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補腎填髓方對阿爾茨海默病模型大鼠學習記憶
能力及線粒體氧化應激的影響
目的觀察補腎填髓方對阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease, AD)模型大鼠學習記憶能力及線粒體氧化應激的影響。 方法50只大鼠先用Y迷宮初篩，再按曠場實驗得分隨機分成正常組、模型組、假手術組、中藥組、西藥組。假手術組兩側側腦室注 射P淀粉樣蛋白（AP)424,佘下除正常組外均以雙側側腦室注射(AP)1^復制AD模型。造模后中藥組灌服補腎填髓方，西藥組灌服 多奈哌齊，其他組灌服等容量生理鹽水，連續干預28 d。Morris水迷宮檢測大鼠學習記憶能力，酶聯免疫吸附方法(ELISA)檢測大鼠 腦皮質及血清超氧化物歧化酶（superoxide dismufase, SOD)活性，硫代巴比妥酸法(TBA)檢測大鼠腦皮質及血清丙二醛(malondi- aldehyde, MDA)活性，透射電鏡觀測海馬線粒體超微結構。結果與模型組比較，中藥組和西藥組大鼠水迷宮逃避潛伏期縮短，在原 平臺象限游泳時間及距離的百分比增加，差異均有顯著統計學意義(P<0.05或P<0.01)。與模型組比較，中藥組SOD活性升高，MAD 活性減低(P<0.05，P<0.01);西藥組的SOD活性升高，MDA活性降低(P<0.01);中藥組及西藥組的海馬線粒體超微結構病理損害改 善。結論補腎填髓方可以改善AD大鼠的學習記憶能力，其機制可能與改善線粒體氧化應激有關。
〔關鍵詞〕阿爾茨海默病；補腎填髓方；氧化應激；線粒體
阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease, AD)是與 年齡相關的中樞神經系統退行性疾病，以進行性記 憶下降及認知損傷為特點[1]。由于人口老齡化，目前 世界范圍內AD患病人數已經達到4 400萬[2]，給社 會帶來沉重負擔。AD的病因和發病機制復雜且并 不*清楚，現在的治療藥物不能*臨床需 要，并且費用昂貴，還存在肝毒性、腹瀉、惡心嘔吐、 頭暈等不良反應[3]。因此，研究療效更確切、副作用 更少的AD治療藥物非常緊迫。近年來，大量文獻研 究報道，AD與氧化應激聯系緊密，改善氧化應激可 以明顯改善AD[4-6]。補腎填髓方是根據中醫學理論 “腎虛髓虧”，基于經典方劑孔圣枕中丹（《千金方》） 化裁而成，相關研究證實補腎填髓方藥能有效延緩 癡呆早期患者大腦結構的萎縮，改善其認知及記憶 功能'但其作用機制并不十分明確。本研究擬以 AD模型大鼠為實驗對象，從線粒體的氧化應激角 度，探討補腎填髓方抗AD的作用機制。
1材料與儀器
1.1實驗動物
90只健康雄性清潔級SD大鼠，體質量(180±20)g， 購自斯萊克景達實驗動物有限公司，許可證號:SYXK (湘）2010-0013;實驗動物來源證號：430047000，飼 養于湖南省人民醫院動物實驗室。所有動物飼養在 室溫22~25丈、濕度40%~60%條件下，以普通飼料 喂養，自由進食飲水。將大鼠觀察性飼養1周后進行 Y迷宮實驗初篩。
1.2實驗藥物、試劑及儀器設備
補腎填髓方由石菖蒲10 g，遠志10 g，何首烏 15 g，yin羊藿15 g，龜板20 g，龍骨20 g組成。鹽酸 多奈哌齊片，衛材藥業有限公司，批號：1611013。 ApW2，Sigma 公司，批號：A4559。A^42-1，Sigma 公司，
