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大剂量当归对东莨菪碱致痴呆小鼠模型学习记忆及AchE、ChAT活性的影响



全 文 :书收稿日期:2012-07-25; 修订日期:2012-12-29
基金项目:国家自然科学基金( No. 81060284)
作者简介:吴红彦( 1963-) ,男( 汉族) ,山东东平人,现任甘肃中医学院教
授,研究生导师,主要从事方剂作用机理、物质基础研究及新药研发工作.
大剂量当归对东莨菪碱致痴呆小鼠模型学习记忆
及 AchE、ChAT活性的影响
吴红彦1,2,李海龙1,2,王虎平1,2,谢守嫔3,赵 鹏1,2,罗 佳4
(1.甘肃中医学院,甘肃 兰州 730000; 2.甘肃省中药药理与毒理学重点实验室,甘肃 兰州 730000;
3.兰州市第一人民医院 甘肃 兰州 730050;4.兰州市中医院,甘肃 兰州 730050)
摘要:目的 通过观察大剂量当归水煎液对氢溴酸东莨菪碱所致小鼠记忆障碍的保护作用,探讨当归防治老年性痴呆的
作用机理。方法 ( 1) 采用氢溴酸东莨菪碱腹腔注射诱发小鼠记忆障碍,而后以大剂量当归进行干预,采用水迷宫法、跳
台法及避暗法进行行为学能力测试,并测定脑组织中乙酰胆碱酯酶( TchE) 和胆碱乙酰转移酶( ChAT) 的活性。结果 大
剂量当归和小剂量当归治疗组均能减少在水迷宫测试、跳台测试、避暗测试中的错误次数减少,缩短潜伏时间;升高脑组
织匀浆 ChAT活性、降低 AchE活性,其中以大剂量当归组效果最为明显。结论 大剂量当归具有防治老年性痴呆的作用,
其机理可能与改善其学习记忆能力,提高脑组织中胆碱能神经递质的活性,保护神经细胞有关。
关键词:当归; 老年性痴呆; 行为学; 氢溴酸东莨菪碱; 乙酰胆碱酯酶; 胆碱乙酰转移酶
DOI标识:doi: 10. 3969 / j. issn. 1008-0805. 2013. 03. 016
中图分类号:R285 文献标识码:A 文章编号:1008-0805( 2013) 03-0552-03
The effects of learning and memory,AchE activity and ChAT activity of Angelica with
high dose of sinensis on mice modle of senile dementia induced by scopolamine
WU Hong-yan1,2,LI Hai-long1,2,WANG Hu-ping1,2,XIE Shou-pin3,ZHAO Peng1,2,LUO Jia4
( 1. Gansu College of Traditional Chinese Medicine,Lanzhou,Gansu,730000,China; 2. Gansu Province Key La-
boratory of Pharmacology and Toxicology,Lanzhou,Gansu,730000,China; 3. First Hospital of Lanzhou City,
Lanzhou,Gansu,730050,China; 4. Lanzhou Hospital of Traditional Chinese Medicine,Lanzhou,Gansu,
730050,China)
Abstract: Objective This study is to explore the mechanisms of water extraction of Angelica with large doses on the protective
effect of scopolamine hydrobromide - induced memory impairment in mice and treatment of senile dementia.Methods The experi-
mental model of memory impairment was induced with Hydrobromide scopolamine alkali intraperitoneal injection,and then inter-
vention of large doses of angelica also was carried out on the model mice. After that,water maze test,step down test and darkness
avoidance test were conducted to test behavior proficiency,and to test acetylcholinesterase ( TchE) activity and choline acetyltrans-
ferase enzyme ( ChAT) activity of brain tissue. Results large doses of angelica and small doses of drug treatment group can reduce
the error number and shorten latency in the water maze test,step down test and darkness avoidance test; and could increase the
brain homogenate ChAT activity,lower AchE activity. especially the effects of large doses of angelica group were obviously. Con-
clusion Large doses of angelica has the function of preventing and treating senile dementia,and the mechanisms of that may be as-
sociated with the mprovement of learning and memory ability,and the improvement of activities of cholinergic neurotransmitters in
the brain tissue to protect nerve cells.
