陳曉燕,劉歡,房春娟,劉燕玲(江西科技學(xué)院護(hù)理學(xué)院,南昌330098)
梔子苷對(duì)糖尿病模型大鼠認(rèn)知功能障礙的改善作用研究Δ
陳曉燕*,劉歡,房春娟,劉燕玲(江西科技學(xué)院護(hù)理學(xué)院,南昌330098)
目的:研究梔子苷對(duì)糖尿病模型大鼠認(rèn)知功能障礙的改善作用。方法:將50只大鼠隨機(jī)分為空白對(duì)照組(蒸餾水)、模型組(蒸餾水)和梔子苷低、中、高劑量組(5、10、20 g/kg),每組10只。除空白對(duì)照組外,其余4組大鼠均飼以高糖高脂飼料+注射鏈脲佐菌素復(fù)制糖尿病模型。成模后,各組大鼠ig相應(yīng)藥物,每日1次,連續(xù)8周。末次給藥后檢測(cè)各組大鼠空腹血糖(FPG)、糖化血紅蛋白(HbA1c)水平,并檢測(cè)Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)的逃避潛伏期和Y迷宮實(shí)驗(yàn)的行為正確率。結(jié)果:與空白對(duì)照組比較,模型組大鼠FPG、HbA1c水平明顯升高,逃避潛伏期明顯延長(zhǎng),Y迷宮行為正確率明顯降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。與模型組比較,梔子苷各劑量組大鼠上述指標(biāo)均明顯改善(P<0.05),且與劑量呈正相關(guān)(P<0.05)。結(jié)論:梔子苷可有效降低糖尿病模型大鼠血糖水平,改善其認(rèn)知功能障礙。
梔子苷;糖尿??;大鼠;認(rèn)知功能障礙
長(zhǎng)期高血糖狀態(tài)可損害患者中樞神經(jīng)系統(tǒng),造成認(rèn)知功能障礙。已有報(bào)道顯示,糖尿病患者發(fā)生癡呆的幾率明顯高于普通人群,甚至將阿爾茨海默病稱為“3型糖尿病”[1]。目前醫(yī)學(xué)界普遍認(rèn)為糖尿病與認(rèn)知功能障礙的關(guān)系在于:長(zhǎng)期高血糖可對(duì)血管結(jié)構(gòu)與功能造成損害,并導(dǎo)致腦內(nèi)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子水平與神經(jīng)遞質(zhì)水平降低、血脂代謝失調(diào),引起阿爾茨海默病樣改變,在神經(jīng)細(xì)胞凋亡、氧化應(yīng)激反應(yīng)、炎癥反應(yīng)等諸多因素共同作用下,造成認(rèn)知功能障礙[2-3]。中醫(yī)學(xué)認(rèn)為,糖尿病致認(rèn)知功能障礙屬“消渴”范疇,并伴有“健忘”“呆病”,由先天虧損、氣血虧虛、氣陰兩虛引起腦絡(luò)阻滯、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)不足所致[4]?,F(xiàn)代藥學(xué)研究顯示,中藥及其提取物(如梔子、黃芪、紅景天苷、姜黃素等)均可治療該病,其中梔子味苦、性寒,歸心、肝、胃、三焦經(jīng),其常見功效為清熱利濕、瀉火除煩、涼血解毒、消腫止痛。已有研究表明,梔子果實(shí)中主要的活性成分梔子苷具有降糖作用[5],但其對(duì)糖尿病患者的認(rèn)知功能障礙是否有影響尚不明確。本研究主要考察梔子苷對(duì)糖尿病模型大鼠認(rèn)知功能障礙的改善作用。
YD-588B便攜式電子血糖儀(廣州瑪奈特醫(yī)療器械有限公司);5417離心機(jī)(德國(guó)Eppendorf公司);Y迷宮與Morris水迷宮(中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所提供)。
梔子苷原料藥(上海紀(jì)寧實(shí)業(yè)有限公司,批號(hào):110749-201611,白色粉末,規(guī)格:20 mg/包,經(jīng)高效液相色譜法測(cè)定其純度為97.122%,用藥時(shí)以純凈水配制);鏈脲佐菌素(STZ)原料藥(美國(guó)Sigma公司,批號(hào):20160618,純度:99.89%);檸檬酸、檸檬酸鈉(常州市海拓實(shí)驗(yàn)儀器有限公司,批號(hào):20160729、20160802,均為分析純);水合氯醛(江西德成制藥有限公司,批號(hào):20160915,純度:≥99%);血糖試劑盒(北京中生生物工程高技術(shù)公司);糖化血紅蛋白(HbA1c)試劑盒(南京建成科技有限公司)。
