螺旋藻對衰老小鼠腦功能的保護作用

楊占軍

(淮陰師范學(xué)院生物系，江蘇淮安 223300)

研究報告

螺旋藻對衰老小鼠腦功能的保護作用

楊占軍

(淮陰師范學(xué)院生物系，江蘇淮安 223300)

目的探討螺旋藻對衰老小鼠腦功能的作用。方法使用D－半乳糖建立小鼠衰老模型，用螺旋藻灌胃進(jìn)行實驗性治療。持續(xù)6周后，檢測小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力及腦組織的超氧化物歧化酶(SOD)活力和丙二醛(MDA)含量。結(jié)果與對照組相比，模型組小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力下降(P＜0.05或P＜0.01)，SOD活力下降、MDA含量升高;當(dāng)補充螺旋藻后，實驗組的學(xué)習(xí)記憶能力又不同程度的得到恢復(fù)(P＜0.05)，SOD活力升高、MDA的含量下降。結(jié)論螺旋藻對衰老小鼠的腦功能具有保護作用。

螺旋藻;抗衰老;腦功能

螺旋藻(Spirulina)含有豐富的蛋白質(zhì)、游離氨基酸、糖、不飽和脂肪酸、多種維生素及微量元素，是一種具有重要經(jīng)濟價值的保健食品。實驗發(fā)現(xiàn)螺旋藻能夠增強自身免疫，延緩衰老［1］。而有關(guān)螺旋藻對D－半乳糖所致的學(xué)習(xí)記憶障礙有否改善作用，目前還未見報道。本實驗采用D－半乳糖所致衰老小鼠模型，研究螺旋藻對衰老小鼠學(xué)習(xí)記憶有何影響，旨在為篩選改善腦功能障礙的有效物質(zhì)提供實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試劑

螺旋藻干粉由廣州龍力貿(mào)易發(fā)展有限公司生產(chǎn)。D－半乳糖由上海試劑二廠生產(chǎn)，用生理鹽水配置成30 g/L濃度的溶液待用。超氧化物歧化酶(SOD)試劑盒、丙二醛(MDA)試劑盒、考馬斯亮藍(lán)試劑盒均由南京建成生物工程研究所提供。

1.2 動物與分組

昆明種健康的雄性小鼠30只，體質(zhì)量28～34 g，清潔級，由南京醫(yī)科大學(xué)實驗動物中心提供【SCXK(蘇)2008－0004】。將小鼠分為3組，每組10只。即:①模型組:每天按照300 mg/kg劑量頸部皮下注射D－半乳糖，同時每天用與實驗組等量的生理鹽水灌胃;②實驗組:按上述劑量頸部皮下注射D－半乳糖，同時每天用3 g/kg劑量的螺旋藻灌胃;③對照組:按上述同樣劑量的生理鹽水分別頸部皮下注射和灌胃。各組動物正常進(jìn)食，持續(xù)6周后，對各組動物進(jìn)行行為學(xué)測試，然后再進(jìn)行生化指標(biāo)測定。在飼養(yǎng)過程中，每周一次稱重。

1.3 跳臺實驗

跳臺反射箱參見高翠英等實驗［2］。實驗時將動物放入箱內(nèi)先適應(yīng)5 min，然后箱底部通電(電壓為36 V)，小鼠的正常反應(yīng)是跳上平臺以躲避傷害性刺激，在平臺上停留一定時間后，多數(shù)動物會又跳至銅柵上，受電擊后又逃上平臺。如此訓(xùn)練5 m in，記錄每只小鼠5 min的錯誤次數(shù)(M1)以及第1次受電擊后由臺下逃避到臺上的時間，即逃避潛伏期(EL)。以M1和EL作為學(xué)習(xí)成績。24 h后，在底部銅柵通電的情況下，直接將小鼠置于平臺上，記錄小鼠第一次在臺上的停留時間，即停留潛伏期(SDL)，并記錄每只小鼠3 m in的錯誤次數(shù)(M2)。用SDL和M2兩個指標(biāo)反映記憶成績。

1.4 避暗實驗

實驗裝置分明箱和暗箱兩部分，兩箱之間有一小洞供小鼠通過，箱底部設(shè)有銅柵可電擊動物。實驗時將小鼠背向洞口置于明箱，當(dāng)小鼠進(jìn)入暗箱時，用36 V電擊3 s，小鼠又會逃至明箱。記錄5 min內(nèi)的錯誤次數(shù)和潛伏期(即第一次進(jìn)入暗箱的時間)，以此作為學(xué)習(xí)成績。24 h后再測，以其錯誤次數(shù)和潛伏期作為記憶成績。