Key words: Angelica; senile dementia; Behavior; Scopolamine hydrobromide; Acetylcholinesterase; Choline acetyltrans-
ferase
中医传统观念认为,老年性痴呆的发生与心、肾最为密切,属
本虚标实。中医治疗老年性痴呆一般多从心、肾等不同脏腑及
气、血、痰、瘀、火、郁等病机论治。针对中医对于老年性痴呆病位
在脑、心、肝、脾、肾和“虚、瘀、痰”的三大病机来治疗老年性痴
呆。课题组通过中医文献回顾,结合循证医学及临床研究,提出
从肝论治老年性痴呆的假说。因而,本实验拟以东莨菪碱诱发小
鼠记忆障碍复制痴呆小鼠模型为对象,采用具有养血、活血、调肝
的当归提取物加以干预,从行为学习记忆能力及脑组织 AchE、
ChAT活性的变化入手,探索其药理机制,为扩大传统中药材的新
用途,探索有效新药提供研究基础。
1 材料与仪器
1. 1 动物 SPF级 KM小鼠 50 只,雌雄各半,体质量(20 ± 2)g,
由甘肃中医学院科研实验动物中心提供,动物质量合格证编号:
SCXK(甘)2004 - 0006 - 0000994,实验设施使用许可证编号:
SYXK(甘)2004 - 0006 - 0000308。动物分笼饲养,食固体饲料,
饲料由甘肃中医学院科研实验动物中心提供,食水自由,室温 20
~ 25℃,相对湿度 45% ~52%。
1. 2 药物及试剂 药材购于甘肃大药房;氢溴酸东莨菪碱注射
液,上海禾丰制药有限公司生产,批号:100101。考马斯亮蓝蛋
白,南京建成生物化学试剂有限公司生产,批号:20100520。乙酰
胆碱酯酶(AchE)试剂盒,南京建成生物化学试剂有限公司生产,
批号:20100522。胆碱乙酰转移酶(ChAT)试剂盒,南京建成生物
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时珍国医国药 2013 年第 24 卷第 3 期 LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2013 VOL. 24 NO. 3
书化学试剂有限公司生产,批号:20100522。
1. 3 仪器 Y型水迷宫(自制) ,甘肃中医学院科研实验中心提
供;小鼠避暗自动测试仪,购于成都泰盟科技有限公司 BA - 200;
小鼠跳台仪,购于成都泰盟科技有限公司 DT - 200;UV - 120 -
02型紫外分光光度计(日本岛津) ;E200NIKON 光镜,由甘肃中
医学院科研实验中心提供。
2 方法
2. 1 动物分组 40 只 SPF级昆明种小鼠按照随机数字表随机分
为空白组、模型组、当归小剂量组(60 g)、当归大剂量组(120 g)
共 4 组,每组各 10 只。
2. 2 药物制备 取一定量当归放入圆底烧瓶加 10 倍量水浸泡 4
h后,电热套加热,烧瓶口放置冷却回流装置,煮沸 2 h,取其滤液
移至烧杯中滤渣加 5 倍量的水,继续煮沸 2 h,取其滤液。合并两
次滤液,水浴浓缩,温度保持在 80 ~ 85℃之间,最终使其 1 ml 浓