健康SPF級(jí)SD大鼠50只,♂,鼠齡6~8周,體質(zhì)量160~200 g,由北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司提供,動(dòng)物生產(chǎn)許可證號(hào)為SCXK(京)2012-0001。大鼠購(gòu)入后飼養(yǎng)于溫度為20~23℃、濕度為45%~60%的環(huán)境中,采用過(guò)氧乙酸對(duì)籠具進(jìn)行消毒,每籠5只,自由飲食、飲水。動(dòng)物房?jī)?nèi)實(shí)施人工光照,采取12 h/12 h明暗周期。本實(shí)驗(yàn)已通過(guò)本院動(dòng)物研究委員會(huì)同意。
取檸檬酸2.101 g、檸檬酸鈉2.941 g,分別加入至100 mL蒸餾水中,制成檸檬酸溶液與檸檬酸鈉溶液;再按1∶1.32的比例混合檸檬酸溶液與檸檬酸鈉溶液,制成0.1 mol/L的緩沖液,pH為4.5。
將50只大鼠隨機(jī)分為空白對(duì)照組、模型組和梔子苷低、中、高劑量組,每組10只。除空白對(duì)照組外,其余4組大鼠均復(fù)制糖尿病模型:待大鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)3 d后,禁食14 h,飼養(yǎng)高糖高脂飼料(常規(guī)飼料66.5%、膽固醇2.5%、膽酸鹽1%、豬油10%、蔗糖20%),4周后,ip STZ 60 mg/kg;空白對(duì)照組大鼠喂養(yǎng)常規(guī)飼料,4周后,ip等量的緩沖液。每日給藥1次,連續(xù)給藥3 d。3 d后,取大鼠尾部血檢測(cè)血糖,若空腹血糖(FPG)>7.7 mmol/L則視為造模成功[1]。
梔子苷低、中、高劑量組大鼠造模成功后分別ig給予5、10、20 g/kg的梔子苷溶液[6]??瞻讓?duì)照組與模型組大鼠均ig等體積的蒸餾水。每日給藥1次,連續(xù)給藥8周。
末次給藥后各組取5只大鼠禁食、不禁水,于次日凌晨用10%水合氯醛麻醉,腹主動(dòng)脈取血。血樣低溫狀態(tài)下離心,分離血清,按試劑盒說(shuō)明書操作,檢測(cè)各組大鼠的FPG與HbA1c水平。
末次給藥后,將各組剩余5只大鼠實(shí)施水迷宮適應(yīng)性訓(xùn)練,每次120 s,每天1次,連續(xù)訓(xùn)練5 d。120 s內(nèi)找到平臺(tái)的大鼠,找到平臺(tái)時(shí)自動(dòng)停止記錄時(shí)間,讓大鼠停留在平臺(tái)上20 s;120 s內(nèi)仍未找到平臺(tái)的大鼠,將其置于平臺(tái)上停留20 s。完成適應(yīng)性訓(xùn)練后,正式進(jìn)行Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)。水迷宮由黑色水池組成,呈圓柱形,直徑1.5 m,池內(nèi)放有直徑10 cm的可移動(dòng)實(shí)心平臺(tái)。將清水注入水池內(nèi),直至水面高出平臺(tái)2 cm,保持19~21℃的水溫。加入黑色墨水,達(dá)到白鼠與黑水形成對(duì)比的效果。實(shí)心平臺(tái)置入第一象限中間,在該象限的對(duì)側(cè)象限1/2弧度處將大鼠以背頭式的方式投入水內(nèi)。于水池上空放置監(jiān)控探頭,由計(jì)算機(jī)控制監(jiān)控系統(tǒng)。若大鼠爬至平臺(tái)上或達(dá)到預(yù)先設(shè)置的訓(xùn)練時(shí)長(zhǎng),則計(jì)算機(jī)停止跟蹤,同時(shí)計(jì)算大鼠尋找平臺(tái)耗費(fèi)的時(shí)間(即逃避潛伏期);若最終大鼠仍未找到平臺(tái),則視逃避潛伏期為60 s。
Y迷宮制作材質(zhì)為聚氯乙烯板,呈“Y”形,將黑色膠紙貼于迷宮內(nèi)外壁。迷宮包括3個(gè)臂,分別為Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)3個(gè)工作區(qū),三臂相交區(qū)域?yàn)楦綦x區(qū),各臂之間保持120°的夾角,臂尺寸:長(zhǎng)30 cm、寬8 cm、高15 cm。實(shí)驗(yàn)期間,隨機(jī)選定1個(gè)Y迷宮臂作為起始臂,整個(gè)過(guò)程中,采用黑色隔板將3個(gè)臂末端擋住,觀察大鼠在8 min內(nèi)進(jìn)入各臂的情況。每次檢測(cè)均記錄大鼠3次進(jìn)入工作區(qū)的情況,若連續(xù)3次均進(jìn)入不同的工作區(qū),則視為正確,記正確1次,否則視為錯(cuò)誤。按公式計(jì)算各組大鼠Y迷宮實(shí)驗(yàn)的行為正確率,行為正確率(%)=正確次數(shù)/總檢測(cè)次數(shù)×100%。
