刺五加脑灵胶囊对氯化铝致痴呆模型小鼠的保护作用

摘 要： 目的 探讨刺五加脑灵胶囊对氯化铝致痴呆小鼠的保护作用。方法将60只SPF级昆明种小鼠随机分为正常对照组、模型组、刺五加脑灵胶囊高、中、低剂量 (1.01、0.33、0.10 g/kg) 组。采用腹腔注射三氯化铝建立阿尔茨海默病 (AD) 小鼠模型。观察刺五加脑灵胶囊对AD小鼠学习记忆能力、乙酰胆碱酯酶 (AchE) 、乙酰胆碱转移酶 (ChAT) 和β-淀粉样蛋白 (Aβ) 的影响。结果 刺五加脑灵胶囊高剂量组自主活动次数显著多于模型组;刺五加脑灵胶囊组上岸时间显著缩短, 错误次数显著减少;刺五加脑灵胶囊中、高剂量组小鼠脑组织Aβ含量显著降低, AchE活性显著降低, ChAT活性显著增加 (均P<0.05) 。结论 刺五加脑灵胶囊能减少Aβ沉积, 增强ChAT活性同时降低AchE活性, 对氯化铝致痴呆小鼠有一定的改善和保护作用。

阿尔茨海默病 (AD) 主要临床特征是患者出现智力、记忆力、感觉定向的不可逆退化[1]。2010年世界AD患者大约有3 560万, 预计到2050年, 世界AD患者的数量将达到1亿1千万, 其中中国AD患者将接近2 000万[2,3]。中医在养生保健、益智健脑方面有着丰富的理论、实践经验, 为筛选中药有效成分防治痴呆提供了基础[4]。中药刺五加为五加科植物, 味辛、微苦、性温、无毒, 具有多种药理作用和临床应用, 能益气健脾、补肾安神[5]。而五味子中的主要成分对中枢神经系统具有改善学习、记忆, 镇静, 催眠, 抗衰老的作用[6]。刺五加脑灵胶囊由刺五加浸膏和五味子流浸膏组成, 用于心脾两虚、肾不足所致的健忘、心神不宁、失眠多梦等。本研究观察刺五加脑灵胶囊对AD模型小鼠学习记忆、乙酰胆碱酯酶 (Ach E) 、乙酰胆碱转移酶 (Ch AT) 和β-淀粉样蛋白 (Aβ) 的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

SPF级昆明种小鼠, 60只, 雌雄各半, 17~19 g (中国药品生物制品检定所实验动物繁育场提供) 。XZ-4小鼠自主活动自动控制记录仪、LW-I小鼠水迷宫测试仪 (中国医学科学院药物研究所) ;台式低速离心机 (湖南凯达科学仪器有限公司) ;酶标仪 (美国Thermo公司) 。刺五加脑灵胶囊 (山东仙河药业有限公司) ;三氯化铝 (北京市李遂化工厂) ;Aβ、Ch AT、Ach E检测试剂盒 (南京建成生物工程研究所) 。

1.2 分组及给药

将60只小鼠随机分为正常对照组、模型组、刺五加脑灵胶囊高、中、低剂量 (1.01、0.33、0.10 g/kg) 组。刺五加脑灵胶囊组灌胃给予相应药物, 模型组和正常对照组灌胃给予同体积生理盐水, 连续58 d。

1.3 建立AD小鼠模型

所有造模动物从给药后第5天开始隔日1次腹腔注射三氯化铝100 mg/kg (0.1 ml/10 g) 造模, 正常对照组腹腔注射同体积生理盐水, 连续50 d。

1.4 行为学测试

造模第51天, 小鼠灌胃给药后1 h, 放入XZ-4小鼠自主活动计数仪中, 稳定5 min后, 记录小鼠5 min内活动数。造模第53天, 于暗室中将LW-I水迷宫自动控制记录仪通电, 放水, 水温20℃~21℃, 室温20℃。小鼠灌胃给药后1 h, 放入水迷宫中训练A点1次, 最长上岸时间以2 min为止。2 h后再训练A点1次, 记录上岸时间和回头错误次数;再4 h后放入B点, 记录小鼠上岸时间和错误次数, 上岸时间最长以2 min计。造模第54天, 将已训练小鼠放入水迷宫B点, 测定上岸时间和回头错误次数, 上岸时间最长以2 min计。

1.5 指标检测

58 d灌胃给药结束后, 断头处死大鼠, 迅速取出脑组织, 置于冰盒上, 分离海马并称重。按照1∶10 (W∶V) 的比例加入冰生理盐水匀浆, 3 000 r/min离心10 min, 取上清液待测。严格按照试剂盒说明书测定脑组织中Aβ含量、Ch AT、Ach E两种酶的活性。

