全 文 :·32· Chinese Journal of Information on TCM Jul.2014 Vol.21 No.7
·实验研究·
竹节参总提物对 D - 半乳糖致衰老小鼠的影响
万静枝,袁丁,狄国杰,张长城,刘朝奇,周志勇,王婷
三峡大学医学院,湖北 宜昌 443002
摘要:目的 观察竹节参总提物对衰老小鼠的学习记忆、抗氧化及抗凋亡的影响,并探讨其作用机制。
方法 雄性昆明种小鼠随机分为正常组、模型组、维生素 E 组和竹节参低、高剂量组。除正常组外,其余各组
颈背部皮下注射 D -半乳糖建立衰老模型。各给药组分别给予竹节参总提物和维生素 E灌胃,正常组和模型组给
予等量生理盐水灌胃,1 次/d,连续 7 周。第 8周进行小鼠学习和记忆能力测试。测试结束后,苏木素-伊红染色
观察海马 CA1 区神经元的形态变化,生化法检测脑组织超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)和谷胱甘肽过氧化
物酶(GSH-Px)水平,RT-PCR检测脑组织中 Bcl-2、Bax mRNA 表达。结果 竹节参低、高剂量组均能缩短小鼠寻
找平台时间,改善小鼠学习记忆能力;显著增强 SOD、GSH-Px 活性,降低 MDA 含量;升高 Bcl-2 mRNA、降低
Bax mRNA 表达水平。结论 竹节参总提物具有抗衰老的作用。
关键词:竹节参总提物;D -半乳糖;抗衰老;抗氧化;小鼠
DOI:10.3969/j.issn.1005-5304.2014.07.010
中图分类号:R285.5 文献标识码:A 文章编号:1005-5304(2014)07-0032-04
Effects of Total Panax Japonicus Extract on D -galactose Induced Aging Mice WAN Jing-zhi,
YUAN Ding, DI Guo-jie, ZHANG Chang-cheng, LIU Chao-qi, ZHOU Zhi-yong, WANG Ting (Medical College of
China Three Gorges University, Yichang 443002, China)
Abstract:Objective To research the protective effects of total Panax Japonicus extract on
learning memory, antioxidation, and anti-apoptosis of aging mice, and explore the mechanism.
Methods Male mice were randomly divided into normal group, model group, Vitamin E (VE) group,
Panax Japonicus extract low and high dose group. Except for the normal group, the other groups
were injected with D -gal on the back of the neck subcutaneously to establish aging model. Normal
group and model group were given a gavage with saline and each treatment group was given a
gavage with total Panax Japonicus extract and VE once a day for 7 weeks after the aging model
established. All mice were be measured their learning and memory ability in the eighth week. After
the test, the morphological changes of CA1 neurons were observed by HE stain. SOD, GSH-Px,
MDA levels in brain tissue were measured by biochemical method, the expressions of Bcl-2 and
Bax mRNA were evaluated by RT-PCR. Results Mice in Panax Japonicus extract low and high dose
group could spend less time in searching for the platform, improve the learning and memory
ability. Total Panax Japonicus extract increased the activity of SOD and GSH-Px, while decreased
the content of MDA. In addition, it could increase the expression level of Bcl-2 mRNA and reduce
the expression level of Bax mRNA as well. Conclusion Total Panax Japonicus extract has anti-aging
effect.
