白藜蘆醇改善亞臨床甲狀腺功能減退癥大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力及其可能機(jī)制

秦 干，徐亞運(yùn)，程江群，葛金芳

◇藥學(xué)研究◇

白藜蘆醇改善亞臨床甲狀腺功能減退癥大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力及其可能機(jī)制

秦 干，徐亞運(yùn)，程江群，葛金芳

目的觀察白藜蘆醇（RES）對(duì)亞臨床甲狀腺功能減退（SCH）大鼠學(xué)習(xí)記憶能力的影響并探討其可能機(jī)制。方法雄性成年SD大鼠，單側(cè)甲狀腺電凝毀損術(shù)建立SCH大鼠模型，隨機(jī)分為模型組、RES（15 mg/kg）組及左旋甲狀腺激素（LT4，60μg/kg）組，同時(shí)設(shè)假手術(shù)組，每組8只。灌胃給藥2周后采用Morris水迷宮和Y迷宮觀察大鼠學(xué)習(xí)記憶能力，放射免疫分析法檢測(cè)大鼠血漿促甲狀腺素（TSH）、游離甲狀腺素（fT4）和三碘甲腺原氨酸（T3）濃度，Real-time PCR和Western blot方法觀察大鼠海馬中腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）的表達(dá)。結(jié)果與假手術(shù)組比較，SCH大鼠血漿TSH濃度顯著上升而T3和fT4濃度無明顯改變，LT4（60 μg/kg）和RES（15 mg/kg）灌胃給藥均可降低SCH大鼠升高的TSH濃度但LT4組大鼠血漿fT4濃度也顯著上升。與假手術(shù)組比較，SCH大鼠在Morris水迷宮和Y迷宮中的學(xué)習(xí)記憶能力顯著下降，并且海馬BDNF的mRNA及蛋白表達(dá)水平均顯著降低。LT4（60μg/kg）和RES（15 mg/kg）灌胃給藥2周可逆轉(zhuǎn)SCH大鼠受損的行為學(xué)表現(xiàn)并增加BDNF在海馬的表達(dá)。結(jié)論RES可改善SCH大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力，其機(jī)制與調(diào)控SCH大鼠失衡的甲狀腺功能及海馬BDNF表達(dá)有關(guān)。

白藜蘆醇；亞臨床甲狀腺功能減退；Morris水迷宮；Y迷宮；腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子

亞臨床甲狀腺功能減退（subclinical hypothyroidism，SCH），臨床簡稱亞甲減，是指由于甲狀腺激素合成或釋放障礙而導(dǎo)致甲狀腺素分泌輕度減少，其實(shí)驗(yàn)室檢查表現(xiàn)為血清促甲狀腺素（thyroid stimulating hormone，TSH）水平輕度升高，而血清游離甲狀腺素（free thyroxine，fT4）和三碘甲腺原氨酸（triiodothyronine，T3）水平正常［1］。研究［2-3］表明，亞甲減可導(dǎo)致學(xué)習(xí)記憶能力下降。孕期甲狀腺功能低下可導(dǎo)致新生大鼠海馬腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（brain derived neurotrophic factor，BDNF）表達(dá)下降［4］，而且TSH的中樞作用與BDNF的表達(dá)相關(guān)［5］。白藜蘆醇（resveratrol，RES），化學(xué)名稱為3，4′，5-三羥基-二苯乙烯，是一類主要存在于葡萄和虎杖等植物中的多酚類化合物，具有廣泛的抗炎及神經(jīng)保護(hù)作用［6-8］。該研究采用單側(cè)甲狀腺電凝毀損的方法建立亞甲減大鼠模型，觀察RES對(duì)亞甲減大鼠在Morris水迷宮和Y迷宮中的行為、血漿甲狀腺激素水平及海馬中BDNF表達(dá)的影響，以闡明RES對(duì)亞甲減大鼠學(xué)習(xí)記憶能力的影響并探討其可能機(jī)制，為RES的進(jìn)一步開發(fā)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料RES（美國Sigma公司）；左旋甲狀腺素（levothyroxine，LT4）（德國默克公司）；水合氯醛（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；TSH的ELISA試劑盒（武漢華美生物有限公司）；T3和fT4放免試劑盒（北京北方所）；BDNF及β-actin一抗（美國Delaware公司）。RF-1雙極電凝器（上海市檢測(cè)技術(shù)所上立檢測(cè)儀器廠）；高速冷凍離心機(jī)（美國Beckman公司）。