缩液相当于 2g生药。
2. 3 动物给药 空白组和模型组小鼠每天灌胃生理盐水 0. 02
ml /g,其余各组给予相应的生药水煎液。各组正常药物灌胃剂量
按照人临床给药剂量折算动物给药剂量倍数,当归小剂量组为
7. 713 g /(kg·d) ,当归大剂量组为 15. 426 g /(kg·d) ,每天灌胃
一次,连续灌胃 10 d。
2. 4 模型复制 给药第 6 天,第 8 天,灌胃 1 h 后给氢溴酸东莨
菪碱 2. 0 mg /(kg·d)进行造模,20 min后使用水迷宫,避暗及跳
台对小鼠进行学习能力训练。第 10 天灌胃 1h 后给氢溴酸东莨
菪碱 2. 0mg /(kg·d)进行造模然后进行记忆能力测试(Y型水迷
宫、跳台实验、避暗实验) ,经过预实验并进行改进,在训练两次
后进行记忆能力检测。
3 观察指标及方法
3. 1 行为学观察
3. 2 水迷宫测试 给药第 6,8 天,灌胃 1 h 后除空白组外,其余
各组小鼠均腹腔注射氢溴酸东莨菪碱 2. 0mg /(kg·d)进行造模,
造模 20 min后使用水迷宫进行学习能力训练。给药第 10 天,同
法造模后进行记忆能力测试。
3. 3 跳台测试 给药第 6、8 天,同法造模水迷宫训练后进行跳台
训练。第 10 天同法造模水迷宫测试后进行跳台测试。
3. 3. 1 避暗测试 给药第 6、8 天,同法造模跳台训练后进行避暗
训练。第 10 天同法造模后跳台测试后进行避暗测试。
3. 3. 2 动物取材 行为学指标测试结束后,快速处死动物,迅速
取出脑组织,放在冰冷的生理盐水中漂洗,除去血液,用吸水纸吸
干,称重,按照匀浆介质体积的总量为组织块重量的 9 倍,用移液
管量取生理盐水总量的 2 /3(预冷的 0. 9%)于小烧杯中,用眼科
小剪尽快剪碎组织块,将剪碎的组织倒入玻璃匀浆器中,用剩余
的 1 /3 的生理盐水冲洗残留在烧杯中的组织块,一起倒入匀浆管
中进行低温匀浆,用力柔和且充分研碎,将制备好的 10%匀浆用
低温离心机 3 000 r /min 离 15 min,吸取上清液备用,以测定蛋
白、AchE、ChAT含量。
3. 3. 3 指标检测 给药灌胃第 10 天,造模进行行为学能力测试
完毕后,处死动物,迅速取出脑组织,用生理盐水制成 10%匀浆,
放入低温离心机中,3 000 r /min 离心 10min,离心取上清液装入
试管中冷冻备用,按照试剂盒说明书进行乙酰胆碱酯酶(AchE)
和胆碱乙酰转移酶(ChAT)的测定。
3. 4 统计学处理 数据用 SPSS17. 0 软件处理,数据以 珋x ± s 表
示。组间均数比较采用单因素方差分析(ANOVA)检验,P < 0. 05
或 P < 0. 01 为有统计学意义。
4 结果
4. 1 当归大、小剂量对痴呆模型小鼠(Y 型水迷宫)记忆能力潜
伏时间和错误次数的影响 与模型组比较,对空白组的错误次数
显著升高,记忆潜伏时间显著延长,两组差异有高度的统计意义
(P < 0. 01) ,表明模型复制成功;与模型组比较,各治疗组错误次
数显著下降,记忆潜伏时间显著缩短,差异有统计意义(P < 0.