Key words:total Panax Japonicus extract;D -gal;anti-aging;antioxidantion;mice
基金项目:国家自然科学基金(81100957、81374001、31070314);
湖北省自然科学基金(2010CDB10703)
通讯作者:王婷,E-mail:tingting0301@126.com
竹节参为五加科植物竹节参 Panax Japonicus
C.A.Mey.的干燥根茎,1977 年以后各版《中华人民共
和国药典》均予收载,具有滋补强壮、散瘀止痛、止
血祛痰等功效,在我国西南地区土苗聚居地广泛应用,
2014 年 7 月第 21 卷第 7期 中国中医药信息杂志 ·33·
被民间誉为“草药之王”[1]。研究表明,竹节参总提物
有较好的抗氧化及抗凋亡的功效[2]。Wei 等[3]研究发
现,D-半乳糖诱导的啮齿动物行为和神经系统的退行
性变化可模拟人类脑衰老的过程。D-半乳糖致衰老模
型是经典的致慢性衰老模型,其主要通过氧化应激积
累机体内丙二醛(MDA)的含量,降低超氧化物歧化酶
(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活性引起[4]。
研究显示,当机体处于氧化应激状态时,机体容易受
到各种外界因素的干扰,因而其与很多疾病的发生发
展密切相关,并且与细胞凋亡存在着十分紧密的联
系[5]。本实验通过皮下连续注射 D-半乳糖建立小鼠衰
老模型,观察竹节参总提物对衰老小鼠的学习记忆、
抗氧化及抗凋亡的影响,并初步探讨其作用机制,为
其开发利用提供研究依据。
1 实验材料
1.1 动物
SPF 级雄性昆明种小鼠,体质量 25~30 g,湖北省
实验动物中心提供,许可证号:SCXK(鄂)2008-0005。
造模前适应性饲养 1 周。
1.2 药物与试剂
竹节参产于湖北恩施,购于恩施竹节参种植基
地;维生素 E 购于上海源穹生物科技有限公司;D-
半乳糖购于 Sigma 公司;SOD、MDA、GSH-Px 和蛋白定
量检测试剂盒均购自南京建成生物工程研究所;
Bcl-2、Bax 和β-actin 由生工生物工程上海有限公
司合成;RT-PCR 试剂盒由大连宝生物有限公司提供。
1.3 仪器
MT-200 水迷宫,成都泰盟科技有限公司;XW-80A
微型旋涡混合仪,上海沪西分析仪器厂有限公司;
JA2003 型电子分析天平,上海天平仪器厂;LDZ5-2 型
自动平衡离心机,北京医用离心机厂;WFZ UV-2100
型紫外可见分光光度计,尤尼柯上海仪器有限公司;
PK-600S 型水浴锅,上海精宏实验设备有限公司;9902
型 PCR 扩增仪,新加坡 AB Applied Biosystems;Gene
Genius 凝胶分析系统,英国 Syngne 公司;165-1801
型 PCR 仪,美国 Bio-Rad。
2 实验方法
2.1 竹节参提取物的制备
将竹节参干燥根茎粉碎后,用60%乙醇回流提取3
次后,回收乙醇,合并滤液,浓缩,得到竹节参提取物,
提取率为 25.8%。
2.2 分组、造模与给药
将昆明种小鼠随机分为正常组、模型组、竹节参
低剂量组、竹节参高剂量组和维生素 E 组。正常组颈
背部皮下注射生理盐水,其他各组均皮下注射D-半乳
糖(150 mg/kg)进行造模。竹节参低、高剂量组同时
灌胃竹节参提取物(150、300 mg/kg),相当于临床成
人用量的 50、100 倍;维生素 E 组 200 mg/kg 灌胃维
生素 E;正常组和模型组给予等量生理盐水灌胃。每
组给药体积 0.1 mL/mg,每日 1 次,连续 8 周。
2.3 Morris 水迷宫实验
造模第 8 周进行水迷宫测试。迷宫水池高 50 cm,
直径 120 cm,站台直径 10 cm,平台距水面 1.5 cm,壁
上标有 A、B、C、D 4 个入水点,将水迷宫等分成 4 个
象限。实验前,每只小鼠随机入水,寻找平台,若小鼠
120 s内未找到平台,由实验者引导至平台,停留20 s。
正式实验时,每次从同一个点将试验小鼠放入水迷
宫中,若动物 2 min尚未找到站台,将动物拿到站台上
并使其停留 20 s,连续 5 d。迷宫上方摄像机与计算
机相连,利用计算机软件对试验小鼠活动进行全程跟
踪,并显示整个活动轨迹。用找到站台所需的时间(潜
伏期)表示大鼠的学习记忆能力。实验在隔音安静的
房间内进行,水温控制在(23±2)℃。
2.4 跳台实验
造模第8周进行跳台实验。打开小鼠跳台测试箱,
将受试小鼠放入跳台仪中,适应环境 3 min,然后通
36 V 交流电,观察小鼠第一次跳下跳台的时间即潜伏
期,同时记录 5 min 内小鼠由高台跳下受到电击的次
数即错误次数,以此反映小鼠的学习能力。重复上述
实验,记录潜伏期和 5 min 内的错误次数,以此反映小
