黃芪莖葉對糖尿病大鼠認知障礙的影響

龐 靜，畢小鳳，賀程蓓，趙思俊，施懷生

（1.山西中醫(yī)藥大學(xué)，山西晉中030619； 2.山西省食品藥品檢驗所，山西 太原030001）

糖尿病是一種以高血糖為特征的代謝紊亂，常伴有各種并發(fā)癥，認知功能障礙是糖尿病常見的并發(fā)癥之一，主要表現(xiàn)為學(xué)習(xí)記憶能力下降，注意力不集中［1-2］。數(shù)據(jù)顯示，糖尿病患者認知功能嚴重損害的風(fēng)險比正常人高至少2倍，同時也是阿爾茲海默病發(fā)病的一個獨立的危險因素［3］。因此，隨著人口老齡化及糖尿病患者的增多，糖尿病認知功能障礙愈發(fā)不可忽視，對其進行深入研究，尋找防治藥物勢在必行。

黃芪莖葉作為藥用部位，最初見于《名醫(yī)別錄》［4］，馬振平等［5］認為黃芪莖葉具有生津止渴、舒筋活血等功效，可用于消渴、口渴咽干等治療，在糖尿病治療方面有一定的作用?，F(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)黃芪莖葉中含有黃酮類、皂苷類、多糖類等多種化學(xué)成分［6］。黃芪皂苷可以保護神經(jīng)，有效改善腦損傷動物模型的認知障礙［7］，但黃芪莖葉對糖尿病大鼠的神經(jīng)保護作用和其改善糖尿病所引起的認知障礙的報道很少。本文采用黃芪莖葉干預(yù)鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠模型，探討其對降低糖尿病大鼠血糖和改善認知障礙的作用。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 動物 健康清潔級雄性8 w齡SD大鼠，由中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院實驗動物中心提供，動物合格證號：0017392，體質(zhì)量（250±20）g，動物飼養(yǎng)于SPF級動物室，恒溫（16~24）℃，濕度45%~55%，日光照12 h，自由覓食飲水。

1.1.2 試劑與試藥 鏈脲佐菌素（Streptozotocin，STZ），生工生物工程（上海）股份有限公司，批號：C422BA0058；鹽酸二甲雙胍片，中美上海施貴寶制藥有限公司，規(guī)格：0.5 g/片，批號 AAG8779；所用試劑均購于國藥集團化學(xué)試劑有限公司。黃芪莖葉及其根采自山西渾源，經(jīng)山西省食品藥品檢驗所羅晉萍副主任藥師鑒定為蒙古黃芪Astragalus membranacleus（Fisch）Bge.Var.mongholicusare 的根及莖葉。黃芪莖葉和根分別剪碎后用純化水浸泡30 min，然后煎煮2次，每次40 min，合并濾液，濾液濃縮，黃芪莖葉濃縮至2.4 g/mL、1.2 g/mL、0.6 g/mL，黃芪根濃縮至0.6 g/mL。

1.1.3 儀器 血糖儀與試紙條，三諾生物傳感股份有限公司；WMT-100 Morris水迷宮，成都泰盟軟件有限公司；MS-204S電子天平，METTLER TOLEDO。

1.2 方 法

1.2.1 造模與給藥［8-9］將70只大鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)7 d，62只大鼠以60 mg/kg單次空腹腹腔注射鏈脲佐菌素，注射后1 w禁食不禁水14 h，于大鼠尾靜脈取血測其空腹血糖，從中選取血糖濃度高于10 mmol/L的48只大鼠納入實驗。按照隨機數(shù)字表法隨機將其分為模型組（DM）（給等體積的水）、二甲雙胍組（DMBG）（150 mg/kg）、黃芪對照組（HQ）（6 g/kg）、黃芪莖葉高、中、低劑量組（HQJYH、HQJY-M、HQJY-L）（24 g/kg、12 g/kg、6 g/kg），灌胃10 mL/kg，每日1次，連續(xù)7 d。其余8只大鼠作為正常組，給等體積的水。

1.2.2 Morris水迷宮實驗 根據(jù)文獻［10-11］方法對所有大鼠進行Morris水迷宮實驗，定位航行實驗在第7~11天進行，并且將大鼠從4個不同的象限面向池壁下水，觀察并記錄大鼠找到平臺的時間，每天訓(xùn)練2次，求其平均數(shù)。第12天，撤出平臺并進行空間探索實驗，記錄大鼠在60 s內(nèi)穿越滯留平臺所在位置的次數(shù)和距離，穿越有效區(qū)域的次數(shù)和距離的數(shù)據(jù)，進行分析。

1.2.3 指標檢測 水迷宮實驗結(jié)束后，7%水合氯醛麻醉，解剖取大鼠胸腺、脾臟并稱重，按臟器指數(shù)（mg/g）=臟器質(zhì)量/體質(zhì)量，計算胸腺和脾的臟器指數(shù)并進行統(tǒng)計。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

實驗數(shù)據(jù)以均數(shù)±標準差（x±s）表示。采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進行單因素方差分析，P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。對于P＜0.05者進一步采用Dunnett′st檢驗進行組間兩兩比較。

