吡哆胺干預(yù)對2型糖尿病大鼠行為及認(rèn)知功能改變的影響

賈 賀 李惠勉

鄭州大學(xué)第二附屬醫(yī)院，河南 鄭州 450003

2型糖尿病是一種慢性代謝性疾病，這種疾病在病程逐步進(jìn)展之后，會對全身多系統(tǒng)造成損害，其中以中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷最為普遍，腦卒中是最為常見的形式，在發(fā)病早期其最主要的臨床表現(xiàn)是認(rèn)知功能障礙。2型糖尿病在臨床上的最主要特征是并發(fā)大腦損傷，并由此引發(fā)認(rèn)知和行為障礙，存在相應(yīng)的大腦血管重塑、血管損傷、神經(jīng)元形態(tài)的病理生理學(xué)改變、突觸可塑性異常、腦白質(zhì)病變等[1-3]。研究顯示，2型糖尿病是認(rèn)知功能障礙的獨立危險因素。通過進(jìn)行橫斷面研究顯示，2型糖尿病患者普遍會出現(xiàn)某個或多個方面的認(rèn)知功能減退，尤其是學(xué)習(xí)、記憶以及空間執(zhí)行能力等方面，出現(xiàn)顯著功能減退[4]。

吡哆胺(pyridoxamine )具有抑制AGEs 的生成的作用[5-6]。原理是其可以作為親核試劑，捕獲Maillard 反應(yīng)中產(chǎn)生的活性羰基，生成具有良好的穩(wěn)定性的反應(yīng)產(chǎn)物含呱嗪環(huán)的五元環(huán)加合物，抑制AGEs生成。相關(guān)研究顯示，對于延緩糖尿病視網(wǎng)膜并發(fā)癥，吡哆胺具有良好的臨床效果[7-8]，但目前缺少其在糖尿病并發(fā)腦損傷中的相關(guān)研究。因此，本次研究通過實驗對吡哆胺在2型糖尿病大鼠神經(jīng)功能方面的作用進(jìn)行探討。

1 材料與方法

1．1實驗動物和主要儀器8～9周齡SD大鼠，體質(zhì)量180～200 g(鄭州大學(xué)實驗動物中心提供)，吡哆胺(美國Sigma公司)，One-Touch-Ⅱ型血糖儀及試紙(美國強(qiáng)生公司)，Morris水迷宮儀。

1．22型糖尿病動物模型的制備及分組[9]采用隨機(jī)法對SD大鼠分為3組，分別作為對照組、模型組(糖尿病組)和干預(yù)組(吡哆胺組)，每組8只。3組大鼠的喂養(yǎng)方式如下：對照組作為對照，按照常規(guī)的大鼠喂養(yǎng)方式提供飲食；其余2組作為實驗組，建立糖尿病大鼠模型，按照文獻(xiàn)[10-11]方法建立模型，采用高脂高糖的飲食進(jìn)行喂養(yǎng)。飲食中各種物質(zhì)的比例為豬油：蔗糖：膽固醇：膽鹽：普通飼料=10：20：2.5：1：66.5，在喂養(yǎng)6周以后對其進(jìn)行血糖測定，測定使用ONETOUCH血糖儀。糖尿病模型的標(biāo)準(zhǔn)：隨機(jī)非空腹血糖>16.7 mmol/L。成功建立糖尿病模型后，對干預(yù)組使用吡哆胺溶液進(jìn)行灌胃處理，具體的方式是每天用劑量為150 mg·kg-1·min-1的吡哆胺溶液進(jìn)行灌胃。模型組將吡哆胺換為生理鹽水，其他均保持不變。對照組不進(jìn)行灌胃。

1．3行為功能評價采用卒中指數(shù)評分[12]評價行為功能。于12周、16周觀察各組大鼠神經(jīng)癥狀，計算卒中指數(shù)評分，具體的評分方式如表1所示。

1．4認(rèn)知功能評價[13]12周、16周時分別對各組大鼠進(jìn)行定位航行訓(xùn)練，訓(xùn)練4 d，每天訓(xùn)練3次，訓(xùn)練在Morris水迷宮中進(jìn)行。具體的訓(xùn)練過程如下：每天進(jìn)行按此訓(xùn)練，每次訓(xùn)練選擇不同的入水點，訓(xùn)練時長為120 s。如大鼠能夠在120 s內(nèi)找到平臺，則保持其在平臺上停留，停留時間15 s；如果在120 s內(nèi)其未能找到平臺，則需要將其誘導(dǎo)到平臺上，并使其停留1 s，一次訓(xùn)練結(jié)束。按照相同的方法連續(xù)訓(xùn)練4 d，并對每只大鼠的潛伏期進(jìn)行詳細(xì)記錄，潛伏期越短，路程越近，說明大鼠學(xué)習(xí)記憶能力越好[14]。

2 結(jié)果

2．1各組大鼠卒中指數(shù)評分比較對各組大鼠進(jìn)行評分，結(jié)果如表2所示。其中，對照組內(nèi)的所有大鼠均未出現(xiàn)神經(jīng)功能障礙癥狀；模型組、干預(yù)組大鼠卒中指數(shù)顯著高于對照組(P<0.05或P<0.01)；干預(yù)組大鼠卒中指數(shù)較模型組明顯下降。通過對結(jié)果進(jìn)行分析認(rèn)為，2型糖尿病大鼠會出現(xiàn)神經(jīng)功能障礙，而通過使用吡哆胺進(jìn)行干預(yù)，能夠有效改善其神經(jīng)功能。