1.2 SCH大鼠模型建立雄性SD大鼠，由安徽省實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供，適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。采用單側(cè)甲狀腺電凝毀損術(shù)建立亞甲減大鼠模型，即麻醉后充分暴露甲狀腺，電凝毀損右側(cè)及峽部的甲狀腺組織。假手術(shù)組（8只）則暴露甲狀腺而不進(jìn)行電凝毀損。手術(shù)后休息2周后將造模成功的24只SCH大鼠隨機(jī)分為模型組、RES（15 mg/kg）組及LT4（60μg/kg）組，每組8只。各組按上述劑量灌胃給藥，每天1次，持續(xù)2周。假手術(shù)組和模型組灌胃給予等體積溶媒。

1.3 行為學(xué)檢測(cè)行為學(xué)實(shí)驗(yàn)在本院行為學(xué)實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)期間攝像機(jī)實(shí)時(shí)記錄大鼠的行為學(xué)表現(xiàn)并采用Any-maze行為學(xué)分析軟件分析。

1.3.1Morris水迷宮 采用本課題組的Morris水迷宮測(cè)試系統(tǒng)，迷宮直徑為1.6 m、高度為50 cm。實(shí)驗(yàn)期間用食用色素將池水染成黑色并保持水深30 cm、水溫22～23℃，迷宮外參照物保持不變。實(shí)驗(yàn)分定位航行和空間搜索兩部分。定位航行期間大鼠連續(xù)接受為期4 d的訓(xùn)練，每天4次，每次入水前將小鼠置于水下平臺(tái)（水下1.3 cm）適應(yīng)30 s，記錄大鼠60 s內(nèi)分別從4個(gè)象限不同入水點(diǎn)入水找到平臺(tái)的游泳距離，4次平均成績作為當(dāng)日最終成績進(jìn)入最后統(tǒng)計(jì)。第5天進(jìn)行空間搜索實(shí)驗(yàn)，即撤除平臺(tái)，從平臺(tái)對(duì)側(cè)象限入水點(diǎn)將大鼠面向池壁放入水中，記錄60 s內(nèi)的游泳軌跡并進(jìn)行分析。

1.3.2Y迷宮 Y迷宮包含3個(gè)完全相同的封閉臂，每個(gè)臂長48 cm，寬10 cm，高20 cm。實(shí)驗(yàn)分訓(xùn)練期和檢測(cè)期兩個(gè)階段。訓(xùn)練期將其中一個(gè)臂封閉起來作為新異臂，另兩個(gè)臂一個(gè)固定為起始臂，一個(gè)為熟悉臂。將大鼠放入起始臂，使其在起始臂和熟悉臂探索10 min。24 h后進(jìn)行檢測(cè)，此時(shí)開放新異臂，允許大鼠在三臂內(nèi)自由探索5 min，記錄并分析大鼠在新異臂的移動(dòng)距離、停留時(shí)間，根據(jù)公式計(jì)算新異臂優(yōu)先指數(shù)。新異臂優(yōu)先指數(shù)=新異臂移動(dòng)距離/總移動(dòng)距離。

1.4 大鼠血漿T3、fT4和TSH濃度檢測(cè)行為學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)束24 h后，10%水合氯醛麻醉后腹主動(dòng)脈采血，ELISA方法檢測(cè)血漿TSH濃度，放射免疫分析法檢測(cè)血漿T3和fT4濃度。