與空白對(duì)照組比較,模型組大鼠FPG、HbA1c水平均明顯升高(P<0.05),提示糖尿病模型大鼠造模成功。與模型組比較,梔子苷各劑量組大鼠FPG、HbA1c水平均明顯降低(P<0.05),提示梔子苷具有顯著的降糖作用。與梔子苷低、中劑量組比較,梔子苷高劑量組大鼠FPG、HbA1c水平均明顯降低(P<0.05),表明高劑量梔子苷降糖作用更為明顯。各組大鼠FPG、HbA1c水平測(cè)定結(jié)果見表1。
表1 各組大鼠FPG、HbA1c水平測(cè)定結(jié)果(±s,n=5)Tab1 Determination results of FPG,HbA1c levels of rats in each group(±s,n=5)
表1 各組大鼠FPG、HbA1c水平測(cè)定結(jié)果(±s,n=5)Tab1 Determination results of FPG,HbA1c levels of rats in each group(±s,n=5)
注:與空白對(duì)照組比較,*P<0.05;與模型組比較,#P<0.05;與梔子苷低劑量組比較,ΔP<0.05;與梔子苷中劑量組比較,▲P<0.05Note:vs.blank control group,*P<0.05;vs.model group,#P<0.05;vs.geniposide low-dose group,ΔP<0.05;vs.geniposide middledose group,▲P<0.05
HbA1c,%3.47±0.76 7.65±1.95*7.02±1.16#6.79±1.33#Δ 6.45±1.28#Δ▲236.770 0.000組別空白對(duì)照組模型組梔子苷低劑量組梔子苷中劑量組梔子苷高劑量組FP FPG,mmol/L 4.27±0.63 12.91±1.20*9.68±0.66#8.22±0.41#7.83±0.26#Δ▲175.495 0.000
與空白對(duì)照組比較,模型組大鼠逃避潛伏明顯延長(zhǎng)、行為正確率明顯降低(P<0.05),表明糖尿病模型大鼠出現(xiàn)認(rèn)知功能障礙。與模型組比較,梔子苷各劑量組大鼠逃避潛伏期均明顯縮短、行為正確率均明顯升高(P<0.05),表明梔子苷可明顯改善糖尿病模型大鼠認(rèn)知功能障礙。與梔子苷低、中劑量組比較,梔子苷高劑量組大鼠逃避潛伏期明顯縮短、行為正確率明顯升高(P<0.05),表明高劑量梔子苷改善糖尿病模型大鼠認(rèn)知功能障礙的效果更明顯。各組大鼠逃避潛伏期、行為正確率的測(cè)定結(jié)果見表2。
表2 各組大鼠逃避潛伏期、行為正確率的測(cè)定結(jié)果(±s,n=5)Tab2 Determination results of escape latency period and correct rate of behaviors of rats in each group(±s,n=5)
表2 各組大鼠逃避潛伏期、行為正確率的測(cè)定結(jié)果(±s,n=5)Tab2 Determination results of escape latency period and correct rate of behaviors of rats in each group(±s,n=5)
注:與空白對(duì)照組比較,*P<0.05;與模型組比較,#P<0.05;與梔子苷低劑量組比較,ΔP<0.05;與梔子苷中劑量組比較,▲P<0.05Note:vs.blank control group,*P<0.05;vs.model group,#P<0.05;vs.geniposide low-dose group,ΔP<0.05;vs.geniposide middledose group,▲P<0.05
70.36±12.33 51.20±4.75*58.87±5.94#63.79±8.07#68.44±7.18#Δ▲6.961<0.001空白對(duì)照組模型組梔子苷低劑量組梔子苷中劑量組梔子苷高劑量組FP 24.15±4.94 45.66±9.34*38.05±7.26#32.23±5.45#26.34±4.59#Δ▲14.727<0.001
中醫(yī)最早以消渴描述糖尿病癥狀,根據(jù)其病機(jī)與主證的不同,謂之“消癉”“消渴”“鬲消”等。中醫(yī)醫(yī)學(xué)認(rèn)為,陰虛燥熱、淤血阻絡(luò)為糖尿病及其并發(fā)癥主要的病理基礎(chǔ),其本為陰虛、表為燥熱,兩者互為因果,陰虛可增加燥熱,燥熱亦可使陰虛加重[6-7]。糖尿病初期對(duì)人體無(wú)明顯危害,但隨著病情的發(fā)展,可導(dǎo)致腦血管、神經(jīng)等系統(tǒng)明顯損傷,誘發(fā)多種并發(fā)癥,其中認(rèn)知功能障礙是重要的并發(fā)癥之一,嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量。
