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人参皂苷Rg1对阿尔茨海默病模型大鼠学习记忆的影响

来源:《滨州医学院学报》 作者:李娜 王利民 2008-5-29
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摘要: 【摘要】 目的 观察人参皂苷Rg1对阿尔茨海默病(AD)模型大鼠学习记忆的影响。方法 应用喹啉酸损毁老年大鼠双侧Meynert基底核,制备AD模型,通过被动回避跳台实验和水迷宫空间分辨能力测试,研究人参皂苷Rg1对AD大鼠学习记忆能力的影响。结果 高、低剂量人参皂苷Rg1使AD大鼠在跳台中出现的错误反应次数(13 d)和学会......


【摘要】    目的 观察人参皂苷Rg1对阿尔茨海默病(AD)模型大鼠学习记忆的影响。方法 应用喹啉酸损毁老年大鼠双侧Meynert基底核,制备AD模型,通过被动回避跳台实验和水迷宫空间分辨能力测试,研究人参皂苷Rg1对AD大鼠学习记忆能力的影响。结果 高、低剂量人参皂苷Rg1使AD大鼠在跳台中出现的错误反应次数(13 d)和学会迷宫所需的训练次数(16 d)显著减少,其作用与1,2,3,4四氢吖啶(THA)无明显差异,另外高剂量人参皂苷Rg1作用的大鼠学会迷宫所需的训练次数比THA显著减少。结论 人参皂苷Rg1有明显改善AD学习记忆障碍的作用。

【关键词】  人参皂苷Rg1 阿尔茨海默病 基底神经节 喹啉酸

  Effect of ginsenoside Rg1 on Alzheimer's disease  of model rats

  LI Na  WANG Limin

  Functional Laboratory, Binzhou Medical University,Binzhou 256603;Department of Anatomy , Binzhou Medical University

  【Abstract】  Objective  To observe the effect of ginsenoside Rg1 on rat  of Alzheimer's disease (AD) model.Methods  Bilateral NBM of elderly rats were damaged by quinolinic acid,and the AD  model was established.The single passive aviodance stepdown training and watermaze spatial localization test were used to study the effects of Ginsenoside Rg1 on learning and memory of  AD rats. Results  Treated with low and high dosages of ginsenoside Rg1,AD rat models decreased significantly in the number of errors in stepdown (13 days) and the times training to reach the criterion in water maze task (16 days) .Except for the fact that the times of training to reach the criterion with high dosage of ginsenoside Rg1 were those than that with 1,2,3,4 tetrahydroacridine, there was no obvious diffence in the effects of low, high dosage of GMC and THA.Conclusion  Ginsenoside Rg1 can improve the abilily of learning and memory of AD model rat.

  【Key words】  ginsenoside Rg1,Alzheimer's disease,basal ganglia,nucleus basalis,quinolinic acid

  阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)又称原发性老年痴呆(senile dementia),是发生在早老及老年期、不可逆转的、渐进性的、精神行为异常的老年人神经退行性疾病,其发病率随年龄的增加而增高[1];其在世界范围内已成为继肿瘤、心血管疾病之后的第三位致死性疾病,预防和治疗AD已成为世界各国关注的热点问题。人参作为传统中药,含有多种有效成分,具有抗衰老和改善学习记忆功能的作用。药理学研究表明,人参皂苷Rg1(ginsenoside Rg1)具有抗衰老、增强记忆力等作用,能改善脑缺血、乙醇、淀粉样多肽和东莨菪碱等引起的学习记忆损伤[2~4]。本实验采用喹啉酸(quinolinic acid)损毁老年大鼠Meynert基底核(nucleus basalis of Meynert,NBM)制备AD动物模型[5],旨在此基础上观察人参皂苷Rg1对AD学习记忆障碍的改善作用。

  1  材料与方法

  1.1  动物与材料  健康Wistar大鼠,平均体重450 g,月龄20~22个月,人参皂苷Rg1购自中国药品生物制品检定所;喹啉酸为Sigma产品;1、2、3、4四氢吖啶(1,2,3,4 tetrahydroacridine,THA)为RBI公司产品;其他试剂为国产分析纯级产品;所用蒸馏水为重馏水。
   