2 結(jié) 果

2.1 對糖尿病大鼠空腹血糖的影響

與正常組比較，模型組大鼠血糖顯著升高（P＜0.01）；與模型組比較，黃芪莖葉高、中、低劑量組均能顯著降低糖尿病大鼠血糖水平（P＜0.05，P＜0.01），黃芪莖葉高、中劑量組降血糖作用更為明顯，與二甲雙胍組及黃芪組比較，降糖作用相差不大。結(jié)果見圖1。提示黃芪莖葉對糖尿病大鼠有一定的降血糖作用。

圖1 實驗第7天各組大鼠空腹血糖比較

2.2 對糖尿病大鼠免疫器官的影響

與正常組比較，模型組胸腺臟器指數(shù)顯著降低（P＜0.01）；與模型組比較，黃芪莖葉高劑量組大鼠胸腺指數(shù)顯著增加（P＜0.05）。與正常組比較，模型組大鼠脾指數(shù)有所降低；與模型組比較，黃芪莖葉各劑量組則有所增加。提示黃芪莖葉使糖尿病大鼠的免疫能力有所增強。結(jié)果見圖2。

圖2 各組大鼠胸腺及脾指數(shù)比較

2.3 對行為學(xué)指標的影響

在Morris水迷宮定位航行實驗中，所有大鼠的潛伏期都呈下降趨勢。自第2天起，與正常組比較，模型組潛伏期明顯長于正常組；黃芪莖葉高、中、低劑量組與模型組比較均能顯著縮短潛伏期。隨著時間延長，各給藥組大鼠尋找目標平臺的潛伏期均呈遞減趨勢，尤其是黃芪莖葉各劑量組變化趨勢更加明顯，且黃芪莖葉對潛伏期的影響與其給藥濃度相關(guān)。在第4天，與模型組比較，黃芪莖葉高、中、低劑量均能顯著縮短潛伏期（P＜0.05，P＜0.01），黃芪低劑量組效果最好，結(jié)果見圖3。

在Morris水迷宮空間探索實驗中，與正常組比較，模型組逃逸平臺進入次數(shù)和有效區(qū)域進入次數(shù)減少，逃逸平臺運動距離和有效區(qū)域運動距離均降低；與模型組比較，黃芪莖葉各劑量組大鼠逃逸平臺進入次數(shù)和有效區(qū)域進入次數(shù)均增加，且逃逸平臺運動距離和有效區(qū)域運動距離升高，其中黃芪莖葉高劑量組差異明顯（P＜0.05），結(jié)果見圖3。提示黃芪莖葉有明顯改善糖尿病大鼠認知障礙的能力。

3 討論

圖3 Morris水迷宮實驗結(jié)果

Morris水迷宮實驗是英國心理學(xué)家Morris在20世紀80年代初發(fā)明的，在世界上得到了廣泛的認可，大部分學(xué)者都用這種方法研究動物的空間學(xué)習(xí)和記憶能力，一般分為定位航行和空間探索兩部分［12］。其中定位航行實驗歷時數(shù)天，而逃避潛伏期作為定位航行的主要指標是指將大鼠放入水中數(shù)次，每次大鼠找到水下平臺的時間。而空間探索實驗則是通過移去平臺，記錄在特定時間內(nèi)大鼠進入水池后的游泳路徑，從而考察大鼠的記憶能力［13］。本實驗研究表明，與模型組比較，不同劑量黃芪莖葉均可縮短逃避潛伏期，且增加逃逸平臺進入次數(shù)和運動距離、有效區(qū)域進入次數(shù)和運動距離。這表明黃芪莖葉可顯著改善糖尿病大鼠的認知功能障礙。高、中劑量黃芪莖葉還可顯著降低糖尿病大鼠的血糖水平，提高大鼠胸腺臟器指數(shù)，可見黃芪莖葉對糖尿病大鼠還有一定的降低血糖和提高免疫力的功用。

據(jù)文獻報道，黃芪多糖對糖尿病大鼠的認知功能障礙有一定的改善作用［14］，黃芪甲苷可以保護神經(jīng)［7］，黃芪莖葉中含有多糖及皂苷類成分［15］，提示黃芪莖葉改善糖尿病認知障礙的作用可能與多糖和皂苷類成分有關(guān)。黃芪根與黃芪莖葉在化學(xué)成分上有一定差異，本課題組前期對黃芪莖葉中黃酮類和皂苷類化合物的分析鑒定表明，它們有12個共同成分和11個區(qū)別成分，黃芪莖葉所特有的黃酮類成分有金絲桃苷、異槲皮苷、異鼠李素-3-O-新橙皮苷、黃芪苷、異鼠李素等，總皂苷含量莖葉多于根部［15］。而黃芪莖葉所含的多糖較少，水解氨基酸種類及其他成分含量與黃芪根相差不大，微量元素種類和半定量結(jié)果也相差不大［16］?？梢酝茰y，皂苷類成分可能是黃芪莖葉的主要藥效成分，我們可以對該成分開展進一步的藥效研究。

綜上所述，黃芪莖葉有著較好的降血糖作用和顯著改善空間記憶和學(xué)習(xí)的能力，這給黃芪莖葉改善糖尿病大鼠認知障礙作用機制的進一步研究提供了很好的基礎(chǔ)，有助于我們對黃芪莖葉降低糖尿病大鼠血糖、改善其認知功能障礙的機理及物質(zhì)基礎(chǔ)進行深入研究。