針對(duì)糖尿病認(rèn)知功能障礙的治療首先應(yīng)考慮降低、控制血糖水平,減輕高血糖給血管、神經(jīng)造成的損傷。中藥梔子始見于《神農(nóng)本草經(jīng)》,可清熱利濕、瀉火去煩、涼血解毒?!侗静菥V目》中關(guān)于梔子功效的描述為解消渴、通小便、利五淋。而消渴為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)意義上的糖尿病,因而不少醫(yī)師對(duì)梔子的活性成分梔子苷在降血糖方面的作用予以高度重視[8-9]。本研究中,與模型組比較,梔子苷低、中、高劑量組大鼠FPG、HbA1c水平較模型組均明顯降低,其中高劑量組降低幅度最大,再次驗(yàn)證了梔子苷具有明顯的降血糖作用。梔子苷的降糖機(jī)制主要體現(xiàn)在以下幾方面:(1)擬膽囊收縮素作用。膽囊收縮素是早期發(fā)現(xiàn)的一種胃腸道激素,主要起到收縮膽囊、促進(jìn)膽汁與胰腺分泌的作用,餐后飽腹感正是由膽囊收縮素的作用所致。由于膽囊收縮素屬于八肽激素,其性質(zhì)不穩(wěn)定,因而無(wú)法直接作為藥用。而梔子注射劑與其他利膽中藥相比,攝食抑制作用更強(qiáng),進(jìn)而可有效調(diào)節(jié)血糖。另外,膽囊收縮素自身是胰島素分泌刺激劑,故推測(cè)梔子苷可能通過(guò)擬膽囊收縮素作用,發(fā)揮調(diào)節(jié)血糖作用[10]。(2)保護(hù)胰島β細(xì)胞。胰島β細(xì)胞功能衰退是引發(fā)糖尿病的主要原因,如四氧嘧啶模型即是通過(guò)破壞胰島β細(xì)胞而制成。急性胰腺炎發(fā)作時(shí),胰島β細(xì)胞膜上Na+-K+-ATP酶與Ca2+-Mg2+-ATP酶活性顯著下降,機(jī)體代謝功能失調(diào),胰島β細(xì)胞膜通透性顯著增加。梔子可有效維持正常的Na+-K+-ATP酶與Ca2+-Mg2+-ATP酶活性,保持胰島β細(xì)胞膜穩(wěn)定性。(3)激活胰高血糖素樣肽1(Glucagonlike peptidel,GLP-1)受體信號(hào)通路。梔子苷可激活GLP-1信號(hào)通路,進(jìn)而增加胰島素的分泌。GLP-1的生理作用主要是增加葡萄糖依賴性胰島素分泌,抑制胰島血糖素,最終達(dá)到良好的降糖作用[11]。
本研究發(fā)現(xiàn),糖尿病模型大鼠Morris水迷宮逃避潛伏期明顯延長(zhǎng)、Y迷宮行為正確率明顯降低;而給予梔子苷溶液后,其逃避潛伏期明顯縮短、行為正確率明顯升高,且與劑量呈正相關(guān)(P<0.05)。Morris水迷宮與Y迷宮是糖尿病模型大鼠空間與學(xué)習(xí)記憶能力重要的檢測(cè)工具,定位航行實(shí)驗(yàn)是最常用的檢測(cè)方式,充分利用大鼠畏水但天生會(huì)水的生理特性,迫使其找到并爬上水中的平臺(tái),經(jīng)過(guò)一定訓(xùn)練,幫助大鼠借助平臺(tái)周圍環(huán)境標(biāo)志與平臺(tái)的關(guān)系尋找到平臺(tái),進(jìn)而于大腦內(nèi)形成相對(duì)穩(wěn)定的空間認(rèn)知[12-13]。定位航行屬于操作式條件反射,形成空間參考記憶,其過(guò)程屬于程序性記憶,涉及海馬區(qū)、紋狀體、基底前腦等腦區(qū)。對(duì)于認(rèn)知功能障礙患者而言,受損最早且相對(duì)突出的即為程序性記憶。本研究中,模型組大鼠Morris水迷宮逃避潛伏期明顯長(zhǎng)于空白對(duì)照組,而梔子苷低、中、高劑量組大鼠的逃避潛伏期均明顯短于模型組,且高劑量組與空白對(duì)照組逃避潛伏期相近。這提示糖尿病可降低大鼠空間學(xué)習(xí)能力、損傷海馬區(qū),而梔子苷有助于減輕血糖對(duì)海馬區(qū)的損傷程度、改善大鼠學(xué)習(xí)能力。Y迷宮主要檢測(cè)大鼠空間參考記憶與工作記憶的功能,涉及前額葉皮層[14]。Y迷宮可利用大鼠天然探索的習(xí)性與對(duì)新環(huán)境的好奇,具有簡(jiǎn)單、實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。