  大鼠跳台系中国医学科学院药物研究所研制,迷宫设计参照宿宝贵[6]的方法;实验动物脑立体定位仪(SN23型),为日本成茂公司产品。

  1.2  方法  50只大鼠随机分为假损伤、模型、模型+低剂量人参皂苷Rg1(灌胃剂量20 mg/kg)、模型+高剂量人参皂苷Rg1(灌胃剂量40 mg/kg)、模型+THA(10 mg/kg)五组,n=10。于损伤术前2 d开始给药。灌胃体积为20 ml/kg,假损伤、模型组等体积蒸馏水,每天上午给药1次,连续16 d。
   
  手术日腹腔注射10%水合氯醛(400 mg/kg)麻醉,固定在脑立体定位仪上,常规消毒后,颅顶正中切口,按AP 1.4 mm,ML 2.4 mm,DV 7.5 mm定位双侧NBM。模型组和给药组大鼠双侧NBM各注入用0.01 mol/L磷酸盐缓冲液(pH7.4)溶解的喹啉酸2 μl(150 nmol),假损伤组注入等容量溶剂,每侧注入时间为5 min,注完后留针5 min,缝合皮肤,常规饲养,分别于术后10、11 d灌胃后1 h行跳台实验,12、13、14 d灌胃后1 h行水迷宫测试,所有测试均在早七点至下午三点之间进行,实验后用苏木精伊红染色观察NBM定位是否准确,定位有误的动物弃之不用。

  1.2.1  大鼠被动回避性跳台实验:装置为80 cm×16 cm×40 cm的茶色有机玻璃箱,箱底铺有铜栅作为刺激电极,内设高4.5 cm,直径6.5 cm的橡皮垫作为大鼠回避电击的安全平台。先放入大鼠适应5 min,随后通以36 V交流电,大鼠遭到电击后跳上安全平台,如从台上跳下,双足接触铜栅为错误反应,记录3 min内出现的错误反应数,24 h后重测验1次,以大鼠学习和次日重测验(记忆)过程中出现的错误反应次数来评价学习记忆能力。

  1.2.2  水迷宫空间分辨能力测试实验:水迷宫试验装置设计,长宽各100 cm,高35 cm,泳路宽12 cm,泳路长220 cm,水深25 cm,水温(23±1)℃。让大鼠在水中自由游泳2 min,让其熟悉环境。第2天开始测定,每只大鼠每天上、下午各连续进行4次测定,中间休息2 min,连测5 d。以大鼠自水迷宫起点游至终点所需时间和途中进入盲端的错误次数作为衡量学习获得及记忆巩固能力的指标。每次训练结束后清洗泳路侧壁以消除嗅觉提示。

  1.3  统计学处理  实验数据以x±s表示,用INSTAT软件进行单因素方差分析,比较组间差异用q检验

  2  结果

  2.1  人参皂苷Rg1对被动回避反应能力的影响  在跳台实验学习和重测验中,模型组出现的错误反应次数比假损伤组明显增多(P<0.001),表明喹啉酸注入NBM明显破坏大鼠的被动回避反应能力;与模型组相比,模型+低剂量组、模型+高剂量组出现的错误反应次数明显减少(P<0.001或P<0.01),且与模型+THA组无差异(见表1)。

  表1  大鼠在跳台上的错误次数(略)

  注:a与假损伤组比较,P<0.001;b与模型组比较,P<0.001

  2.2  人参皂苷Rg1对空间分辨能力的影响  在水迷宫实验中,模型组游完迷宫所需的时间明显增多,与假损伤组比较,P<0.01,表明喹啉酸注入NBM可明显破坏大鼠的空间分辨能力;与模型组相比,模型+低剂量人参皂苷Rg1组、模型+高剂量人参皂苷Rg1组和模型+THA组游完迷宫所需的时间显著减少(均P<0.01),而后面三组之间无差异(见表2)。

  表2  大鼠游完水迷宫全程所需时间和错误次数(略)

  注:a与假损伤组比较P<0.01;b与模型组比较P<0.01

  3  讨论
   
  学习和记忆是人脑神经系统的高级思维活动,与多种神经递质有关。阿尔茨海默病(AD)是一种进行性记忆和认知功能损伤为特征的退行性神经系统疾病,它的确切病因尚不明确,被认为是一种多病因机制介导的疾病。如中枢胆碱能神经系统缺损、氧化应激、炎症反应、雌激素缺失、胆固醇代谢异常、基因突变等多个环节参与其发病[1]。研究表明,大脑胆碱能神经功能与学习记忆关系密切[7],大脑胆碱能神经功能的增强与降低,和学习记忆能力的改变相平行,因而形成了学习记忆的中枢胆碱能学说。多年来,提高中枢胆碱能神经功能一直是寻找AD有效治疗药物的重要指标[8],FDA批准第一个用于治疗AD的药物THA,即是通过增强中枢胆碱能神经功能实现的。
   
