姜黃素對阿爾茨海默病模型小鼠記憶獲得和鞏固障礙的影響

趙 苗，柯婷梅，歐陽昌漢

(湖北科技學院藥學院，湖北 咸寧 437100)

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姜黃素對阿爾茨海默病模型小鼠記憶獲得和鞏固障礙的影響

趙 苗，柯婷梅，歐陽昌漢*

(湖北科技學院藥學院，湖北 咸寧 437100)

目的 研究姜黃素對阿爾茨海默病模型小鼠記憶獲得和鞏固障礙的保護作用。方法 昆明種小鼠隨機分成5組：正常組、模型組和姜黃素低、中、高劑量組(100、200、400mg/kg)。分別用東莨菪堿和亞硝酸鈉建立學習記憶獲得和鞏固障礙模型，避暗法和Morris水迷宮檢測小鼠的學習記憶能力。結(jié)果 姜黃素可顯著縮短用東莨菪堿建造的記憶獲得障礙模型小鼠在水迷宮中尋找平臺的潛伏期以及撤去平臺后小鼠在原平臺象限的停留時間(P<0.05)；明顯減少用亞硝酸鈉建造的記憶鞏固障礙模型小鼠避暗反應的錯誤次數(shù)，增長小鼠的潛伏期(P<0.05)。結(jié)論 姜黃素能改善東莨菪堿和亞硝酸鈉所致小鼠學習記憶獲得、鞏固障礙。

姜黃素；東莨菪堿；亞硝酸鈉；記憶障礙

阿爾茨海默病(Alzheimer's disease，AD)是老年期癡呆的最普通類型，它是一種早期為記憶障礙，然后認知功能不斷退化，甚至會導致神經(jīng)精神癥狀和不同程度的行為能力障礙為特征的中樞神經(jīng)退行性疾病[1]，盡管現(xiàn)代醫(yī)學對AD的病因及發(fā)病機理的研究已達到分子水平，但在一直沒有尋找到一些有效的藥物治療，近年來有許多學者將尋找治療AD的藥物轉(zhuǎn)向了中國傳統(tǒng)藥物。

姜黃素(Curcumin)是姜科植物中提取得到的黃色色素，為酸性酚類抗氧化物質(zhì)?，F(xiàn)代藥理學研究[2-3]表明，姜黃素抗炎、抗腫瘤、抗氧化、降血脂、改善缺血再灌注損傷等多種生物學功效，但其是否對神經(jīng)退行性病變及學習記憶功能障礙具有保護作用，目前國內(nèi)外報道較少。本課題旨在通過行為學實驗觀察姜黃素對阿爾茨海默病模型小鼠學習記憶獲得和鞏固障礙的影響，進而為AD記憶損害的研究，中藥開發(fā)及應用提供實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 動物 健康昆明種小白鼠100只，雌雄各半，體質(zhì)量(24±2)g，由武漢大學動物實驗中心提供，許可證號為SCXK(鄂)2008-0004。

1.2 藥品及試劑 姜黃素:西安華萃生物技術(shù)有限責任公司產(chǎn)品，純度>95%；氫溴酸東莨菪堿注射液:上海禾豐制藥有限公司產(chǎn)品，批號為H31021519；亞硝酸鈉：重慶藥友制藥有限公司產(chǎn)品，批號為H50020585；羧甲基纖維素鈉:天津市恒興化學試劑公司產(chǎn)品。

1.3 儀器 Morris水迷宮設備(直徑100cm×高50cm)，中國醫(yī)學科學院藥物研究所產(chǎn)品；ZH-500型小鼠避暗儀(40cm×12cm)，安徽淮北正華生物儀器有限公司產(chǎn)品。

1.4 方法

1.4.1 東莨菪堿致小鼠記憶獲得障礙模型的建立[4]昆明種小鼠50只隨機分為5組：正常組、模型組、姜黃素低、中、高劑量組(100、200、400mg/kg)。將姜黃素溶入1%羧甲基纖維素鈉溶液中，灌胃給藥，正常組及模型組給予等體積羧甲基纖維素鈉溶液，1次/d，連續(xù)14d。于灌胃給藥第9d開始進行Morris水迷宮實驗。除對照組外，各小鼠于訓練前15min腹腔注射東莨菪堿2mg/kg。

Morris水迷宮實驗設備由圓形水池和水池上空攝像機以及帶Morris數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的計算機組成。實驗分為定位航行和空間探索實驗兩部分，訓練前24h將小鼠放在水池里自由游泳2min，以適應游泳并篩去不會游泳小鼠。第一部分定位航行實驗：訓練開始前先讓小鼠在平臺上適應10s，后隨機從1個象限的入水點把小鼠面向池壁放人水池中，時限為120s，記錄小鼠找到平臺所需時間(即為逃避潛伏期)，再由下一象限入水進行實驗，每個象限之間的訓練時間相隔1h，若小鼠在120s內(nèi)未找到平臺，須將其引至平臺停留10s，這時逃避潛伏期記為120s。小鼠訓練完后擦干放入鼠籠，以免小鼠感冒，實驗歷時5d。第二部分空間探索實驗：在訓練第6d拿掉水下平臺，從原平臺所在象限的對面象限的入水點將小鼠放入水池，記錄在120s內(nèi)小鼠穿過平臺所在象限的時間。