1.5 Real-timePCR方法檢測(cè)大鼠海馬BDNF mRNA的表達(dá)每組隨機(jī)選取5只大鼠，冰上分離雙側(cè)海馬，液氮處理后-80℃保存。TRIzol裂解液裂解左側(cè)海馬，手動(dòng)勻漿器勻漿。按TRIzol三步法提取細(xì)胞總RNA，按照逆轉(zhuǎn)錄試劑盒說明書和引物反應(yīng)條件進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄和目的基因擴(kuò)增，β-actin為內(nèi)標(biāo)。β-actin的引物序列為F：5′-TTGCTGACAGGATGCAGAA-3′和R：5′-ACCAATCCACACAGAGTACTT-3′；BDNF的引物序列為F：5′-GCGGCAGATAAAAAGACTGC-3′和R：5′-GTAGTTCGGCATTGCGAGTT-3′。反應(yīng)體系為10μl，其中SYBR GreenMix（2х）5μl，cDNA 0.5μl，引物各0.3 μl，用無酶水補(bǔ)足。反應(yīng)體系為10μl，其中SYBR Green Mix（2х）5μl，cDNA 0.5μl，引物各0.3μl，用無酶水補(bǔ)足。反應(yīng)條件為：95℃，10min；95℃，15 s；60℃，30 s；72℃，30 s；45個(gè)循環(huán)。

1.6 Westernblot檢測(cè)大鼠海馬BDNF的表達(dá)RIPA裂解液裂解右側(cè)海馬，勻漿后進(jìn)行蛋白定量。取勻漿后等量組織加入蛋白變性劑，在沸水中煮沸10min進(jìn)行蛋白變性。變性后取50μg蛋白用15% SDS-PAGE凝膠電泳分離、轉(zhuǎn)移到PVDF膜上，5%脫脂牛奶封閉1 h后，孵育相應(yīng)一抗（BDNF及β-actin濃度均為1/1 000）并4℃過夜、洗脫后加二抗37℃孵育2 h，洗脫后ECL顯色、曝光并進(jìn)行定量分析。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)以-x±s表示。體重及Morris水迷宮中大鼠尋找平臺(tái)游泳距離的比較采用重復(fù)測(cè)量的單因素方差分析，血漿甲狀腺激素水平及大鼠其他行為學(xué)表現(xiàn)的組間差異采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用LSD方法，相關(guān)性分析采用Pearson檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 RES對(duì)SCH大鼠體重及血漿甲狀腺激素濃度的影響重復(fù)測(cè)量的單因素方差分析結(jié)果表明，分組（F=2.81，P=0.05）及時(shí)間因素（F=162.38，P＜0.01）均對(duì)SCH大鼠的體重有影響，且存在交互效應(yīng)（F=5.28，P＜0.01）。見圖1。

SCH大鼠血漿T3及fT4濃度與假手術(shù)組比較無顯著性差異，但血漿TSH濃度顯著上升（P＜0.01），符合人類SCH的診斷標(biāo)準(zhǔn)。與SCH組比較，LT4治療可降低血漿TSH濃度（P＜0.01），但同時(shí)引起血漿fT4濃度顯著上升（P＜0.01）。而RES（15 mg/kg）灌胃給藥僅降低血漿TSH濃度（P＜0.05），對(duì)血漿T3及fT4濃度無明顯影響。見表1。

2.2 RES對(duì)SCH大鼠學(xué)習(xí)記憶行為的影響

2.2.1RES對(duì)SCH大鼠在Morris水迷宮中行為的影響 各組大鼠在Morris水迷宮定位航行實(shí)驗(yàn)中找到水下平臺(tái)的游泳距離見圖2A。重復(fù)測(cè)量的單因素方差分析結(jié)果表明，分組（F=13.93，P＜0.01）及時(shí)間因素（F=31.40，P＜0.01）均對(duì)SCH大鼠找到水下平臺(tái)的游泳距離有影響，兩者之間無交互效應(yīng)（F=1.349，P=0.90）。

空間搜索實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各組大鼠在1 min自由游泳時(shí)間內(nèi)的游泳總距離和游泳速度無顯著性差異。與假手術(shù)組比較，SCH大鼠在平臺(tái)所在的目標(biāo)象限的游泳距離顯著減少（P＜0.01），LT4和RES（15 mg/kg）灌胃給藥則可改善這一現(xiàn)象（P＜0.01）。見圖2B、C。

