摘 要
目的: 考察覆盆子有效部位對自然衰老大鼠學習記憶能力的影響。
方法: 18 月齡大的自然衰老大鼠分為老年組、銀杏黃酮陽性組、覆盆子乙酸乙酯部位組、覆盆子氯仿部位組、覆盆子全藥材組,另取 3 月齡的大鼠為青年對照組。覆盆子乙酸乙酯組、氯仿組、全藥組分別灌胃給予相應提取物 12g / kg,陽性藥物組給予銀杏黃酮 5. 785mg / kg,老年組和青年組分別灌胃等容量生理鹽水,連續(xù) 30d。檢測大鼠在 Morris 水迷宮中的定位航行能力、空間探索能力,并檢測大鼠腦組織中乙酰膽堿酯酶、乙酰膽堿轉移 酶、谷胱甘肽過氧化物酶活性、總超氧岐化酶活性、過氧化氫酶活性及丙二醛含量。結果: 覆盆子乙酸乙酯組、覆盆子氯仿組、覆盆 子全藥組均可不同程度縮短大鼠的逃避潛伏期,明顯增加穿越平臺次數; 覆盆子乙酸乙酯組、覆盆子氯仿組、覆盆子全藥組、銀杏黃 酮陽性組可明顯提高老年大鼠腦組織中的乙酰膽堿轉移酶活性,同時覆盆子乙酸乙酯組、覆盆子氯仿組、銀杏黃酮陽性組降低乙酰 膽堿酯酶活性; 覆盆子乙酸乙酯組、覆盆子氯仿組、覆盆子全藥組、銀杏黃酮陽性組可明顯升高老年大鼠腦組織總超氧岐化酶、過氧 化氫酶活性,明顯降低丙二醛含量; 覆盆子乙酸乙酯組、覆盆子氯仿組、銀杏黃酮陽性組可明顯升高谷胱甘肽過氧化物酶酶活性。
結論: 覆盆子乙酸乙酯部位能提高自然衰老大鼠的學習記憶能力,因為其提高老年大鼠腦部膽堿能功能和減少腦部自由基損傷最 為明顯,其次是氯仿部位,最后是全藥部位。關鍵詞 覆盆子萃取部位; 學習記憶; Morris 水迷宮; 衰老
現代藥理研究發(fā)現,覆盆子作用廣泛,除延緩衰老外、還有對生殖系統(tǒng)的調節(jié)作用、抗氧化作用等。我們前期發(fā)現覆盆子氯仿提取部位和乙酸乙酯提取部位對 D-半乳糖聯合氫化可的松造成的腎陽虛型癡呆大鼠和東莨菪堿所致的學習記憶障礙
大鼠有很明顯的改善其學習記憶的作用[1,2],但對自然衰老大鼠學習記憶功能的影響尚無文獻報道。故本研究以自然衰老的大鼠為研究對象,觀察覆盆子各有效部位對大鼠學習記憶能力以及腦組織中與學習記憶和衰老相關的酶及衰老相關代謝產物的影響,從而進一步研究覆盆子改善學習記憶的機制與物質基礎。
1.材料與方法
1.1 試驗藥物 覆盆子購于江西省樟樹藥材市場,由江西中醫(yī)藥大學中藥資源學科組劉慶華老師鑒定為薔薇科懸鉤子屬值物掌葉覆盆子 Rubus chingii Hu 的未成熟果。經鑒定該藥材質 量符合 2010 版中國藥典要求。取覆盆子藥材粉末 80% 乙醇滲 漉,回收乙醇得浸膏。浸膏用水混懸,依次用氯仿、乙酸乙酯萃 取,得到覆盆子全藥、氯仿、乙酸乙酯共三個部位,由江西中醫(yī)藥 大學藥物分析室謝一輝教授制備,-20℃ 保存,臨用前稀釋至覆 盆子全藥
1.2g 生藥 / ml、乙酸乙酯部位 1. 2g 生藥 / ml、氯仿部位
1.2g 生藥 / ml ; 陽性藥銀杏葉片,深圳海王藥業(yè)有限公司,批號:20121004。
1. 2 動物 18 月齡 SD 大鼠,SPF 級,50 只,雌雄各半,體質重 ( 500 ± 20) g; 3 月齡 SD 青年大鼠,SPF 級,10 只,雌雄各半,體質 重( 220 ± 20) g。均由湖南斯萊克景達實驗動物有限公司提供, 許可證為: SCXK( 湘) 2009-0004。
1.3 試劑 乙酰膽堿酯酶試劑盒,批號: 20140122,乙酰膽堿 轉移酶試劑盒,批號: 20140119,谷胱甘肽過氧化物酶試劑盒,批 號: 20130927,總超氧岐化酶試劑盒,批號: 20130926,過氧化氫酶試劑盒,批號: 20131012,丙二醛試劑盒,批號: 20130927,均購自南京建成試劑有限公司。
1.4 儀器 Morris 水迷宮,北京眾實迪創(chuàng)科技發(fā)展有限責任公司; 萬分之一分析天平,Sartorius,德國; -80℃ 冰箱,Thermo,美國。