1.4.2 亞硝酸鈉致小鼠記憶鞏固障礙模型的建立[5]另取昆明種小鼠50只，實驗分組與給藥同上。于灌胃給藥的第13d開始進行被動回避實驗訓練。除對照組外，各組小鼠于訓練結(jié)束后立即皮下注射亞硝酸鈉溶液120mg/kg。

被動回避實驗設備由穿梭箱、刺激控制器和計算機組成。穿梭箱包括左右兩個同等大小的隔室(compartment)，其中一個隔室用黑色布包裹，形成暗箱，另外一個為明室，兩個隔室之間有一直徑為3.0cm的洞口。隔室地板為銅欄，只有暗箱的銅柵地板與刺激器相聯(lián)，刺激器可通36v的電流。訓練之前先將小鼠頭背對著洞口放入明室，適應環(huán)境3min，然后通電流，小鼠因喜暗惡光習性進入暗室則遭受電擊，此時小鼠可自行返回明室，獲得記憶，按此方式訓練5min。電刺激24h后對小鼠進行記憶保持試驗，需要記錄小鼠首次進入暗室的時間(即為避暗潛伏期)，還需記錄5min之內(nèi)小鼠進入暗室的次數(shù)(即為錯誤次數(shù))，小鼠5min之內(nèi)未進入暗室的按潛伏期為300s計算。

2 結(jié) 果

2.1 姜黃素對東莨菪堿致小鼠記憶獲得障礙的影響 定向航行實驗顯示：各組小鼠的游泳速度無明顯統(tǒng)計學差異，隨著訓練時間的增加，各組小鼠的平均逃避潛伏期越來越短。訓練的第1、2d，各組小鼠尋找平臺的逃避潛伏期都沒有統(tǒng)計學差異(P>0.05)；從第3d起，與正常組相比，模型組小鼠的平均潛伏期明顯增長(P<0.01)，提示東莨菪堿誘導小鼠出現(xiàn)獲得性學習記憶功能障礙。從第3d起，與模型組比較，中、高劑量姜黃素組小鼠平均潛伏期明顯縮短(P<0.05)。結(jié)果見表1。

表1 姜黃素對東莨菪堿致記憶獲得障礙小鼠逃避潛伏期的影響±s，n=10)

與正常組比較，*P<0.01;與模型組比較，#P<0.05

空間探索實驗顯示：平臺撤銷后，正常組和姜黃素中劑量組小鼠的運動軌跡大部分在原平臺象限，其次小鼠活動比較多的象限是在原平臺象限相鄰的左右兩個象限，最少活動軌跡的是原平臺象限對面的那個象限；模型組小鼠基本上是圍繞著池壁游泳，運動軌跡隨機分布于各象限之中，沒有什么規(guī)律，而且穿越原平臺所在位置的次數(shù)較少。結(jié)果見圖1(封二)，與正常組比較，模型組小鼠在原平臺所在象限停留的時間明顯縮短(P<0.01)。而低、高劑量姜黃素組與模型組比較停留時間無統(tǒng)計學差異，中劑量姜黃素組比模型組小鼠在原平臺象限停留時間顯著增加(P<0.05)。結(jié)果見表2。

表2 姜黃素對東莨菪堿致記憶獲得障礙小鼠在原平臺所在象限停留時間的影響±s，n=10)

與正常組比較，*P<0.01;與模型組比較，#P<0.05

2.2 姜黃素對亞硝酸鈉所致小鼠記憶鞏固障礙的影響 在24h后記憶保持測試中，與正常組小鼠相比，模型組小鼠被動回避實驗的錯誤次數(shù)明顯變多，且逃避潛伏期明顯縮短(P<0.01)，說明亞硝酸鈉誘導的模型小鼠的記憶鞏固出現(xiàn)障礙。與模型組相比，中劑量姜黃素顯著減少了小鼠5 min內(nèi)錯誤次數(shù)(P<0.05)，低、高劑量姜黃素組小鼠錯誤次數(shù)也有一定的減少，但與模型組相比無統(tǒng)計學差異。此外，中、高劑量姜黃素與模型組相比尚可明顯延長小鼠避暗潛伏期(P<0.05)。結(jié)果見表3。

表3 姜黃素對亞硝酸鈉致記憶鞏固障礙小鼠的影響±s，n=10)

與正常組比較，*P<0.01;與模型組比較，#P<0.05

3 討 論

阿爾茨海默病(AD)作為是一種在病理學上主要以神經(jīng)元纖維纏結(jié)以及神經(jīng)元丟失、皮膚出現(xiàn)老年斑等為顯著特征，臨床表現(xiàn)為記憶力逐漸衰退、認知、精神、行為出現(xiàn)異常情況，病因極其復雜的一種慢性神經(jīng)退行性疾病[6]。到目前為止，雖然還沒有任何一個動物模型可完全模擬，但制備動物模型可以從整體行為水平研究學習記憶。學習是人和動物為了適應環(huán)境反復練習、經(jīng)驗的過程，記憶是學習后經(jīng)驗的保持和再現(xiàn)，所以學習和記憶是兩個相互聯(lián)系的復雜過程，包含記憶的獲取、鞏固以及再現(xiàn)等多個環(huán)節(jié)[4]。