2．2各組大鼠Morris水迷宮評價結(jié)果通過Morris水迷宮對大鼠進(jìn)行評價，結(jié)果見表3、表4。相對于對照組，模型組、干預(yù)組在潛伏期方面出現(xiàn)明顯增加，相應(yīng)的穿越平臺位置的次數(shù)出現(xiàn)顯著降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05或P<0.01)。相對于模型組，干預(yù)組潛伏期明顯縮短，穿越平臺次數(shù)顯著增加(P<0.05)。

表1 卒中指數(shù)評價表

注：評分0～3分，為無癥狀；3～9分，可能存在腦卒中性損傷；評分>10分，有明顯癥狀，說明其出現(xiàn)腦卒中損傷

表2 各組大鼠卒中指數(shù)比較

注：與對照組相比，#P<0.05，*P<0.01；與模型組相比，△P<0.05

組別n12周16 周對照組86.7±1.716.7±2.03模型組83.6±1.31*1.8±0.25*干預(yù)組86.1±1.66#△4.3±1.23#

注：與對照組相比，#P<0.05，*P<0.01；與模型組相比，△P<0.05

組別n12周16 周對照組831.06±24.1632.97±22.42模型組884.65±24.13#94.13±21.34*治療組852.83±15.12#△51.24±21.45#△

注：與對照組相比，#P<0.05，*P<0.01；與模型組相比，△P<0.05

3 討論

糖尿病是腦卒中危險因素之一[15-16]，其也是影響認(rèn)知功能的一個重要獨立危險因素[1]。相關(guān)研究顯示，糖尿病患者出現(xiàn)認(rèn)知功能障礙的可能性達(dá)70%[17]。通過對糖尿病患者進(jìn)行磁共振檢查，可以發(fā)現(xiàn)其會出現(xiàn)腦組織萎縮[18]。研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病患者腦組織會出現(xiàn)神經(jīng)元丟失及軸突變性[19]。慢性高血糖、氨基化終產(chǎn)物等代謝紊亂，引起顱內(nèi)大血管及微血管的病變，血管內(nèi)皮不穩(wěn)定、通透性增加、病理血管生成[20-22]，造成慢性腦缺血缺氧，這些病理改變都與糖尿病腦損傷有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，糖基化終產(chǎn)物(AGEs)是最為主要的致病物質(zhì)，其能夠和細(xì)胞膜上特異性受體結(jié)合激活細(xì)胞內(nèi)多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制，促進(jìn)氧化應(yīng)激反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生活性氧自由基，促進(jìn)炎癥因子表達(dá)，最終造成血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷及神經(jīng)損傷[23]。

吡哆胺是維生素B6的一種天然存在形成，是AGEs形成的一種抑制劑[23]，可抑制Amadori產(chǎn)物(糖基化中間產(chǎn)物) 轉(zhuǎn)變成AGEs，能通過俘獲低分子量的活性羰基前體，進(jìn)而抑制AGEs的形成[24]。在乙醛和核糖核酸酶的反應(yīng)過程中，吡哆胺抑制賴氨酸殘基修飾、保護(hù)核糖核酸酶的活性，抑制糖基化反應(yīng)，明顯抑制AGEs的形成，并隨劑量增加，其抑制作用明顯增強(qiáng)，進(jìn)而阻斷其與受體結(jié)合后激發(fā)的多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制[25]。在糖尿病腎病大鼠模型中，吡多胺能與AGEs的前體反應(yīng)，增強(qiáng)依那普利的作用，減緩糖尿病腎病的進(jìn)展[26]。吡哆胺無明顯的直接降糖作用，但可降低大鼠血清及視網(wǎng)膜AGEs的含量，減少AGEs血管壁及組織堆積，還可以降低AGEs受體的表達(dá)，進(jìn)而減少對血管及視網(wǎng)膜的損傷。研究發(fā)現(xiàn)，AGEs與受體RAGE的結(jié)合可激活核因子κB，誘導(dǎo)多種功能蛋白表達(dá)增加，使內(nèi)皮細(xì)胞的通透性增加，進(jìn)而促進(jìn)炎性細(xì)胞黏附，引起血管內(nèi)皮炎性反應(yīng)，加速血管內(nèi)皮損傷，最終可導(dǎo)致動脈粥樣硬化斑塊形成[27]，但吡哆胺可很好抑制糖尿病大鼠動脈粥樣硬化斑塊的形成并減緩其進(jìn)展，改善血管損傷[26]。目前已經(jīng)在糖尿病患者的Ⅱ期臨床試驗中肯定了吡哆胺的有效性及安全性[28]。

本文顯示，2型糖尿病大鼠會出現(xiàn)明顯腦神經(jīng)損傷，并出現(xiàn)一定的認(rèn)知功能障礙。在使用吡哆胺進(jìn)行干預(yù)后，2型糖尿病大鼠的腦神經(jīng)損傷情況以及認(rèn)知行為障礙問題得到明顯改善。因此，推測吡哆胺能夠抑制AGEs生成，減少其在腦微血管壁上的積聚，降低其對腦微血管的影響，改善血流灌注，從而改善糖尿病腦缺血缺氧狀態(tài)及大腦海馬區(qū)神經(jīng)損傷的進(jìn)程。