1.5 方法 大鼠進行隨機分成 5 組,分別為老年組、銀杏黃酮 陽性組、覆盆子乙酸乙酯組、氯仿組、全藥組,另設青年組( 為 3個月齡的 SD 大鼠) 。青年組和老年組灌胃生理鹽水 1m1 /100g,乙酸乙酯組、氯仿組、全藥組分別灌胃給予覆盆子相應萃取部12g 生藥 / kg,銀杏黃酮陽性組給予銀杏黃酮 5. 785mg / kg,給藥 容量 1m1 /100g,連續(xù) 1 個月。
1.5.1 定位航行試驗 共 5 天,面向池壁將大鼠分別從三個不 同象限的入水點放入水中,記錄其在 60 秒內尋找到平臺所用的 時間,此是逃避潛伏期( escape latency) 。大鼠如果 60 秒內找不 到平臺則由實驗操作者牽引實驗大鼠停留在平臺上 10 ~ 15s,參與文獻[4]進行。
1.5.2 空間探索試驗 實驗第 6 天,撤除平臺,任意選擇 1 個
入水點將大鼠放入水中,記錄其 60 秒內: 動物穿越虛擬平臺的 次數; 空間探索試驗中在原平臺所在象限活動時間和動物在目 標象限( 原平臺所在象限) 游泳路程。
1.5.3 乙酰膽堿酯酶、乙酰膽堿轉移酶活性檢測 水迷宮實驗 結束后,取腦組織,進行組織勻漿,制成 10% 的勻漿液,檢測乙 酰膽堿酯酶、乙酰膽堿轉移酶活性,具體方法按試劑盒說明書進行。
1.5.4 總超氧岐化酶、谷胱甘肽過氧化物酶、過氧化氫酶活性 及丙二醛含量檢測 取腦組織 10% 的勻漿液進行 總超氧岐化 酶、谷胱甘肽過氧化物酶、過氧化氫酶活性及丙二醛含量檢測, 具體方法按試劑盒說明書進行。
1.結果
2.1 覆盆子各提取部位大鼠學習記憶的影響 ( Morris 水迷宮 法) 在水迷宮實驗中: 與青年組比較,老年組大鼠逃避潛伏期 明顯延長,穿越平臺次數明顯減少,提示老年組大鼠學習記憶 功能降低; 與老年組大鼠比較,乙酸乙酯組、氯仿組、全藥組、銀杏黃酮陽性組大鼠逃避潛伏期明顯縮短,穿越平臺次數明顯增加。而各給藥組中覆盆子乙酸乙酯組對大鼠逃避潛伏期有更顯著的縮短,且穿越平臺次數增加更明顯,結果見表 1、2。
表 1 覆盆子不同萃取部位對自然衰老大鼠逃避潛伏期的影響 ( x珋± s,秒)
組別 |
鼠數 |
劑量 |
第一天 |
第二天 |
|
第三天 |
|
第四天 |
第五天 | |||
( 只) |
( g 生藥 / kg) |
( s) |
( s) |
|
( s) |
|
( s) |
( s) | ||||
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青年對照 |
10 |
|
43. 12 ± 16. 56** 25. 23 ± 14. |
89** |
17. 68 ± 14. |
16** |
13. 41 ± 6. 00** |
10. 87 ± 4. 88** | ||||
老年對照 |
10 |
|
59. 51 ± 1. 58 |
59. 21 ± 2. 52 |
55. 76 ± 9. 05 |
56. 92 ± 6. 64 |
56. 72 ± 7. 14 | |||||
銀杏黃酮 |
10 |
0. 0058 |
43. 43 ± 18. 64 |
41. 84 |
± 19. |
25* |
40. 53 |
± 21. |
25 |
32. 58 ± 17. 27** |
22. 04 |
± 16. 0** |
覆盆子乙酸乙酯 |
10 |
12 |
49. 53 ± 16. 67 |
43. 17 |
± 18. |
08* |
38. 14 |
± 14. |
59* |
29. 29 ± 17. 84** |
19. 21 |
± 11. 67** |
覆盆子氯仿 |
10 |
12 |
48. 86 ± 18. 00 |
45. 28 |
± 19. |
48 |
36. 23 |
± 20. |
76* |
30. 47 ± 18. 04** |
23. 03 |
± 15. 42** |
覆盆子全藥 |
10 |
12 |
49. 33 ± 17. 51 |