抗膽堿藥東莨菪堿通過阻斷M受體，可阻斷大腦皮層和海馬等處的膽堿能神經(jīng)傳遞，抑制條件反射的形成，能明顯干擾動物學習以及學習后的短時記憶，影響記憶的獲得環(huán)節(jié)，引起記憶獲得性障礙[7]。腦血流量約占全身總血流量的17%左右，血液循環(huán)障礙可直接導致腦組織缺血缺氧，此時腦的正常生理功能就會遭到破壞，從而損害記憶功能。亞硝酸鈉為致腦缺氧劑，通過誘導機體血紅蛋白變性，進而引起腦組織缺血缺氧，造成腦缺血性記憶鞏固障礙。因此，降低中樞乙酰膽堿酯酶活性、改善膽堿能神經(jīng)傳遞以及改善神經(jīng)細胞血流供應與能量代謝的藥物在阿爾茨海默病的防治中具有重要作用。

有文獻報道[8]，姜黃素可降低衰老大鼠腦組織乙酰膽堿酯酶活性，改善中樞膽堿能代謝；可通過抗炎、抗氧化、改善腦組織血流供應等多種途徑保護缺血神經(jīng)細胞，這些效應均為姜黃素在阿爾茨海默病的防治中提供可能。本研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素能縮短東莨菪堿小鼠記憶獲得障礙模型在水迷宮中尋找平臺的潛伏期，以及延長撤去平臺后小鼠在原平臺象限的停留時間；姜黃素能夠減少亞硝酸鈉小鼠記憶鞏固障礙模型避暗反應的錯誤次數(shù)，延長其潛伏期，說明姜黃素對阿爾茨海默病模型記憶獲取和鞏固障礙具有一定的保護作用，其作用機制有待進一步研究，可能與恢復腦內(nèi)膽堿能代謝及改善細胞能量代謝有關。

[1]李斌,謝淑玲,彭麗燕,等.3種擬癡呆動物模型在Morris水迷宮行為學測試中學習記憶行為的差異[J].醫(yī)學研究生學報，2014,7(27):683

[2]葛躍偉,高慧敏,王智民.姜黃屬藥用植物研究進展[J].中國中藥雜志，2007,32(23):2461

[3]羅廷順,李洪文,劉正文,等.姜黃素的提取分離與藥理作用研究進展[J].現(xiàn)代藥物與臨床，2011,26(2):102

[4]李長祿，王紅梅，王立為.腎虛型老年癡呆大鼠模型的復制[J].安徽中醫(yī)學院學報，2013,32(3):62

[5]皋聰,王傳社,巫冠中,等.蓯蓉總苷對小鼠學習記憶障礙的影響[J].中藥新藥與臨床藥理,2005,16(3):162

[6]應俠,吳振,嚴雷,等.阿爾茨海默病的發(fā)病機制及治療藥物研究進展[J].中國藥房,2014,25(33):3152

[7]鄧莉,王今朝,楊莉,等.膽堿轉(zhuǎn)運體與阿爾茨海默病[J].生物化學與生物物理進展，2014,41(12):1207

[8]SHUKLA P K,KHANNA V K,ALI M M,et al.Anti-ischemic effect of curcumin in rat brain[J].Neurochem Res,2008,33(6):1036

Effect of Curcumin on Memory Acquisitionand Consolidation in Alzheimer's Disease Model Mice

ZHAO Miao，KE Ting-mei，OUYANG Chang-han

(SchoolofPharmacy,HubeiUniversityofScienceandTechnology,XianningHubei437100,China)

Objective To study the effect of curcumin on memory acquisition and consolidation in Alzheimer's disease model mice.Methods Kunming mice were divided randomly into 5 groups: nomal control group，model group and low，middle，high doses of curcumin groups (100，200，400 mg/kg).The models of scopolamine-induced impairment of learning and sodium nitrite-induced impairment of memory consolidation were established in mice.Step-through test and Morris water maze test were used to observe the memory acquisition and consolidation ability.Results Oral administration of curcumin significantly reduced the numbers of errors，prolonged the latency induced by sodium nitrite in step-through test(P<0.05)，shortened escape latency in scopolamine-induced memory impairment mice in Morris water maze，and prolongedthe total time that the mice swam in the targetquadrantafter the platform was removed(P<0.05).Conclusion Curcumin can improvescopolamine andsodium nitrite-induced impairment of memory acquisition and consolidation in mice.

Curcumin; Scopolamine;Sodium nitrite;Memoryimpairment

，E-mail:176788542@qq.com

R285.5

A

2095-4646(2016)05-0372-03

10.16751/j.cnki.2095-4646.2016.05.0372

2016-04-15)