螺旋藻对衰老小鼠学习记忆障碍的改善作用

【摘要】 目的 探讨螺旋藻对D半乳糖所致衰老小鼠学习、记忆障碍的改善作用。方法 使用D半乳糖建立小鼠衰老模型，用螺旋藻灌胃进行实验性治疗。持续6 w后，通过避暗实验、Morris水迷宫实验检测小鼠的学习记忆能力以及脑组织单胺氧化酶(MAO)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSHPx)的活性。结果 与对照组相比，模型组小鼠的学习、记忆能力下降(P＜0.05或P＜ 0.01)，MAO活性升高(P＜0.01)，GSHPx活性降低(P＜0.05)；与模型组相比，治疗组的学习、记忆能力不同程度地得到恢复(P＜0.05)，MAO活性降低(P＜0.05)，GSHPx活性升高(P＜0.05)。结论 螺旋藻可改善由D半乳糖所致衰老小鼠的学习、记忆障碍。

【关键词】 螺旋藻；衰老；记忆障碍；改善作用

螺旋藻含有丰富的蛋白质、游离氨基酸、糖、不饱和脂肪酸、多种维生素及微量元素，是一种具有重要经济价值的保健食品。实验发现螺旋藻能够增强自身免疫，延缓衰老〔1〕。而有关螺旋藻对D半乳糖所致衰老小鼠学习记忆障碍有否改善作用，目前还未见报道。本实验通过建立D半乳糖所致衰老小鼠模型，以学习记忆能力、脑组织中的单胺氧化酶（MAO）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSHPx）活性为指标，观察螺旋藻对衰老小鼠学习记忆障碍有否改善作用，并探讨其作用机制。

　　1 材料与方法

　　1.1 试剂 螺旋藻干粉由广州龙力贸易发展有限公司生产。D半乳糖由上海试剂二厂生产，用蒸馏水配置成30 g/L浓度的溶液待用。MAO和GSHPx试剂盒及蛋白定量测试盒由南京建成生物工程公司生产。

　　1.2 动物与分组 昆明种健康清洁级雄性小鼠40只，体重28～34 g，由南京医科大学实验动物中心提供。随机分为4组，每组10只，即模型组：每日按照300 mg/kg剂量颈部皮下注射D半乳糖，同时用等量的蒸馏水灌胃；低剂量组：按上述剂量颈部皮下注射D半乳糖，同时用1.5 g/kg剂量的螺旋藻灌胃；高剂量组：按上述剂量颈部皮下注射D半乳糖，同时用3 g/kg剂量的螺旋藻灌胃；对照组：按上述同样剂量的蒸馏水分别颈部皮下注射和灌胃。各组动物正常进食，持续6 w后，对各组动物进行行为学测试以及脑组织生化测定。

　　1.3 避暗实验 实验装置分明箱和暗箱两部分，两箱之间有一小洞供小鼠通过，箱底部设有铜栅可电击动物。实验时将小鼠背向洞口置于明箱，当小鼠进入暗箱时，用36 V电击3 s，小鼠又会逃至明箱。记录5 min内的错误次数即小鼠进入暗箱的次数，以此作为学习成绩。24 h后再测，以其错误次数和潜伏期(即第一次进入暗箱的时间)作为记忆成绩。

　　1.4 Morris水迷宫实验 Morris水迷宫由圆形水槽、有机玻璃平台、摄像系统和电脑分析系统组成。训练时水温保持在25℃左右，将小鼠面向池壁从4个不同象限入水，每只小鼠每日训练4次，小鼠从入水到找到平台所需的时间称为潜伏期。找到后在平台上应保持20 s，如果60 s还未找到，则应将其引导到平台上，潜伏期按60 s计。连续4 d进行定向航行实验，记录第4天每只小鼠潜伏期的平均值。第5天进行空间探索实验，即在撤掉平台时，记录120 s内小鼠穿越平台的次数。

　　1.5 小鼠脑组织MAO和GSHPx活性的测定 行为测试完成后，将小鼠颈椎拉断处死，迅速断头取脑、称重。按照试剂盒说明书，检测脑组织MAO和GSHPx活性。

　　1.6 统计学分析 数据用x±s表示，采用SPSS12.0软件对数据进行统计学处理。

　　2 结果

　　2.1 避暗实验结果 对照组与模型组相比，无论是学习成绩，还是记忆成绩，都表现出了差异性，具有统计学意义(P＜0.05或P＜0.01)；除了低剂量组记忆成绩中的潜伏期与模型组相比没有表现出明显差异外，低剂量和高剂量的其余数据都差异明显(P＜0.05)，学习和记忆成绩都好于模型组。见表1。

　　表1 各组小鼠避暗实验成绩（略）

　　与模型组比较:1)P＜0.05，2)P＜0.01；下表同

　　2.2 Morris水迷宫实验成绩 对照组的学习记忆成绩都好于模型组，数据的差异性，具有统计学意义(P＜0.05)；除了低剂量组的穿越次数与模型组相比差异不明显外，低剂量组和高剂量组的其余数据都差异明显，具有统计学意义(P＜0.05)，学习记忆成绩都好于模型组。见表2。