46. 14 |
± 18. |
17 |
37. 91 |
± 16. |
70* |
30. 53 ± 16. 81** |
27. 42 |
± 21. 39** |
|
|
|
|
|
|
|
|
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| ||
與老年組比較 * |
P < 0. 05,** P < 0. 01( 下同) |
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表 2 覆盆子不同萃取部位對自然衰老大鼠空間探索的影響 ( x珋± s,n = 10)
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組別 |
劑量 |
|
第一象限停留 |
第一象限游動 |
|
穿越平臺 |
|
| ||||||
|
|
( g 生藥 / kg) |
時間( s) |
|
距離( mm) |
|
次數( 次) |
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| |||||||
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| ||||||||||
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|
| ||||
|
|
青年對照 |
|
|
19. 76 ± 4. |
72** 233. |
83 |
± 41. 19* |
2. |
91 |
± 0. 87** |
|
| |||
老年對照 |
|
|
13. 21 ± 5. |
51 |
159. |
44 |
± 31. 28 |
0. |
33 |
± 0. 48 |
|
| ||||
銀杏黃酮 |
0. |
0058 |
16. 42 |
± 3. |
91* |
214. |
17 |
± 32. 83** 2. |
38 |
± 1. 26** |
|
| ||||
覆盆子乙酸乙酯 |
12 |
15. 32 |
± 5. |
65 |
174. |
39 |
± 38. 29** 2. |
58 |
± 0. 97** |
|
| |||||
覆盆子氯仿 |
12 |
16. 79 |
± 4. |
61* |
188. |
63 |
± 31. 57** 2. |
21 |
± 1. 03** |
|
| |||||
覆盆子全藥 |
12 |
17. 81 |
± 3. |
97* |
209. |
65 |
± 34. 21* |
2. |
04 |
± 0. 94** |
|
| ||||
|
|
|
|
| ||||||||||||
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2. 1. 2 |
覆盆子各提取部位對大鼠膽堿能神經遞質的影響 |
|
結果見表 3。與青年組相比老年組大鼠腦組織乙酰膽堿轉移酶活 性明顯下降,而乙酰膽堿酯酶活性明顯升高。與老年組相比,覆 盆子乙酸乙酯部位、氯仿部位及陽性藥可明顯升高老齡鼠腦組 織乙酰膽堿轉移酶活性,同時降低乙酰膽堿酯酶活性。酶活性、過氧化氫酶活性、丙二醛含量均具有極顯著性差異,提 示自然衰老的老齡鼠腦部可能存在自由基損傷過度,氧化代謝 產生過多,從而引起學習記憶功能的下降。與老年組比較,銀杏 黃酮陽性組大鼠的腦組織中谷胱甘肽過氧化物酶酶活性、過氧 化氫酶活性顯著性升高,總超氧岐化酶含量極顯著性升高,丙二 醛含量明顯減少; 覆盆子乙酸乙酯組大鼠腦組織中谷胱甘肽過 氧化物酶酶活性、總超氧岐化酶含量、過氧化氫酶活性均顯著性 升高,丙二醛含量極顯著性降低; 覆盆子氯仿組大鼠的腦組織中 谷胱甘肽過氧化物酶酶活性、總超氧岐化酶活性、過氧化氫酶活 性均顯著性升高,丙二醛含量極顯著性降低; 覆盆子全藥組大鼠 的腦組織中總超氧岐化酶活性、過氧化氫酶活性均顯著性升高, 丙二醛含量極顯著性降低,而谷胱甘肽過氧化物酶酶的活性未 見明顯差異。