綜上所述,中藥梔子苷在糖尿病大鼠中可發(fā)揮顯著的降糖功能,同時(shí)可有效改善大鼠認(rèn)知功能,提示中藥梔子苷在糖尿病治療中應(yīng)用價(jià)值顯著。
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Study on the Improvement Effect of Geniposide on Cognitive Dysfunction in Model Rats with Diabetes
CHEN Xiaoyan,LIU Huan,F(xiàn)ANG Chunjuan,LIU Yanling(School of Nursing,Jiangxi University of Technology,Nanchang 330098,China)
OBJECTIVE:To study the improvement effect of geniposide on cognitive dysfunction in model rats with diabetes.METHODS:50 rats were randomly divided into blank control group(distilled water),model group(distilled water)and geniposide low-dose,medium-dose,high-dose groups(5,10,20 g/kg),10 in each group.Except for blank control group,rats in other 4 groups were fed with high-sugar and high-fat diet and injected streptozotocin to induce diabetes model.After modeling,rats in eachgroup intragastrically administrated relevant medicines,once a day,for 8 weeks.After last administration,fasting blood glucose(FPG),glycosylated hemoglobin(HbA1c)levels,escape latency period in Morris water maze test,and correct rate of behaviors in Y maze test of rats in each group were detected.RESULTS:Compared with blank control group,F(xiàn)PG,HbA1c levels of rats in model group were obviously increased,escape latency period was obviously prolonged,correct rate of behaviors in Y maze test was obviously decreased,with statistical significances(P<0.05).Compared with model group,above-mentioned indexes in geniposide groups were obviously improved(P<0.05),which were positively correlated with dose(P<0.05).CONCLUSIONS:Geniposide can effectively reduce blood glucose level of model rats with diabetes and improve their cognitive dysfunction.
Geniposide;Diabetes;Rats;Cognitive dysfunction
R285;R781.6+4
A
1001-0408(2017)31-4365-04
DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2017.31.12
江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究課題(No.GJJ161137);江西科技學(xué)院自然科學(xué)研究項(xiàng)目(No.16ZRYB03)
*講師,碩士。研究方向:中藥學(xué)。電話:0791-88136684。E-mail:cxydzy111@163.com
2017-05-03
2017-08-21)
(編輯:鄒麗娟)