黃芪多糖對糖尿病大鼠認知功能障礙的改善作用

李 娜 李慧麗 劉德山

(山東大學，山東 濟南 250100)

黃芪多糖對糖尿病大鼠認知功能障礙的改善作用

李 娜 李慧麗1劉德山2

(山東大學，山東 濟南 250100)

目的 探討黃芪多糖(APS)對2型糖尿病(T2DM)引起的認知功能功能障礙的改善作用。方法 54只雄性Wistar大鼠分為6組，9只為對照組，緩沖液灌胃；其余45只鏈脲佐菌素(STZ)誘導糖尿病模型，隨機分為模型組、腦復康組和APS組低、中、高劑量組，分別給予等量的緩沖液、腦復康和APS懸濁液灌胃。 8 w后，進行Morris水迷宮實驗，檢測大鼠空腹血糖(FPG)、糖化血紅蛋白(HbA1c)、血清胰島素(INS)、海馬組織丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性。結果 治療后，Morris實驗測試發現，APS中、高劑量組的上臺潛伏期較模型組明顯縮短，平臺象限停留時間顯著延長；APS中、高劑量組海馬組織SOD活性顯著增強，MDA含量顯著降低(P<0.05)。結論 APS可能通過抗氧化應激和抗凋亡作用保護T2DM引起的腦損傷。

2型糖尿病；黃芪；氧化應激；認知障礙

2型糖尿病(T2DM)可能會增加認知障礙的風險，但其導致認知功能障礙的神經內分泌機制尚不明了〔1〕。T2DM導致的腦損傷表現為記憶減退、認知障礙〔2〕。研究顯示，T2DM患者不良生活習慣導致代謝紊亂，而持續的高血糖狀態可能導致大腦結構和功能的改變，甚至發展為癡呆〔3〕。研究者通過電生理實驗技術研究糖尿病(DM)腦損傷，仍未發現有效改善電生理異常的藥物及腦功能減退的確切機制。益氣補腎中藥——黃芪，可改善DM患者腦功能，亦可降低血糖，增強記憶能力〔4〕。但是，黃芪通過哪種成分對DM腦損傷起作用尚不明確。本試驗探討黃芪多糖(APS)保護DM腦損傷的機制。

1 資料與方法

1.1 動物 SPF 級Wistar雄性大鼠54只，體重260～380 g，來自山東大學齊魯醫院動物實驗中心，使用許可證號：SYXK(魯)20040038。所有大鼠禁食16 h，其中45只給予10%鏈脲佐菌素(STZ)溶液單次腹腔注射(50 mg/kg)〔5〕。72 h后，檢測其隨機血糖，兩次大于16.67 mmol/L者視為成模，將其隨機分為DM組、腦復康組、APS低、中、高劑量組各9只，給予緩沖液、腦復康和APS懸濁液灌胃〔5〕。其余9只為對照組，等量注射緩沖液。

1.2 實驗儀器和試劑 腦復康：沈陽第一制藥廠；APS：南京化學試劑公司；丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)試劑盒購自濟南宏明化學試劑公司。Morris水迷宮直徑為130 cm，高60 cm，水深40 cm，溫度(25±1)℃。在第一象限的水下1 cm處設置一平臺〔6〕。水迷宮上方攝像裝置記錄大鼠軌跡。

1.3 給藥方法 對照組和模型組，每日生理鹽水灌胃；腦復康組，每日500 mg/kg劑量的混懸液灌胃〔5〕；APS低、中、高劑量組，每日200、400、800 mg/kg劑量的混懸液灌胃。各組均持續8 w。

1.4 Morris水迷宮實驗

1.4.1 定位航行試驗 定位航行試驗為實驗的第1～5天。大鼠適應訓練1 d，第二天開始大鼠分別從4個不同的象限面向池壁下水，觀察并記錄找到平臺需要的時間〔5，6〕。

1.4.2 空間探索實驗 第6天開始空間探索實驗，撤去平臺，任選一入水點，面向池壁下水游泳120 s，觀察并記錄停留目標象限的時間〔5，6〕。

1.5 標本采集 測血糖，每4周一次。8 w末，用藥后24 h，大鼠禁食不禁水12 h，麻醉后下腔靜脈無菌取血，離心得到的血清-80℃保存備用。取血后，4%多聚甲醛灌注，斷頭分離海馬組織，一側多聚甲醛溶液固定，另一側-80℃備用。