鼠的记忆能力。
2.5 取材
上述实验结束后各组小鼠眼球取血,颈椎脱臼处
死,并行断头,且在冰浴中快速取出脑组织。
2.6 海马 CA1 区神经元形态观察
取适量脑组织于 10%中性甲醛灌注固定,常规脱
水,石蜡包埋后进行切片,将石蜡切片常规脱蜡和水
化处理后,HE 染色,二甲苯脱水后中性树脂封片,光镜
下观察 CA1 区神经元形态变化。
2.7 脑组织超氧化物歧化酶、丙二醛和谷胱甘肽过
氧化物酶测定
取适量脑组织,加入适量生理盐水,制成匀浆液,
按照 SOD、MDA、GSH-Px 和蛋白检测试剂盒说明书进
行操作。
2.8 脑组织 Bcl-2 和 Bax 基因表达测定
取适量脑组织,加入适量 Trizol 液进行匀浆,室
温静置 5 min,12 000 g、4 ℃离心 10 min,将上清液
转移至 1.5 mL 离心管中,加入 1/5 Trizol 体积氯仿,
·34· Chinese Journal of Information on TCM Jul.2014 Vol.21 No.7
振荡混匀,室温静置5 min,12 000 g、4 ℃离心15 min,
将上清液转移至新的离心管中,加入等体积的异丙
醇,室温静置 10 min,12 000 g、4 ℃离心 10 min,向
沉淀中加入 75%乙醇 1 mL,清洗沉淀,12 000 g、4 ℃
离心 5 min,弃上清液,保留沉淀,干燥,溶于适量的焦
碳酸二乙酯(DEPC)水中,即为总 RNA;然后将提取的
RNA反转录为cDNA(严格按照试剂盒说明书操作)进行
扩增。Bcl-2:上游引物 GAGGAAGTCCAGTGTCCAGC,下游
引物 CTGCAGAGGATGATTGCTGA;Bax:上游引物 CATCCA
CAGAGCGATGTTGT,下游引物 CGACTTTGCAGAGATGTCCA);
β-actin:上游引物 CGTGCGTGACATCAAAGAGAA,下游引
物 TGGATGCCACAGGATTCCAT)。反应体系:2×PCR
Master Mix 12.5 μL,cDNA 模板 0.5 μL,上、下游引
物各 0.5 μL,去离子水 11 μL。反应条件:94 ℃、5 min,
94 ℃、30 s,57 ℃、35 s,72 ℃、30 s,30 个循
环,72 ℃、5 min。琼脂糖凝胶电泳检测 Bcl-2 和 Bax
mRNA 表达。
3 统计学方法
采用 SPSS18.0 统计软件进行分析。计量资料用
—x±s 表示,多组样本间比较采用方差分析,两两比较采
用 LSD 法。P<0.05 表示差异有统计学意义。Image J
软件灰度分析 RT-PCR 图片后用 Prism 5 软件绘制柱
状图。
4 结果
4.1 竹节参总提物对小鼠水迷宫实验潜伏期的影响
与正常组比较,模型组小鼠各时点潜伏期均延长
(P<0.05,P<0.01);与模型组比较,竹节参低、高
剂量组和维生素 E 组小鼠潜伏期均均缩短(P<
0.05,P<0.01),各给药组间比较差异无统计学意义
(P>0.05)。结果见表 1。
表 1 各组小鼠不同时点水迷宫实验潜伏期比较(—x±s,s)
组别 只数 第 1 日 第 2 日 第 3 日 第 4 日 第 5 日
正常组 10 106.6±16.0 99.8±25.0 91.5±12.1 84.0±18.2 73.3±10.9
模型组 10 119.6± 0.5## 113.4±12.0 108.1±15.2## 100.2±14.8## 97.8±23.1##
竹节参低剂量组 10 110.3±13.5* 105.0± 9.6 97.4± 9.0* 91.3±14.8 84.2±19.8
竹节参高剂量组 10 109.9± 8.6** 103.0±11.6* 95.6±13.8* 90.6± 8.7* 79.1±16.0*
维生素 E 组 10 110.4±10.7** 102.0±13.0* 96.3±17.4* 85.4±19.1* 79.5±19.7*
注:与正常组比较,#P<0.05,##P<0.01;与模型组比较,*P<0.05,**P<0.01(下同)
4.2 竹节参总提物对跳台实验小鼠学习记忆能力的
影响
与正常组比较,模型组小鼠跳台潜伏期明显缩
短,且错误次数明显增加(P<0.05,P<0.01);与模型
组比较,竹节参低、高剂量组和维生素 E 组小鼠潜伏
期明显延长,错误次数明显减少(P<0.05,P<0.01)。
结果见表 2。
表 2 各组小鼠学习记忆能力比较(—x±s)
组别 只数 潜伏期(s) 错误次数(次)
正常组 10 51.7±16.7 3.6±2.6
模型组 10 36.9±10.6# 8.5±4.3##
竹节参低剂量组 10 66.6±23.6** 3.5±2.0**