表 3 覆盆子不同萃取部位對自然衰老大鼠腦組織乙酰膽堿轉移 酶、乙酰膽堿酯酶活性的影響 ( x珋± s,n = 10)
組別 |
劑量 |
乙酰膽堿轉移 |
乙酰膽堿酯 | |||||
( g 生藥 / kg) |
酶活性( IU / g) |
酶活性( U / mgprot) | ||||||
| ||||||||
|
|
|
|
|
|
| ||
青年對照 |
|
67. 62 ± 11. |
17** |
0. 33 ± 0. |
04** | |||
老年對照 |
|
28. 79 ± 11. |
66 |
0. 49 ± 0. |
05 |
| ||
銀杏黃酮 |
0. 0058 |
51. 37 |
± 10. |
59** |
0. 39 |
± 0. |
04** | |
覆盆子乙酸乙酯 |
12 |
46. 98 |
± 7. 20** |
0. 39 |
± 0. |
05** | ||
覆盆子氯仿 |
12 |
44. 72 |
± 9. 24** |
0. 44 |
± 0. |
05* |
| |
覆盆子全藥 |
12 |
37. 52 |
± 5. 49* |
0. 46 |
± 0. |
05 |
| |
|
|
| ||||||
2. 2 對老化相關酶及相關代謝產物的影響 |
與青年組比較,老 |
年組大鼠的腦組織中谷胱甘肽過氧化物酶酶活性、總超氧岐化
表 4 覆盆子不同萃取部位對自然衰老大鼠大腦的影響 ( x珋± s,n =10)
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劑量 |
谷胱甘肽過氧 |
|
總超氧 |
|
過氧化氫 |
丙二醛含量 | ||||||
組別 |
化物酶酶活性 |
岐化酶含量 |
|
酶活性 | |||||||||
( 生藥 g / kg) |
|
( nmol / mg prot) | |||||||||||
|
( U / mg prot) |
( U / mg prot) |
( |
U / mg prot) | |||||||||
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| |||||||||
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
青年對照 |
|
45. 88 ± 5. |
45** |
6. 80 ± 0. |
39** |
3. |
90 |
± 0. 32** |
2. 01 ± 0. |
54** | |||
老年對照 |
|
39. 66 ± 1. |
16 |
5. 40 ± 0. |
30 |
3. |
03 |
± 0. 39 |
7. 36 ± 2. |
23 | |||
銀杏黃酮 |
0. 0058 |
44. 50 |
± 3. |
84* |
5. 83 |
± 0. |
30** |
3. |
62 |
± 0. 21* |
4. 02 |
± 1. |
63* |
覆盆子乙酸乙酯 |
12 |
43. 01 |
± 2. |
77* |
5. 95 |
± 0. |
38** |
3. |
36 |
± 0. 13* |
2. 12 |
± 0. |
79** |
覆盆子氯仿 |
12 |
42. 01 |
± 2. |
78* |
5. 88 |
± 0. |
32* |
3. |
30 |
± 0. 22* |
2. 29 |
± 0. |
49** |
覆盆子全藥 |
12 |
41. 80 |
± 2. |
39 |
5. 72 |
± 0. |
71* |
3. |
24 |
± 0. 17* |
2. 14 |
± 0. |
36** |