1.6 指標檢測 檢測空腹血糖(FPG)、糖化血紅蛋白(HbA1c)、血胰島素(INS)、 MDA含量、SOD活性。

1.7 統計學方法 應用SPSS17.0軟件進行t檢驗和方差分析。

2 結 果

2.1 血糖變化 治療前，模型組FPG和HbA1c較對照組顯著升高(P<0.05)；治療后，APS組和腦復康組FPG和HbA1c較模型組顯著降低(P<0.05)。見表1。

2.2 定位航行實驗 模型組潛伏期較對照組明顯延長(P<0.05)；治療后，APS組和腦復康組潛伏期較模型組明顯縮短(P<0.05)，見表2。

2.3 空間探索實驗 治療前，模型組在目標象限停留時間與對照組相比明顯縮短(P<0.05)；治療后，APS中、高劑量組和腦復康組較模型組停留時間顯著延長(P<0.05)。見表2。

2.4 血清INS變化 治療前模型組的血清INS水平較對照組明顯降低〔(12.12±2.41)IU/ml vs (17.38±7.68)IU/ml,P<0.05〕；治療后，APS低、中、高劑量組〔(17.78±6.69)、(16.54±6.80)、(14.14±2.21)IU/ml〕和腦復康組〔(14.58±5.31)IU/ml〕血清INS水平較模型組明顯升高(P<0.05)。

2.5 大鼠海馬組織MDA、SOD 治療前，模型組海馬組織SOD活性低于對照組、MDA含量高于對照組(P<0.05)；治療后，APS中、高劑量組海馬組織SOD活性較模型組明顯升高、MDA含量明顯降低(P<0.05)。見表2。

表1 各組FPG及HbA1c變化

與對照組比較：1)P<0.05；與模型組比較：2)P<0.05；與腦復康組比較：3)P<0.05，下表同

表2 各組潛伏期、目標象限時間百分比及海馬組織SOD、MDA水平比較±s，n=9)

3 討 論

黃芪是一味應用非常廣泛的中藥〔7〕，尤其在韓國和中國等亞洲國家，被用于治療多種疾病，具有抗氧化、改善心血管功能的功效，還可用于治療腦缺血性疾病，具有保護血腦屏障的作用。黃芪亦用于治療糖尿病腎病〔8〕，通過降低尿蛋白來改善腎臟功能。臨床實踐中發現，黃芪對DM導致的記憶力減退的患者有很好的療效，由此可證明黃芪有改善DM腦損傷的作用，其機制可能通過抗氧化、抗感染和抗凋亡來保護神經細胞〔9〕。目前，已證實黃芪有改善DM導致的認知障礙的功效〔10〕，但是主要通過黃芪的哪一成分起作用尚不清楚。APS是黃芪的重要成分，一味常用的益氣補腎的中藥。臨床上，APS被用于腫瘤的治療，增強紅細胞免疫力，從而增強放化療病人的免疫力，起到了很好的腫瘤輔助治療的作用〔11〕。APS可通過降低蛋白尿來治療糖尿病腎病，其機制可能通過改善糖代謝、降低轉化生長因子β1來實現的。APS具有抗氧化、改善糖代謝和胰島素抵抗等作用〔12〕。APS可能有改善DM腦損傷的作用。有文獻報道〔13〕，在動物的基因毒性實驗中，未發現其誘導基因突變的能力，證實了APS的安全性。

1 Stranahan AM，Arumugam TV，Cutler RG，etal.Diabetes impairs hippocampal function through glucocorticoid-mediated effects on new and mature neurons〔J〕.Nature Neurosci，2008；11(3)：309-17.

2 Mehrabian S，Raycheva M，Gateva A，etal.Cognitive dysfunction profile and arterial stiffness in type 2 diabetes〔J〕.J Neurol Sci,2012；322(1-2)：152-66.

3 Haldar SR，Chakrabarty A，Chowdhury S，etal.Oxidative stress-related genes in type 2 diabetes：association analysis and their clinical impact〔J〕.Biochem Genet,2015；53(4-6)：93-119.