01) ,表明各治疗药物均可提高痴呆模型的学习能力;与小剂量
组比较,当归大剂量组的记忆能力显著强于当归小剂量组(P <
0. 05) ,有统计学意义。结果见表 1。
表 1 当归对痴呆模型小鼠(Y型水迷宫)记忆能力潜伏时间
和错误次数的影响(珋x ± s)
组别 剂量 / g·kg -1 记忆潜伏时间 / s 错误次数(次数)
空白组 - 3. 89 ± 0. 98★★ 8. 33 ± 0. 56★★
模型组 - 10. 5 ± 1. 21 14. 67 ± 1. 53
当归小剂量组 7. 713 7. 65 ± 1. 83 12. 00 ± 1. 00★★
当归大剂量组 15. 426 5. 80 ± 1. 80★★▲ 9. 33 ± 1. 55★★▲▲
与模型组比较,★ P < 0. 05,★★ P < 0. 01;与小剂量组比较,▲ P <
0. 05,▲▲P < 0. 01
4. 2 当归大、小剂量对痴呆模型小鼠(跳台实验)记忆能力潜伏
时间和错误次数的影响 与模型组比较,空白组的错误次数显著
升高,记忆潜伏时间显著延长,大剂量组差异有高度的统计意义
(P < 0. 01) ,表明模型复制成功;模型组比较,各治疗组错误次数
显著下降,记忆潜伏时间显著延长,显著差异有统计意义(P <
0. 01) ,表明各治疗药物均可提高痴呆模型的学习能力;与小剂量
组比较,当归大剂量组错误次数差异有统计意义(P < 0. 05) ,效
果优于小剂量组;记忆潜伏时间,当归大剂量组的记忆能力强于
当归小剂量组,但无统计学意义(P﹥ 0. 05)。结果见表 2。
表 2 当归对痴呆模型小鼠(跳台实验)记忆能力潜伏时间
和错误次数的影响(珋x ± s)
组别 剂量 / g·kg -1 记忆潜伏时间 / s 错误次数(次数)
空白组 - 98. 4 ± 113. 3★★ 4. 8 ± 0. 4★★
模型组 - 293. 4 ± 114. 3 8. 8 ± 1. 8
当归小剂量组 7. 713 169. 9 ± 102. 7★★ 6. 8 ± 0. 8★★
当归大剂量组 15. 426 205. 4 ± 103. 4★★▲ 5. 2 ± 0. 8★★▲
与模型组比较,★ P < 0. 05,★★ P < 0. 01;与小剂量组比较,▲ P <
0. 01;n = 10
4. 3 当归大、小剂量对痴呆模型小鼠(避暗实验)记忆能力潜伏
时间和错误次数的影响 与模型组比较,空白组的错误次数显著
升高,记忆潜伏时间显著延长,两组差异有高度的统计意义(P <
0. 01) ,表明模型复制成功;与模型组比较,各治疗组错误次数显
著下降,记忆潜伏时间显著缩短,差异有统计意义(P < 0. 05 或 P
< 0. 01) ,表明各治疗药物均可提高痴呆模型的学习能力;与当归
小剂量组比较,当归大剂量组的记忆能力显著增强,错误次数显
著低于当归小剂量组(P < 0. 05) ,有统计学意义。结果见表 3。
表 3 当归对痴呆模型小鼠(避暗实验)记忆能力潜伏时间
和错误次数的影响(珋x ± s)
组别 剂量 / g·kg -1 记忆潜伏时间 /min 错误次数(次数)
空白组 - 4. 97 ± 0. 10★★ 4. 0 ± 1. 0★★
模型组 - 1. 08 ± 1. 27 9. 2 ± 1. 3
当归小剂量组 7. 713 2. 15 ± 2. 14★ 7. 0 ± 0. 7★★
当归大剂量组 15. 426 3. 51 ± 1. 74★★▲ 5. 4 ± 1. 1★★▲
与模型组比较,★P < 0. 05,★★P < 0. 01;与模型组比较,▲P < 0. 05;n
= 10
4. 4 当归大、小剂量对痴呆模型小鼠脑组织 ChAT、AchE含量的
影响 与模型组比较,空白组小鼠脑组织匀浆中的 AchE 含量显
著增高,ChAT 活性显著降低,两组差异有高度的统计意义(P <
0. 01) ,表明模型复制成功;与当归小剂量组相比,当归大剂量组