1.5 小鼠腦組織SOD活力、M DA含量的測定

行為測試完成后，眼球取血，并將小鼠脫頸處死，迅速斷頭取腦、稱重，按照試劑盒說明書，檢測腦組織SOD活力、MDA的含量。

1.6 統(tǒng)計分析

2 實驗結(jié)果

2.1 跳臺實驗結(jié)果

對照組的學(xué)習(xí)成績和記憶成績都好于模型組，數(shù)據(jù)差異有顯著性(P＜0.05);與模型組相比，除了實驗組中的EL數(shù)據(jù)沒有表現(xiàn)出明顯差異外，實驗組的其余數(shù)據(jù)差異均明顯，差異有顯著性(P＜0.05)。見表1。

2.2 避暗實驗結(jié)果

對照組與模型組相比，無論是學(xué)習(xí)成績，還是記憶成績，都表現(xiàn)出了差異性，差異有顯著性(P＜0.05或P＜0.01);與模型組相比，實驗組數(shù)據(jù)差異均明顯，差異有顯著性(P＜0.05)。見表2。

表1 各組小鼠跳臺實驗成績(±s，n=10)Tab.1 Results of step－down test in the mice of 3 groups o(±s，n=10)

表1 各組小鼠跳臺實驗成績(±s，n=10)Tab.1 Results of step－down test in the mice of 3 groups o(±s，n=10)

注:與模型組比較，﹡P＜0.05Note:﹡P＜0.05，vs.model group

組別Group學(xué)習(xí)成績Learning score記憶成績Memory score EL(s)M1 SDL(s)M2對照組Control 29.8±8.87＊2.9±1.87＊140.7±51.15＊1.5±0.87＊模型組Model 53.2±15.34 5.4±2.11 91.3±47.24 2.6±1.11實驗組experiment 38.5±19.49 3.7±1.98＊126.2±60.56＊1.8±1.05＊

表2 各組小鼠避暗實驗成績(±s，n=10)Tab.2 Results of dark avoidance test in mice of the 3 groups(±s，n=10)

表2 各組小鼠避暗實驗成績(±s，n=10)Tab.2 Results of dark avoidance test in mice of the 3 groups(±s，n=10)

注:與模型組比較，﹡P＜0.05，**P＜0.01Note:﹡P＜0.05，**P＜0.01，vs.model group

組別Group學(xué)習(xí)成績Learning score記憶成績Memory score錯誤次數(shù)Mistake times潛伏期(s) Latency錯誤次數(shù)Mistake times潛伏期(s) Latency對照組Control 0.3±0.21**274.1±11.14*0.3±0.17﹡290.3±12.37﹡模型組Model 1.6±0.37 160.2±49.53 1.2±0.32 167.5±62.71實驗組Experiment 0.9±0.28﹡239.3±41.7﹡0.5±0.29﹡237.6±56.46﹡

2.3 SOD活力和M DA含量測定結(jié)果

對照組與模型組相比，腦組織SOD活力和MDA含量都表現(xiàn)出了差異性，差異有顯著性(P＜0.05或P＜0.01);與模型組相比，實驗組數(shù)據(jù)差異明顯，差異有顯著性(P＜0.05)。見表3。

3 討論

除了觀察螺旋藻對D－半乳糖致衰老模型鼠學(xué)習(xí)記憶能力的影響外，本實驗還探討了腦組織SOD活力和MDA含量的變化。SOD是清除自由基的重要抗氧化酶，其活性隨年齡的增長而減弱，是衰老的重要指標(biāo)之一。MDA作為脂褐質(zhì)形成過程中的中間產(chǎn)物，其含量可間接反映機體內(nèi)自由基的產(chǎn)生情況和細(xì)胞的脂質(zhì)過氧化程度，MDA也是評介衰老的指標(biāo)之一。本研究主要是通過研究動物行為的外在變化和和腦組織衰老相關(guān)酶的內(nèi)部變化來反映螺旋藻對衰老小鼠腦功能的保護作用。

表3 各組小鼠腦組織SOD活力和MDA含量測定結(jié)果(±s，n=10)Tab.3 Results of measurements of the SOD activity and MDA level in the mouse brain tissue of the 3 groups(±s，n=10)

表3 各組小鼠腦組織SOD活力和MDA含量測定結(jié)果(±s，n=10)Tab.3 Results of measurements of the SOD activity and MDA level in the mouse brain tissue of the 3 groups(±s，n=10)

注:與模型組比較，﹡P＜0.05，**P＜0.01Note:﹡P＜0.05，**P＜0.01，vs.model group

組別Group腦SOD (U/mg Prot)腦MDA (nmol/mg Prot)對照組Control 175.4±20.65﹡10.13±0.95**模型組Model 145.2±17.42 15.13±1.38實驗組experiment 178.1±14.12﹡11.31±1.31﹡

