照组各6只，天门冬组大鼠自由饮用12 g/L的天门冬水煎剂72周(根据医用实验动物学[8]72周相当于50～55岁，为大鼠老年期)，衰老组大鼠自由饮用自来水72周，对照组大鼠自由饮用自来水6周。饲养在室温为18～22 ℃、相对湿度50%～60%、12 h昼夜交替的动物房内。

1.3 大鼠一般情况观察 饲养开始，每3天早上(8∶00～10∶00)用电子天平对大鼠进行称量，观察大鼠状态，并做记录。

1.4 大鼠学习记忆能力及空间探索能力评价 采用Morris水迷宫实验评价大鼠学习记忆能力及空间探索能力。实验结束前7 d，采用Morris水迷宫图像自动采集和处理系统，实验分为定向航行实验及空间探索实验。①定位航行试验：实验过程中保持安静及光线的一致，定位航行试验时将大鼠从不同象限入水点面向池壁放入水中，观察大鼠自入水点找到平台所需的时间(潜伏时间)和游泳距离。大鼠在90 s内若没有找到平台，行人为将大鼠引到平台上并停留15 s，此时的潜伏期计为90 s，电脑智能记录大鼠成绩，连续4 d。②空间探索实验：第5 d行空间探索实验(测试大鼠对原平台的记忆)，撤除平台，将各组大鼠从平台对侧象限放入水中，记录其在90 s内跨越平台的次数与在平台所在象限停留时间。

1.5 大鼠血清炎症因子检测 实验结束时(天门冬组、衰老组为72周，对照组为6周)，各组大鼠用10%水合氯醛麻醉，股动脉取血处死，分离血清，分装待用，采用酶联免疫法检测IL-1、IL-6，具体步骤严格按照试剂说明书要求操作。

1.6 大鼠脑组织AchE、ChAT活性检测 大鼠处死后，精确称取脑组织，匀浆，分离取上清液，待用。采用酶联免疫法检测AchE、ChAT，具体步骤严格按照试剂说明书要求操作。

2 结果

2.1 各组大鼠一般体征比较 对照组大鼠精神状态好，好动活跃，毛色光泽。随着时间延长，衰老组大鼠出现体格肥胖，精神萎靡，活动明显降低，常处于睡眠状态，毛色无光色泛黄。天门冬组大鼠在精神和活动状态上稍微好于衰老组。

2.2 各组大鼠实验第1～4天潜伏时间比较 结果见表1。

表1 各组大鼠实验第1～4天潜伏时间比较

注：与对照组比较，*P<0.05；与衰老组比较，#P<0.05。

2.3 各组大鼠实验第1～4天游泳距离比较 结果见表2。

表2 各组大鼠实验第1～4天游泳距离比较

注：与对照组比较，*P<0.05。

2.4 各组大鼠实验第5天首次穿越平台时间、穿越平台次数、穿越平台区时间比较 结果见表3。

表3 各组大鼠实验第5天首次穿越平台时间、穿越平台次数、穿越平台区时间比较

注：与对照组比较，*P<0.05；与衰老组比较，#P<0.05。

2.5 各组大鼠血清IL-1、IL-6水平比较 结果见表4。

表4 各组大鼠血清IL-1、IL-6水平比较

注：与对照组比较，*P<0.05；与衰老组比较，#P<0.05。

2.6 各组大鼠脑组织AchE、ChAT活性比较 结果见表5。

表5 各组大鼠脑组织AchE、ChAT活性比较

注：与对照组比较，*P<0.05；与衰老组比较，#P<0.05。

3 讨论

天门冬在我国已有几千年的药用历史，被《神农本草经》列为上品，是贵州民族苗医药重要组成部分。天门冬块根营养成分丰富，富含多种人体必需氨基酸以及甾醇、糖类等成分，其药理主归肺、肾二经，具有清肺、降火、滋阴、润燥和止咳等功效[9]。研究[10]认为，贵州产天门冬遗传多样性较大，可能是其道地产区，且贵州产天门冬效果好于全国其他地方。有关天门冬研究报道其药效可抗机体衰老、抗感染消炎及抗肿瘤作用[11]。文献[12～15]报道，天门冬具有神经保护作用，可明显改善认知学习能力，同时对早老性痴呆即阿尔茨海默病也具有防治作用。

学习记忆能力作为认知功能的一部分，大量实验已证实人和动物的学习、记忆能力都存在随年龄增长而衰退现象[16]。水迷宫实验检测大鼠空间认知行为能力是评估大脑衰老的重要行为学依据，探讨延缓脑衰老的机理，寻找有效的抗衰老药物已成为医学生物学领域的研究热点之一[17,18]。本研究显示，与对照组比较，天门冬组和衰老组实验第1～4天潜伏时间长；与衰老组比较，天门冬组实验第4天潜伏时间短。与对照组比较，天门冬组和衰老组实验第2～4天游泳距离长。与对照组比较，天门冬组实验第5天首次穿越平台时间长、穿越平台次数少，衰老组实验第5天首次穿越平台时间长、穿越平台次数少、穿越平台区时间短；与衰老组比较，天门冬组实验第5天首次穿越平台时间短、穿越平台次数多。提示给予天门冬可改善衰老大鼠学习记忆能力及空间操作能力。

衰老是一种机体慢性的、低程度的炎症状态，随着年龄的逐渐增长，机体的各组织系统发生着复杂的变化，机体各种细胞因子也发生改变，特别是促炎细胞因子水平增加是引起衰老方式之一。目前，全球已进入老龄化社会，如何延缓衰老成为研究热点。本研究显示，与对照组比较，天门冬组和衰老组血清IL-1、IL-6水平升高；与衰老组比较，天门冬组血清IL-1、IL-6水平降低。提示天门冬具有抗炎效果。

国内外研究[19,20]发现，中枢神经系统及大脑功能减退是衰老的重要原因。大脑中枢胆碱能系统是认知行为学的主要调控单位，而大脑胆碱能具有代表性物质ChAT、AchE活性与Ach水平关系密切。研究[21]证实，大脑胆碱能系统与学习记忆密切相关，Ach是由胆碱能神经末梢释放的用于维持高级神经功能的一种重要神经介质，Ach的量与ChAT、AchE活性有关，二者相辅相成共同维持脑内Ach量的动态平衡。大量实验研究已将脑内ChAT、AchE活性作为脑功能衰老研究的主要指标，也作为脑衰老药物治疗机制靶点[22,23]。本研究显示，与对照组比较，天门冬组和衰老组AchE活性增强，ChAT活性减弱；与衰老组比较，天门冬组AchE活性减弱，ChAT活性增强。提示天门冬具有改善中枢神经系统胆碱酶分泌的作用。

总之，苗药天门冬可改善老年大鼠学习记忆能力、空间探索能力及机体炎症因子水平、脑组织神经酶分泌。