批號:A2201(以無菌雙蒸水將ApM2及AP42-1配制成 濃度為2 pg/pL,置于37 t恒溫箱孵育7 d，保存于 4 °C 冰箱備用)。丙二醒(malondialdehyde,MDA)試劑 盒，南京建成，批號：A003-1。超氧化物歧化酶(su-peroxide dismufase, SOD)試劑盒 ，武 漢華美 ，批號 ： P03037347。大鼠腦立體定位儀，美國K0PF(Model- 900)。Morris水迷宮，上海欣軟(XR-XM101)。Y迷宮， 上海軟隆(BW-MYM103)。透射式電子顯微鏡，美國 FEI 公司(Tecnai G2 Spirit)。
2方法
2.1 AD大鼠模型的復制及干預
根據參考文獻[8]行Y型迷宮初篩，剔除先天愚 鈍的大鼠，隨后依據曠場實驗水平運動得分將大鼠 分為正常組、假手術組、模型組、西藥組、中藥組，每 組10只。參照Xi等[9]方法，復制AD模型。除正常組 夕卜，各組大鼠以10%水合氯醛（350 mg/kg)腹腔注射 麻醉后俯臥固定于腦立體定位儀，常規備皮消毒，頭 頂正中切開皮膚，找到大鼠前囟，結合《大鼠腦立體 定向儀圖譜》[10]及預實驗結果，在大鼠兩側側腦室(位 置：前囟后1 mm，矢狀縫向左、右側勞開1.5 mm， 深4.6 mm)用針頭鉆開顱骨，假手術組兩側側腦室 注入AP42-1 5 pL，其余實驗組緩慢注入ApM2 5 pL。 注入時間均為5 min，留針時間5 min，注射完畢后 縫合皮膚，局部紅霉素外涂防感染。
正常組不灌胃，其他組造模后隔天開始灌胃。根 據人與大鼠換算系數0.018,以大鼠體質量200 g，成 人體質量60 kg為參考，西藥組按0.33 mg/(kg’d)、中 藥組按生藥量8.1 g/(kg，d)的劑量灌胃，給予藥液 8 mL/(kg，d)。模型組和假手術組灌服等容量生理鹽 水，連續給藥4周。
造模成功標準[8]:造模結束后第15天，對大鼠再次進行Y型迷宮篩選，如15次測試中正確次數 比造模前下降1/3者為造模成功。共剔除死亡大鼠 5只，造模失敗3只，將存活的成功模型納人下一步 實驗，其中假手術組8只，模型組7只，中藥組9只， 西藥組8只，正常組10只，成模率80%，并遵循隨 機原則補齊每組動物為10只。
在各組大鼠28 d干預完成后，每天下午14:30 左右開始定位航行訓練，連續5 d。每天將大鼠面向 池壁分別從4個平均分布的標記點輕輕放人水中， 記錄1 min內其找到水下平臺所花費的時間（逃 避潛伏期，escape latency)。第6天移除隱藏的平 臺，從定位航行實驗的第1個人水點將大鼠放人水 池，記錄1 min內大鼠經過虛擬平臺的總次數，原平 臺象限的活動時間與距離占總游泳時間及總游程 的百分比[11]。
水迷宮測試結束后，大鼠用10%水合氯醛 (350 mg/kg)麻醉，腹主動脈采血后，斷頭取腦，碎冰上 迅速分離出大鼠前額皮質，預冷的生理鹽水洗凈血zi， 吸干水分后稱質量，制備成10%組織勻漿液，分別低 溫離心機3 500 r/min離心勻漿液及血液15 min，取 上清，按照SOD、MDA試劑盒說明書操作測定。
2.4電鏡觀察
大鼠麻醉處死后斷頭取腦，碎冰上分離大鼠海 馬，用2.5%戊二醛固定2 h以上，0.1 mmol/L磷酸 緩沖液清洗3次；1%鋨酸固定1~2 h，0.1 mmol/L 磷酸緩沖液漂洗3次；常規50%、70%、90%、100% 丙酮脫水，經過浸泡、包埋、固化后超薄切片機切片， 檸檬酸鉛和醋酸鈾雙染，透射電鏡下放大20 000倍