2.2.2RES對(duì)SCH大鼠在Y水迷宮中行為的影響

與假手術(shù)組比較，SCH大鼠在新異臂中的活動(dòng)距離、停留時(shí)間和新異臂有限指數(shù)均顯著降低（P＜0.01），LT4和RES（15 mg/kg）灌胃給藥可增加SCH大鼠在新異臂中的活動(dòng)距離、停留時(shí)間和新異臂優(yōu)先指數(shù)（P＜0.01）。見圖3。

2.3 RES對(duì)SCH大鼠海馬BDNFmRNA表達(dá)的影響SCH大鼠海馬BDNF的蛋白表達(dá)顯著低于假手術(shù)組（P＜0.01），LT4和RES（15 mg/kg）灌胃給藥可增加BDNF在大鼠海馬的mRNA表達(dá)（P＜0.01）。見圖4。Pearson相關(guān)性分析結(jié)果表明，BDNF在海馬的mRNA表達(dá)與血漿TSH濃度呈負(fù)相關(guān)性（r=-0.637，P=0.002）。

2.4 RES對(duì)SCH大鼠海馬BDNF蛋白表達(dá)的影響與假手術(shù)組比較，SCH大鼠海馬BDNF的蛋白表達(dá)顯著降低（P＜0.01），LT4和RES（15 mg/kg）灌胃給藥可增加BDNF在大鼠海馬的表達(dá)（P＜0.01）。見圖5。Pearson相關(guān)性分析結(jié)果表明，BDNF在海馬的蛋白表達(dá)與血漿TSH濃度呈負(fù)相關(guān)性（r=-0.717，P＜0.001）。

3 討論

甲狀腺激素替代療法是目前臨床治療亞甲減的主要措施之一。然而，由于亞甲減患者外周血中甲狀腺激素水平正常，亞甲減患者使用LT4的劑量難以確定。而且臨床使用中可出現(xiàn)治療過度引起的甲狀腺功能亢進(jìn)或亞臨床甲狀腺功能亢進(jìn)等不良反應(yīng)［9］。因而，尋找治療亞甲減的新型藥物是神經(jīng)內(nèi)分泌領(lǐng)域長期關(guān)注的研究內(nèi)容之一。

本研究采用單側(cè)甲狀腺電凝手術(shù)建立了大鼠亞甲減模型并觀察了RES對(duì)亞甲減大鼠甲狀腺激素水平及學(xué)習(xí)記憶能力的影響。結(jié)果表明，亞甲減大鼠血漿TSH濃度顯著上升而T3和fT4濃度無明顯改變，LT4（60μg/kg）和RES（15 mg/kg）灌胃給藥均可降低SCH大鼠升高的TSH濃度。RES調(diào)控亞甲減大鼠血漿甲狀腺激素水平的能力可能與其和LT4相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)［10］、共同的作用位點(diǎn)［11］有關(guān)。值得一提的是，LT4治療后亞甲減大鼠血漿TSH水平下降，但同時(shí)存在血漿fT4濃度的過度上升，這與亞甲減的臨床甲狀腺替代療法中可導(dǎo)致14%～21%治療過度的報(bào)道［9］相一致。而RES治療則只改變血漿TSH水平，對(duì)fT4血漿濃度則無顯著影響，引起甲亢、亞甲亢等治療過度的不良反應(yīng)有所降低。

行為學(xué)實(shí)驗(yàn)顯示，亞甲減大鼠在Morris水迷宮的定位航行實(shí)驗(yàn)中找到水下平臺(tái)所需的游泳距離延長，空間搜索實(shí)驗(yàn)中在目標(biāo)象限的游泳距離和停留時(shí)間減少；在Y迷宮中的新異臂移動(dòng)距離、停留時(shí)間均減少，新異臂優(yōu)先指數(shù)下降，提示亞甲減大鼠存在學(xué)習(xí)記憶能力的下降。與臨床研究［5］的結(jié)果相一致，陽性藥物L(fēng)T4治療后可提高亞甲減大鼠在行為學(xué)實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)。和LT4作用相仿，本研究結(jié)果提示RES也可改善亞甲減大鼠在Morris水迷宮和Y迷宮中的行為學(xué)表現(xiàn)。