竹节参高剂量组 10 49.3±23.8* 2.5±2.0**
维生素 E 组 10 62.1±31.6* 4.5±2.2**
4.3 竹节参总提物对小鼠海马 CA1 区神经元细胞形
态的影响
正常组小鼠海马 CA1 区神经元排列整齐,形状较
规则,模型组较正常组排列紊乱,核深染且不规则,竹
节参低、高剂量组则有所改善。结果见图 1。
注:A.正常组;B.模型组;C.竹节参低剂量组;
D.竹节参高剂量组;E.维生素 E 组
图 1 各组小鼠海马 CA1 区神经元细胞形态比较(HE 染色,×100)
4.4 竹节参总提物对小鼠脑组织超氧化物歧化酶、
谷胱甘肽过氧化物酶活性和丙二醛含量的影响
与正常组比较,模型组小鼠SOD和 GSH-Px活性显
著降低,MDA 含量明显增加,差异有统计学意义(P<
0.01);与模型组比较,竹节参低、高剂量组和维生素
E组 SOD和 GSH-Px活性显著增强,MDA含量明显减少,
各给药组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。结果
见表 3。
A B
C D E
2014 年
表 3 各
组别
正常组
模型组
竹节参低剂量
竹节参高剂量
维生素 E 组
4.5 竹节
因表达的
与正
表达上升
量组和维
(P<0.05
学意义(P
5 讨论
人体随
记忆等能
常重要的
显改善 D
老的自由
基堆积过
抗氧化系
除自由基
表明,竹节
逆转 SOD
灰
度
比
Ba
Bcl-
β-acti
7 月第 2
组小鼠脑组织中
只数 S
10 101
10 65
组 10 78
组 10 84
10 91
参总提物
影响
常组比较,
(P<0.01)
生素E组B
,P<0.01
>0.05)。
注:1.正常组
4.竹节参
图 2 各组小鼠
着年龄的
力下降尤为
角色[6]。本
-半乳糖致
基理论认为
多引起。正
统,包括 S
进而减少脂
参总提物
和 GSH-Px
1 2
x
2
n
1
1 卷第 7期
SOD、GSH-Px
OD(U/mL)
.6±19.6
.5±15.2##
.6±16.8
.0±13.3*
.9±16.7**
对小鼠脑组
模型组 Bc
;与模型组
cl-2表达均
),与维生素
结果见图
;2.模型组;3
高剂量组;5.
脑组织 Bcl-2
增长,各种
明显,而脑
研究结果表
衰老小鼠的
,细胞的衰
常机体自
OD 和 GSH-
质代谢产
能明显减少
的活性。D
3
2 3
活性和 MDA 含
GSH-Px(U/mL)
3.39±0.97
1.83±0.39##
2.12±0.59
2.73±0.27**
3.02±0.43**
织中 Bcl-
l-2 表达显
比较,竹节
上升,Bax
E 组比较,
2。
.竹节参低剂量
维生素 E 组
和 Bax mRNA 表
机能均会下
衰老在其
明,竹节参
学习、记
老是由于
由基过多时
Px 等超氧化
物的产生。
脑组织 MD
-半乳糖致
4 5
4
中国
量比较(—x±s)
MDA(nmol/mL
11.39±0.91
29.16±4.56
21.61±2.87
17.47±4.48
14.33±2.75
2 和 Bax 基
著下降,Ba
参低、高剂
表达均下降
差异无统计
组;
达
降,学习、
中扮演着非
总提物能明
忆能力。衰
细胞内自由
,其自身的
物酶,可清
本实验研究
A 含量以及
衰老可使机
5
中医药信
)
##
**
**
**
x
体处于
诱导其
程中重
的存亡
亡[8]。
Bcl-2
模型组
量组的
综
有一定
体产生
过 Bc
老的作
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atrum
d-ga
713-
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in he
is a
Bcl-X
Onco
[8] 王卫
疗杂
息杂志
氧化应激
凋亡的作
要的调控
,当 Bcl-
本实验研
/Bax 明显
比较,其
比值明显
上所述,竹
的保护效
的过多自
l-2 家族蛋
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用[7]。Bcl
因子,Bcl-
2/Bax 的比
究表明,与
下降,而竹节
比值显著上
>50%。
节参总提
应,其抗衰
由基进而提
白发挥抗
海波,等.竹节
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化应激对动
-2 家族蛋
2 和 Bax
值>50%时
正常组比较
参总提物
升,且竹节
物对D-半乳
老机制可能
高其抗氧
凋亡效应,从
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