  喹啉酸具有兴奋毒作用[8],能引起神经元损伤,本实验用喹啉酸注入老年大鼠双侧NBM,使大鼠在跳台实验和水迷宫测试中表现出学习记忆能力的显著下降,表明AD模型制备较成功。其原理为NBM是胆碱能神经元,由它发出的胆碱能神经纤维是大脑胆碱能神经的主要来源,NBM胆碱能神经原损伤,可引起大脑胆碱能神经功能的明显降低。从而诱发大鼠表现出学习记忆能力的显著下降。
   
  人参皂苷Rg1是从人参中提取出来的有效成分,有研究[4]表明人参皂苷Rg1可以促进小鼠脑神经发育,增加突触数目;增加脑内M2胆碱受体密度,促进脑内蛋白质合成,促进大鼠脑中cfos基因表达,提高cAMP水平;提高小鼠大脑内乙酰胆碱水平,抑制AChE活性;对培养的大鼠脑皮质神经细胞凋亡有抑制作用。人参皂苷Rg1通过抑制大脑皮质中AChE活性来提高乙酰胆碱浓度而发挥对学习和记忆的改善作用。因此,调节胆碱能神经系统功能是人参皂苷Rg1抗AD的重要物质基础及作用机制之一。本实验中,人参皂苷Rg1能显著提高AD模型大鼠被动回避反应能力和空间分辨能力,明显改善AD学习记忆障碍,其作用与THA相似或较强,表明人参皂苷Rg1可能是治疗AD的有效药物。其作用可能与药物明显增强中枢胆碱能神经功能,从而明显增强学习记忆能力有关。此外,有研究表明人参皂苷Rg1对神经系统的保护作用还与NMDA受体及iNOS有关[9,10],详细机制需进一步研究。

【参考文献】
    [1]梁妍琦,黄霄天,唐希灿. 阿尔采末病发病机制及治疗药物研究进展[J]. 中国新药与临床杂志,2006, 25(9):641648.

  [2]晓英,陈霁,张均田.人参皂苷Rg1对B2淀粉样肽(2535)侧脑室注射所致小鼠学习记忆障碍的改善作用及其机制[J].药学学报,2001,36(1):14.

  [3]申丽红,张均田.人参皂苷Rg1对脑缺血沙土鼠神经干细胞存活率和学习记忆能力的影响[J].中南药学,2004,2(1):69.

  [4]陈新梅,朱家壁.人参皂苷Rg1脂质体对东莨菪碱诱导大鼠学习记忆障碍的改善及其作用机制[J].中国临床药理学与治疗学,2005,10(8):898902.

  [5]孔乐凯,赵晓民,谢湘林.参胆合剂对阿尔茨海默病模型大鼠学习记忆的影响[J].泰山医学院学报,2004,25(2):8991.

  [6]宿宝贵,许鹿希. 用水迷宫检测大鼠空间辨别性学习记忆的探讨[J].解剖学研究,1999,12(1):3032.

  [7]Hartig W,Bauer A,Brauer K,et al. Functional recovery of cholinergic basal forebrain neurons under disease conditions:old problems,new solutions[J]? Rev Neurosci,2002,13(2):95165.

  [8]赵晓民,谷红霞, 谢湘林,等.非遗传性阿尔茨海默病大鼠模型建立的实验研究[J].中国临床康复,2004,8(13):24542455.

  [9]Shen L,Zhang J. NMDA receptor and iNOS are involved in the effects of ginsenoside Rg1 on hippocampal neurogenesis in ischemic gerbils[J].Neurol Res,2007 ,29(3):270273.

  [10]Leung KW,Yung KK,Mak NK,et.al. Neuroprotective effects of ginsenoside-Rg1 in primary nigral neurons against rotenone toxicity[J].Neuropharmacology,2007,52(3):827835.


作者单位:滨州医学院机能学实验室 滨州市 256603;滨州医学院解剖学教研室


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