4 Liu DS，Gao W，Lin WW，etal.Effects of the Chinese Yi-Qi-Bu-Shen recipe extract on brainstem auditory evoked potential in rats with diabetes〔J〕.J Ethnopharmacol，2011；137(1)：414-25.

5 金 莉，高 偉，劉德山.黃芪對糖尿病大鼠記憶功能的改善作用〔J〕.中國老年學雜志，2012；32(21)：5388-90.

6 Singh N,Winston DJ，Limaye AP，etal.Performance characteristics of galactomannan and beta-d-Glucan in high-risk liver transplant recipients〔J〕.Transplantation，2015；13(2)：124-35.

7 Jin M，Zhao K，Huang Q，etal.Structural features and biological activities of the polysaccharides from Astragalus membranaceus〔J〕.Int J Biol Macromol,2014;64(5)：257-66.

8 Kim J，Moon E，Kwon S.Effect of Astragalus membranaceus extract on diabetic nephropathy〔J〕.Endocrinol Diabet Metab Case Rept，2014；141(1)：40-51.

9 Liu DS，Gao W，Lin WW，etal.Neuroprotective effects of the Chinese Yi-Qi-Bu-Shen recipe extract on injury of rat hippocampal neurons induced by hypoxia/reoxygenation〔J〕.J Ethnopharmacol，2013；145(1)：168-74.

10 Hua Y，Xue W，Zhang M，etal.Metabonomics study on the hepatoprotective effect of polysaccharides from different preparations of Angelica sinensis〔J〕.J Ethnopharmacol，2014；151(7)：1090-9.

11 Pu XY，Wang HR，Li Y，etal.Antiviral activity of GuiQi polysaccharides against enterovirus 71 in vitro〔J〕.Virologica Sinica,2013;28(2)：352-9.

12 Qi W，Niu J，Qin Q，etal.Astragaloside Ⅳ attenuates glycated albumin-induced epithelial-to-mesenchymal transition by inhibiting oxidative stress in renal proximal tubular cells〔J〕.Cell Stress Chaperones,2014;19(18)：105-14.

13 Gui D，Huang J，Guo Y，etal.Astragaloside Ⅳ ameliorates renal injury in streptozotocin-induced diabetic rats through inhibiting NF-kappaB-mediated inflammatory genes expression〔J〕.Cytokine，2013;61(2)：970-7.

〔2016-04-09修回〕

(編輯 苑云杰/曹夢園)

Effect of Astragalus Polysacharin on the cognitive function of diabetic rats

LI Na, LI Hui-Li, LIU De-Shan.

Shandong University, Jinan 250100, Shandong, China

Objective To investigate the effect of Astragalus Polysacharin (APS) on type 2 diabetes (T2DM) rats.Methods 54 Wistar rats were divided 6 groups, 9 were selected into normal control, the other 45 rats were induced into T2DM model, and randomly divided to model, naofukang and low, middle and high dose of APS groups and treated with buffer solution，naofukang and APS respectively. At the beginning of the test, blood glucose was measured. After that, the rats were administered naofukang and various doses of APS for 8 weeks. The learning and memory ability was tested by Morris water maze. After the rats were sacrificed, SOD and MDA were measured and serum was collected to measure full plasma glucose (FPG), HbA1c, insulin (INS).Results After treatment, Morris tests results showed that, compared with model group, latency were shortened, residence time of staying platform quadrant were delayed; activity of SOD were increased and content of MDA were decreased in middle and high dose of APS groups.Conclusions APS might protect brain injury induced by T2DM by anti-oxidation stress and anti-apoptosis.

Type 2 diabetes mellitus; Astragalus Polysacharin; Oxidative stress; Cognitive impairment

國家自然科學基金項目(No.81173250)

劉德山(1966-)，男，主任醫師，博士，博士生導師，主要從事中醫臨床研究。

李 娜(1982-)，女，碩士，主治醫師，主要從事中西醫結合臨床研究。

R743

A

1005-9202(2017)09-2098-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.09.007

1 德州市中醫院 2 山東大學齊魯醫院中醫科