海馬部位BDNF的表達(dá)與學(xué)習(xí)記憶能力密切相關(guān)［12-13］，并受到甲狀腺激素水平的影響［4-5］。本研究結(jié)果表明，亞甲減大鼠海馬BDNF的mRNA及蛋白表達(dá)水平均顯著下降，海馬BDNF的表達(dá)與血漿TSH濃度呈負(fù)相關(guān)，證實(shí)了BDNF在亞甲減大鼠學(xué)習(xí)記憶能力損傷中的作用。LT4和RES治療后則可顯著上調(diào)海馬BDNF的表達(dá)，提示RES的神經(jīng)保護(hù)作用機(jī)制除了已經(jīng)報(bào)道的抗氧化［8］及抗異常蛋白聚集作用［6-7］，還與調(diào)節(jié)海馬BDNF的表達(dá)有關(guān)。

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Resveratrol im proves the im paired learning and memory in subclinical hypothyroidism rats and the possiblemechanism

Qin Gan，Xu Yayun，Cheng Jiangqun，et al
（School of Pharmacy，Anhui Medical University，Hefei 230032）

ObjectiveTo investigate the effect of resveratrol（RES）on the learning andmemory of subclinical hypothyroidism（SCH）rats and explore the possible mechanism.MethodsA SCH rat model was established through hemi-thyroid electric coagulation，and the SCH rats were divided randomly into 3 groups including SCH model group，RES（15 mg/kg）group and levothyroxine（LT4，60μg/kg）group.The rats in the sham group were only exposed thyroid without electric coagulation.2 weeks after operation，all the 32 rats received a daily intragastric administration of sterile saline solution，RESor LT4 with the corresponding dose.The learning and memory abilities of the ratswere tested using Morriswatermaze（MWM）and Y maze.The plasma concentrations of thyrotropic-stimulating hormone（TSH），free thyroxine（fT4），and thiiodothyronine（T3）were detected using ELISA and radioimmunoassaymethod，respectively.ThemRNA and protein expression of brain-derived neurotrophic factor（BDNF）wasmeasured via real-time PCR and western blotmethod，respectively.ResultsThe SCH ratmodelwas successfully duplicated，as indicated by the elevated plasma thyrotropic-stimulating hormone（TSH）level with no changes of free thyroxine（fT4）and triiodothyronine（T3）concentration.Both RES（15 mg/kg）and LT4（60 μg/kg）could decrease the TSH concentration.Moreover，treatment with LT4 resulted in the increase of plasma fT4 level.In the MWM task and the Y maze task，the spatial learning and memory of the SCH ratswere impaired compared with the sham ones.However，these changeswere reversed by the treatment of RES（15mg/kg）or LT4（60μg/kg）.Furthermore，RES treatment up-regulated the mRNA and protein expression levels of BDNF in the hippocampus.ConclusionThese findings suggest an amelioration effect of RES on the impaired spatial learning and memory in SCH rats，themechanism of which might be involved with itsmodifying effect on the imbalance of the thyroid function and the hippocampal expression of BDNF.

resveratrol；subclinical hypothyroidism；Morriswatermaze；Y maze；brain-derived neurotrophic factor

R 964

A

1000-1492（2016）03-0378-05

時(shí)間：2016/1/28 14：23：10 網(wǎng)絡(luò)出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/detail/34.1065.R.20160128.1423.030.html

2015-12-25接收

高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金（編號(hào)：20133420120005）；安徽省2014年高校優(yōu)秀人才支持計(jì)劃（編號(hào)：KJ2014RC004）；安徽醫(yī)科大學(xué)中青年學(xué)術(shù)骨干資料基金（編號(hào)：0601020103）；安徽省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（編號(hào)：AH201410366125）

安徽醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，合肥 230032

秦 干，男，本科生；

葛金芳，女，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，E-mail：gejinfang@ ahmu.edu.cn