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112 中藥藥理與臨床 2015; 31( 3)
1.討論
學習記憶在認知活動中具有重要作用,同時也是智力結構 中的重要組成要素。學習記憶功能體現出腦的高級整合功能,其功能的減退、喪失是腦衰老的重要標志。Morris 圓形水迷宮 主要用于測試動物( 大、小鼠) 對空間位置覺和方位覺的學習記 憶能力,本實驗通過 Morris 水迷宮結果顯示與青年組比較,老年 組大鼠逃避潛伏期明顯延長,穿越平臺次數明顯減少,提示老 年組大鼠學習記憶功能降低。與老年組大鼠比較給藥組大鼠 尤其是乙酸乙酯組大鼠逃避潛伏期明顯縮短,穿越平臺面次數 明顯增加,提示覆盆子各部位有改善老年大鼠學習記憶的作 用,且乙酸乙酯部位改善作用最為明顯,其次是氯仿部位,最后 是全藥部位。
乙酰膽堿是中樞膽堿能神經的重要遞質。它由膽堿乙酰 轉移酶( 乙酰膽堿轉移酶) 合成、乙酰膽堿酯酶( 乙酰膽堿酯酶) 分解,通過乙酰膽堿受體發(fā)揮生物學效應。乙酰膽堿平衡由乙 酰膽堿轉移酶和乙酰膽堿酯酶共同維持。生物體隨著年齡增 長,膽堿能系統(tǒng)功能隨之逐漸衰退,表現為代謝失調、受體的數 目和親和力的變化,導致中樞神經生理異常。研究發(fā)現增加大 鼠海馬乙酰膽堿轉移酶的活性,可提高大鼠空間學習的能力 。實驗通過檢測乙酰膽堿轉移酶、乙酰膽堿酯酶 結果顯 示青年組相比,老年組大鼠腦組織乙酰膽堿轉移酶活力明顯下 降,而乙酰膽堿酯酶活性明顯升高,提示老年組大鼠與學習記 憶有關的膽堿能神經遞質乙酰膽堿生成來源減少且水解去路 增加,膽堿能功能下降。與老年組相比,覆盆子乙酸乙酯部位、 氯仿部位及陽性藥可明顯升高老齡鼠腦組織乙酰膽堿轉移酶 活性,同時降低乙酰膽堿酯酶活性,但是全藥僅升高老齡鼠腦 組織乙酰膽堿轉移酶活性,對乙酰膽堿酯酶活性無顯著影響。 同時覆盆子乙酸乙酯部位比氯仿部位改善作用更明顯,提示覆 盆子乙酸乙酯部位可更顯著的增加與學習記憶有關的膽堿能 神經遞質乙酰膽堿的含量,提高膽堿能功能而達改善學習記憶 的作用,保護由衰老導致的機體腦組織功能降低。
老年鼠海馬中自由基和興奮性氨基酸相互作用,導致海馬 神經死亡.由于海馬是動物學習、記的重要神經解剖學結構故導致學習記憶能力下降 。自由基又稱游離基 是未配對電子的原子和原子團,它具有高度活潑的化學特性,會與相鄰物質發(fā)生電子的得失交換,造成組織損傷。像氨基酸這種生物大分子易遭受自由基攻擊。正常情況下,機體的自由基含量會很 低,并且會迅速被酶破壞。但是隨著年齡的增長,酶活性會降低 以及機體物質代謝會發(fā)生變化,這必然導致自由基產生過多。 海馬中自由基攻擊興奮性氨基酸,引起海馬神經死亡,從而導 致老年鼠的學習記憶能力下降。實驗通過檢測老齡鼠腦組織 谷胱甘肽過氧化物酶活性、總超氧岐化酶活性、過氧化氫酶活 性以及丙二醛含量變化來闡明覆盆子對老齡鼠學習記憶的影 響。本次試驗結果表明,老年組較青年組,腦組織中與衰老相關 的酶谷胱甘肽過氧化物酶、總超氧岐化酶、過氧化氫酶的活性 均明顯降低,而與衰老相關的代謝產物丙二醛含量顯著升高, 表明自然衰老的大鼠作為此次試驗的模型是可取的。各給藥 組與老年組比較,腦組織中與衰老相關的酶谷胱甘肽過氧化物酶、總超氧岐化酶、過氧化氫酶活性在一定程度上升高,而與衰老相關的代謝產物丙二醛含量也呈下降趨勢,這表明覆盆子可通過影響老齡鼠腦組織自由基的變化來改善學習記憶。且覆盆子乙酸乙酯部位改善最為明顯,氯仿部位其次,最后是全藥部位。
以上結果提示覆盆子乙酸乙酯部位、氯仿部位以及全藥均有一定的改善自然衰老大鼠的學習記憶能力。但是從老年鼠水迷宮的行為學實驗數據以及乙酰膽堿酯酶、乙酰膽堿轉移酶、老化相關酶及相關代謝產物的生化指標數據上觀察,覆盆子的乙酸乙酯部位改善作用最為明顯,氯仿部位改善作用其次,全藥部位改善作用最弱。然而學習記憶的機制比較復雜,通路較多,覆盆子其影響學習記憶的具體機制與作用通路仍值得深入研究。
這些有效部位中具體起作用的成分還有待進一步探討。