1.6 统计学方法

采用SPSS13.0统计学应用软件行单因素方差分析。

2 结果

2.1 刺五加脑灵胶囊对AD小鼠自主活动的影响

表1可见, 模型组小鼠自主活动数量显著少于正常对照组 (P<0.01) , 刺五加脑灵胶囊高剂量组自主活动次数显著多于模型组 (P<0.05) 。各组小鼠体重差异不明显 (P>0.05) 。

表1 各组自主活动、体重比较 (n=12, ±s)

2.2 刺五加脑灵胶囊对AD小鼠学习记忆的影响

造模后, 模型组与正常对照组比较水迷宫试验各点训练和测试的上岸时间均延长, 错误次数均增多 (均P<0.01) 。刺五加脑灵胶囊高剂量组第2天测试的B点上岸时间显著缩短, 低、中、高剂量组错误次数都显著减少 (P<0.05, P<0.01) 。见表2。

2.3 刺五加脑灵胶囊对AD小鼠海马组织Aβ、Ch AT、Ach E的影响

模型组小鼠海马组织Aβ含量显著高于正常对照组 (均P<0.01) , Ch AT活性显著低于正常对照组, Ach E活性显著高于正常对照组。与模型组比较, 刺五加脑灵胶囊中、高剂量组小鼠海马组织Aβ含量显著降低, Ch AT活性显著增加, Ach E活性显著降低 (P<0.05, P<0.01) 。见表2。

表2 各组学习记忆、海马组织Aβ、Ch AT、Ach E的影响 (n=12, ±s)

3 讨论

铝可导致脑组织神经元纤维缠结和老年斑的形成[7]。调查研究发现, 饮用水含铝量高的地区, AD的发病率较高, 为其他地区的1.5~2.7倍[8]。同时, 动物实验表明, 铝在中枢神经系统的沉积可明显抑制学习记忆功能, 使动物出现AD的特征性病理改变[9]。本研究显示刺五加脑灵胶囊有较好的改善AD小鼠学习记忆能力的作用。AD是多病因相互作用的结果, 其中, 老年斑主要是由具有神经毒性和血管毒性的Aβ生成, 同时, Aβ沉积又可导致突触和神经棘缺失, 严重影响神经递质系统功能, 最终造成大脑学习记忆和认知能力损伤[10]。在正常生理状态下, 大脑仅表达少量的Aβ, 低浓度的Aβ可营养未分化、不成熟的神经元;而在AD大脑中Aβ则大量表达, 高浓度的Aβ能损伤已分化、成熟的神经元[11]。Aβ沉积可激活星形胶质细胞、小胶质细胞, 促进其释放促炎因子和一氧化氮, 从而引起炎症级联反应[12];聚集的Aβ可引起神经元反应性活性氧增高, 造成神经元氧化损伤;可破坏神经细胞内的钙离子稳态平衡[13];还可改变线粒体形态结构及生理功能, 进而诱导神经元凋亡[14]。Ach E的作用是分解乙酰胆碱, 与Ch AT共同调节乙酰胆碱的动态平衡[15]。同时, Ach E作为乙酰胆碱的水解酶, 其变化一般晚于Ch AT, 因此在AD发病初期, 由于Ch AT异常所致合成减少的乙酰胆碱, 仍被正常的Ach E分解, 致使突触间乙酰胆碱含量的减少[16]。Aβ沉积会增加Ach E表达, 在AD患者大脑老年斑和胆碱能神经元丢失区域内Ach E活性显著升高, 造成乙酰胆碱异常。Ach E又能促进Aβ生成, 加速其聚积[17], 进而形成一种恶性循环。

综上所述, 在AD的发病机制中胆碱能神经异常及Aβ毒性在其发病中占有重要作用。到目前为止, 美国FDA认可上市的治疗AD的药物主要是Ach E抑制剂, 即通过降低Ach E的活性提高大脑中Ach E的含量, 进而改善神经系统出现的学习和记忆功能的下降[18]。因此, 探寻毒副作用小而功效作用强的Ach E抑制剂, 是研究防治AD药物的有效途径之一。本研究提示刺五加脑灵胶囊能够通过减少Aβ沉积, 增加Ch AT活性, 降低Ach E活性, 改善小鼠海马胆碱能神经系统功能, 达到防治AD的作用。但是, 由于刺五加脑灵胶囊成分复杂, 其确切地改善学习记忆能力的物质基础尚不清楚, 且其调节AD的具体分子机制也有待进一步阐明。

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作者简介：孙雅煊 (1970-) , 女, 博士, 教授, 硕士生导师, 主要从事生物活性物质的提取及生理功能研究。

作者简介：贾世亮 (1990-) , 男, 硕士, 主要从事生物活性物质的生理功能研究。