D－半乳糖可誘發(fā)動物的衰老，引起癡呆樣的行為及病理性改變，其發(fā)生機制主要與氧化應(yīng)急損傷和自由基的毒性有關(guān)。青年小鼠長期注射D－半乳糖后，可在細(xì)胞內(nèi)被醛糖還原酶還原成過多的半乳糖醇，后者不能進(jìn)一步代謝而堆積在細(xì)胞內(nèi)，影響滲透壓，導(dǎo)致細(xì)胞腫脹、代謝紊亂、體內(nèi)活性氧水平升高、細(xì)胞膜脂質(zhì)受損，以至引起多器官系統(tǒng)功能的衰退［3，4］。本實驗的行為檢測結(jié)果與之一致，即模型組小鼠的學(xué)習(xí)記憶出現(xiàn)了障礙。SOD是消除超氧陰離子自由基生物毒性效應(yīng)的重要保護酶，MDA是與衰老有關(guān)的脂質(zhì)過氧化物產(chǎn)物［1，5］。實驗發(fā)現(xiàn)模型組動物腦組織的SOD活力降低，而MDA含量提高，與動物行為表現(xiàn)出了一致性。

當(dāng)補充螺旋藻后，實驗組小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力又明顯恢復(fù)，說明螺旋藻可以改善由D－半乳糖所導(dǎo)致的學(xué)習(xí)記憶障礙。螺旋藻營養(yǎng)豐富，含有18種氨基酸、12種礦物質(zhì)、8種維生素和多種生物活性物質(zhì)，其中的某些物質(zhì)可能通過多種代謝途徑，直接或間接影響著與衰老有關(guān)的物質(zhì)。螺旋藻使得由D－半乳糖抑制的SOD酶的活性得以恢復(fù)，同時也可使得與衰老成正相關(guān)的MDA含量降低［6－8］。螺旋藻通過種種途徑增強了機體的抗氧化酶活性，減弱了脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，有效清除了過量的自由基，使腦組織功能有所恢復(fù)，進(jìn)而表現(xiàn)出對D－半乳糖所致的學(xué)習(xí)記憶障礙的改善作用。

有關(guān)螺旋藻改善由D－半乳糖所致的學(xué)習(xí)記憶障礙機制頗為復(fù)雜，究竟哪些物質(zhì)在發(fā)揮作用，經(jīng)過了怎樣的途徑，這些問題尚不明了，仍然有待今后的工作。

［1］劉玉蘭，牟孝碩，崔素玉，等.螺旋藻多糖的抗衰老作用［J］.中國藥理學(xué)通報，1998，14(4):362－363.

［2］高翠英，崔秀玉.BALB/c和ICR小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力等行為學(xué)研究［J］.中國實驗動物學(xué)報，2007，15(5):372－375.

［3］李立平，王全勝，武變瑛，等.高純度銀杏黃酮對衰老小鼠學(xué)習(xí)記憶功能的影響［J］.中國臨床康復(fù)，2005，9(44):97－99.

［4］李文彬，韋豐，范明，等.D－半乳糖在小鼠上誘導(dǎo)的擬老化效應(yīng)［J］.中國藥理學(xué)與毒理學(xué)雜志，1995，9(2):93－95.

［5］包金風(fēng)，包金云，李錦明，等.腦力智寶對D－半乳糖所致亞急性衰老小鼠的抗衰老作用及機制［J］.中國老年學(xué)雜志，2004，24(8):742－744.

［6］韓志濤，張丙烈，張京立，等.施普善對D－半乳糖擬衰老小鼠學(xué)習(xí)記憶功能的影響［J］.中國臨床康復(fù)，2004，8(10): 1846－1847.

［7］崔旭，李文斌，張丙列，等.D－半乳糖腦老化模型的脂質(zhì)過氧化機理［J］.中國老年學(xué)雜志，1998，18(2):38.

［8］左紹遠(yuǎn).螺旋藻多糖抗衰老作用的實驗研究［J］.中國中藥雜志，1999，24(8):4490－4491.

Protective Effect of Spiru lina on the Brain Function in Senile M ice

YANG Zhan－jun
(Department of Biology，Huaiyin Normal College，Huaian，Jiangsu 223300，China)

Objective To explore the effect of spirulina on the brain function in senile mice.M ethods A mouse model of brain－senile disturbance was established by D－galactose and the experimental mice were treated with spirulina by gavage.After six weeks，the learning and memory ability of mice was evaluated.Besides the SOD activity and the content of MDA in the brain tissue were assayed.ResultsCompared with the control group，the learning and memory abilities of model group were significantly decreased(P＜0.05 or P＜0.01)，and the SOD activity decreased，while the content of MDA increased.After fed with spirulina，the learning and memory ability in mice of the treatment group was ameliorated (P＜0.05)，and the SOD activity increased，while the content of MDA decreased.ConlusionS pirulina can exert protective effect on the brain function in senile mice.

Spirulina;Anti－aging;Brain function

R749.1

A

1005－4847(2010)03－0265－03

2009－05－05

楊占軍(1957－)，男，教授，主要從事腦功能研究.E－mail:yzj5678@163.com.