觀察并拍照記錄。
2.5統計方法
用SPSS l7.0軟件進行統計分析，實驗數據均 用“x±s”表示，水迷宮逃避潛伏期采用重復測量方差 分析[12]，其余各組間比較使用單因素方差分析，組間 兩兩比較使用LSD檢驗，P<0.05表示差異有統計學 意義。
3結果
3.1 水迷宮定位航行試驗
隨著訓練時間的延長，各組大鼠逃避潛伏期逐 漸縮短。與假手術組比較，模型組第3天開始出現逃 避潛伏期延長（P<0.01);與模型組比較，中藥組、西 藥組逃避潛伏期第3天開始縮短(P<0.01 )。與西藥組 相比，中藥組逃避潛伏期稍有延長，但差異無統計學 意義(P>0.05)。見圖1、表1
3.2水迷宮空間探索試驗
與假手術組相比，模型組大鼠原平臺象限游泳時 間百分比及游泳距離百分降低，差異有統計學意義 〇P<0.01);與模型組相比，中藥組、西藥組游泳時間
及游泳距離的百分比升高(P<0.05或P<0.01);與西 藥組相比，中藥組原平臺象限游泳時間所占百分比 稍有降低，但兩者差異無統計學意義(P>0.05)，中藥 組原平臺象限游泳距離所占百分比降低，兩者差異 有統計學意義(P<0.01)。見表2、圖2。
表2補腎填髓湯對AD大鼠在原平臺象限游泳時間、
組別 | 游泳時間百分比 | 游泳距離百分比 |
正常組 | 59.06±10.39 | 29.22±6.46 |
假手術組 | 56.36± 11.40 | 27.99±4.22 |
模型組 | 28.61±9.86** | 16.07±3.39** |
西藥組 | 48.68±12.89## | 23.53±4.34## |
中藥組 | 44.27±9.95*## | 21.97±5.13**#“ |
F值 | 12.10 | 25.10 |
P值 | 0.000 | 0.000 |
距離百分比的影響（X±s,n=10,%)
注：與假手術組比較，〒<0.05，*〒<0.01;與模型組比較，#尸<0.05, ##P<0.01;與西藥組比較，▲▲P<0.01
圖2各組大鼠空間探索軌跡圖
3.3補腎填髓方對大鼠前額皮質組織及血清SOD、 MDA酶活性的影響
與假手術組比較，模型組SOD活性明顯下降，MDA 活性顯著升高(P<0.01);與模型組比較，中藥組、西 藥組SOD活性均升高，MDA活性均顯著下降(P<0.05或P<0.01);西藥組與中藥組SOD活性、MDA活性比 較差異無統計學意義(P>0.05)。見表3。
3.4補腎填髓方對大鼠海馬線粒體的影響
電鏡結果顯示，正常組和假手術組線粒體形態 清楚完整，大小、形狀規則，分布均勻且數目多，外膜 平整光滑，線粒體膜間隙無明顯擴張，線粒體嵴排列 整齊呈板層狀，內膜和嵴內腔含有較多均勻的顆粒 狀基質，未見線粒體水腫及空泡化改變。
模型組部分線粒體形態欠完整，結構不清晰，體 積縮小，大小、形狀不規則，分布紊亂且數目減少，線 粒體外膜模糊，內嵴大量斷裂或溶解消失，線粒體腫 脹，基質疏松清淡，未見基質顆粒，出現空泡化改變。 中藥組、西藥組大鼠線粒體組織結構上較為完整清 晰，大小、形狀相對規則，數目較模型組增多，外膜可 見，尚光滑，內嵴增多，排列比較整齊，偶可見嵴內腔 稍有擴大，內嵴溶解減輕，部分線粒體腫脹明顯改 善，基質較均勻，可見少許基質顆粒。見圖3。
圖3各組大鼠海馬線粒體電鏡觀察圖（X20000)
4討論