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LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2013 VOL. 24 NO. 3 时珍国医国药 2013 年第 24 卷第 3 期
书能更加显著的增强小鼠脑组织匀浆中的 ChAT 活性,减弱 AchE
活性,差异有统计意义(P < 0. 05)。结果见表 4。
表 4 对痴呆模型小鼠脑组织匀浆
AchE活性、ChAT活性的影响(珋x ± s)
组别 剂量 / g·kg -1 AchE /U·mgprot - 1 ChAT /U·g - 1
空白组 - 7. 0 ± 1. 4★★ 132. 34 ± 13. 9★★
模型组 - 16. 1 ± 1. 6 68. 28 ± 7. 9
当归小剂量组 7. 713 13. 0 ± 1. 3★ 100. 86 ± 8. 2★★
当归大剂量组 15. 426 10. 1 ± 1. 2★★▲ 113. 46 ± 3. 9★★▲
与模型组比较,★ P < 0. 05,★★ P < 0. 01;与小剂量组比较,▲ P <
0. 05;n = 10
5 讨论
老年性痴呆是一种由于大脑皮层退化引起的包括记忆力、判
断力、抽象思维力、推理能力及空间关系等正常活动功能丧失的
神经退化性疾病,表现为精神与行为失常两方面,这恰恰与中医
对肝的功能认识密切相关。《素问·灵兰秘典论》云:“肝者,将
军之官,谋虑出焉”,《素问·六节藏象论》载:“肝者,罢极之本,
魂之居也”,肝喜调达而疏泄,主魂而藏血,体阴而用阳,其华在
筋,以主运动,为神魂之居,行为之主。据此,我们提出了从肝论
治老年性痴呆的假说,并用调肝代表方逍遥散系列开展了相关研
究,取得了良好效果[1 ~ 3]。确立了老年性痴呆从肝论治的正确性
及“调肝”治法的有效性。本研究从肝论治老年性痴呆的思路,
结合临床经验及现代药理研究,选择具有养血、活血、调肝的当归
进行相关研究。
当归性味甘、辛、苦而温,入肝、心、脾经。《本草》云:“当归,
治一切气,补一切血,破恶血,养心血”,《景岳全书·本草正》载:
“当归,其味甘而重,故专能补血;其气轻而辛,故又能行血。补
中有动,行中有补,诚血中之气药,亦血中之圣药也”。可见当归
既可益阴血而补肝体,养血安神,又可舒肝气而助肝用,调气机而
畅情志,气血同调,心肝并治,对老年性痴呆精神与行为失常的防
治具有很好的理论针对性。
有报道,采用大剂量当归治疗脑中风后遗症中发现,其不仅
能改善后遗症,且能明显改善中风患者出现的记忆力减退等认知
功能障碍,并未见明显副作用[4]。现代研究亦表明,当归可清除
体内氧自由基,抗脂质过氧化物反应,具有明显的抗衰老功
能[5 ~ 9];当归能降低血管性认知障碍大鼠脑组织中 AChE 含量,
升高其血中 SS含量,体现出对中枢胆碱能神经递质活性和数量
的调节作用[9];当归提取物可剂量依赖性地减弱 Aβ1 - 42诱导的
神经毒性和 tau蛋白磷酸化,同时,它能增加了 Akt的丝氨酸磷酸
化水平,并下调 GSK - 3β 活性和 PI3K 的激活,显示当归提取物
保护神经细胞与 PI3K /Akt /GSK - 3β 信号通路有关[10];当归根
的乙醇提取物对 Aβ诱导的神经毒性(ROS,TBARS,and GSH)有
保护作用,并能升高线粒体跨膜电位 DeltaPsim[11]。以上诸方面
正好对应了老年性痴呆的几种现代医学学说,为大剂量当归防治
老年性痴呆提供了现代药理基础。
本实验结果进一步表明,各剂量当归均能减少老年性痴呆模
型小鼠在水迷宫测试、跳台测试、避暗测试中的错误次数,缩短潜
伏时间;均能升高脑组织匀浆 ChAT 活性、降低 AchE 活性,其中
以大剂量当归组效果最为明显。其作用物质基础及作用靶点的
相关研究成果将陆续发表。
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