　　2.3 小鼠脑组织MAO和GSHPx活性的测定结果 模型组的MAO活性高于对照组（P＜0.01）；而低剂量组和高剂量组的MAO活性又低于模型组(P＜0.05)。模型组的GSHPx活性低于对照组(P＜0.05)；而高剂量组的GSHPx活性又高于模型组(P＜0.05)。见表2。

　　表2 各组小鼠水迷宫实验成绩和脑组织MAO、GSHPx活性（略）

　　3 讨论
　　
　　D半乳糖在体内利用过程中，可产生过量的自由基，诱发动物的衰老，引起痴呆样的行为及病理性改变，导致细胞肿胀、代谢紊乱、体内活性氧水平升高、细胞膜脂质受损，以至引起多器官系统功能的衰退〔2〕。本实验的行为检测结果与之一致，即模型组小鼠的学习记忆出现了障碍，同时小鼠的状态也明显下降，表现为:毛色灰暗、稀疏，行动缓慢，步态蹒跚，皮下脂肪减少。但是当补充螺旋藻后，低剂量组和高剂量组的学习记忆能力又不同程度得到恢复，说明螺旋藻可以改善由D半乳糖所导致的学习记忆障碍。
　　
　　本研究表明，衰老模型组的MAO活性比对照组高，当补充螺旋藻后，治疗组的MAO活性又降低。MAO是动物脑中单胺类递质的氧化分解酶，主要存在于细胞内线粒体外膜上，作用的底物是去甲肾上腺素、多巴胺、肾上腺素等单胺类物质。裘月等〔3〕的研究发现，当机体衰老时，动物脑内的MAO活性升高，使递质高度氧化，造成单胺类神经递质的减少；与此同时，MAO在分解多巴胺的过程中，又可以产生 h3O2，h3O2与脑内Fe2＋进一步反应则可产生自由基，从而导致神经细胞的损伤，影响学习记忆功能。由此MAO被认为是衰老的分子标志之一，MAO活性可间接反映生物体的衰老程度，故又称为“衰老相关酶”。模型组的MAO活性升高，说明通过D半乳糖建模成功。当补充螺旋藻后，其中的某种成分通过某种机制又使MAO活性降低。MAO活性被抑制，可导致内源性单胺的蓄积，从而恢复记忆能力〔4〕。另外，衰老模型组的GSHPx活性比对照组低，当补充螺旋藻后，GSHPx 的活性又升高。GSHPx也是机体内清除自由基的重要抗氧化酶之一，可抵抗氧自由基损伤，维持组织、细胞和蛋白质的正常结构与功能。在维持机体氧化还原平衡等方面发挥重要作用，是抗衰老的重要指标〔5〕。
　　
　　螺旋藻营养丰富，含有18种氨基酸、12种矿物质、8种维生素和多种生物活性物质，其中的某些物质可能通过多种代谢途径，直接或间接影响着与衰老有关的物质〔6～8〕。螺旋藻通过种种途径增强了机体的抗氧化酶活性，减弱了脂质过氧化反应，有效清除了过量的自由基，使脑组织功能有所恢复，进而表现出了对衰老小鼠学习记忆障碍的改善作用。有关螺旋藻改善衰老小鼠学习记忆障碍的机制颇为复杂，究竟哪些物质在发挥作用，经过了怎样的途径，这些问题还都不明了，仍然有待于今后的工作。

参考文献

　　1 刘玉兰，牟孝硕，崔素玉，等.螺旋藻多糖的抗衰老作用〔J〕.中国药理学通报，1998；14(4)：3623.

　　2 李文彬，韦 丰，范 明，等.D半乳糖在小鼠上诱导的拟脑老化效应〔J〕.中国药理学与毒理学杂志，1995；9（2）:935.

　　3 裘 月，杜冠华，张均田.单胺氧化酶及与疾病的关系〔J〕.中国药学杂志，1994；29(10):5968.

　　4 Brown R，Slva AJ.Molecular and cellular cognition；the unraveling of memory retrieval〔J〕.Cell，2004；117(1):34.

　　5 Yao D，Shi W，Gou Y，et al.Fatty acidmediated intracellular iron translocation:a synergistic mechanism of oxidative injury〔J〕.Free Radic Biol Med，2005;39(10):138598.

　　6 崔 旭，李文彬，张炳烈，等.D半乳糖脑老化模型的脂质过氧化机制〔J〕.中国老年学杂志，1998；18(1):3840.

　　7 左绍远.螺旋藻多糖抗衰老作用的实验研究〔J〕.中国中药杂志，1999；24(8):4901.

　　8 Ballesteros J，Maeztu AI，Callado LF，et al.I(2)Imidazoline receptors and monoamine oxidase B enzyme sites in human brain:covariation with age〔J〕.Neurosci Lett，2000；288（2）:1358.