AD是一種與年齡相關的神經系統退行性疾 病，P淀粉樣蛋白沉積成老年斑是AD病理標志，并 且被認為直接損害學習能力和記憶[13]，其中Ap^能
夠自我組裝形成寡聚體和淀粉樣纖維而具有很強的 細胞毒性;A Pw作為它的反序列肽，缺乏了自我組 裝及構成毒性寡聚態的能力，不具有細胞毒性，故而 在許多研究中作為APi-2的對照肽[14]。條件恐懼、放 射狀迷宮、Morris水迷宮實驗、Y迷宮實驗等均是 AD行為學評價的常用方法[15-16]。AD患者后期多伴 有如幻想、焦慮、抑郁等精神癥狀，曠場實驗是評價 實驗動物在新異環境中自主行為、探究行為與緊張 度的一種方法，常用于評價實驗動物在新異環境中的 焦慮狀態。初期就選擇Y迷宮進行初篩，并配合曠 場實驗評分，既可避免Morris水迷宮初篩大鼠會遺 留對平臺記憶干擾后期Morris水迷宮測試結果，又 可排除大鼠情緒原因引起自主活動差異而影響終 的測試結果。造模后大鼠Morris水迷宮實驗測定結 果顯示，模型組逃避潛伏期延長，在原平臺象限的游 泳時間和游泳距離百分比縮短，假手術組未見明顯 變化，表明模型大鼠學習記憶受損。
AD發病機制復雜，多種因素參與了它的發病過 程，其中氧化應激可能在其中占有重要的地位，大量 實驗研究及回顧性研究均提出AD發生發展與氧化 應激密切相關[17-19]。盡管生理濃度的活性氧在體內 的一些信號通路中起著重要作用，但活性氧的過度 產生會引起脂質、蛋白、核酸等分子損傷。MDA是一 種重要的脂質過氧化產物，表明了機體受氧化損傷的程 度。活性氧的消除主要通過酶促及非酶促兩種途徑， SOD是體內重要抗氧化酶，可通過催化還原態單電 子氧轉化為過氧化氫從而清除體內氧自由基，減輕 氧化損傷的程度，維持生物體細胞成分正常的結構 和功能[20]。通過抗氧化手段進行干預，或可延緩疾病 向AD終末的進展。本實驗結果顯示，模型組血清及 皮質抗氧化酶SOD活性均有下降，MDA活性均表 現升高趨勢；中藥組可以升高皮質及血清中的SOD 活性，降低MDA活性。表明補腎填髓方可以增強機 體的抗氧化能力，拮抗過度產生的氧自由基，這與姜 招峰等™的研究有共通之處，其研究表明海馬及皮 層部位的氧自由基損傷與大鼠記憶及學習能力密切 相 關。
由于線粒體電子傳遞中不可避免的出現電子泄 露，成為了機體活性氧主要產生來源，90%內源性氧自 由基均由線粒體而來，線粒體自身亦可受到氧自由基的 破壞，加劇線粒體的損傷，從而形成惡性循環[22]。本 研究通過電鏡觀察線粒體超微結構，結果顯示模型 組線粒體形態不完整，結構破壞，體積變小，分布紊 亂且數目減少，出現空泡化改變，表明AD模型鼠線 粒體整體結構受損；大鼠灌服中藥補腎填髓方能使 線粒體組織結構部分恢復，大小、形狀變得規則，數 目增多。表明補腎填髓方對受損的AD大鼠線粒體 結構的破壞有改善作用。
AD屬于中醫學“癡呆”“呆證”的范疇，病性以 本虛標實為主，以髓海空虛為本，痰濁、瘀血阻絡為 標，而腎虛髓空是其根本原因。腎與腦之間有著密不 可分的聯系，“癡呆”的中醫藥治療多集中在補腎填 髓。老年癡呆臨床辨證分型流行病調查也發現，髓海 不足證在所有證型中出現頻次zui高[23]。補腎填髓方 基于經典方劑“孔圣枕中丹”（《千金方》）化裁而成， 以yin羊藿、何首烏為君藥，功效在于滋陰補腎、強精 益血；臣藥龜板、龍骨強精益髓，增慧添智；佐以遠 志、石菖蒲開竅豁痰，醒神益智。縱觀全方藥物組成， 主要功效在于補腎填髓，且兼顧了化痰開竅。現代藥 理研究表明：yin羊藿中的成分yin羊藿苷可以通過抗 氧化應激、抗炎、清除自由基、抑制乙酰膽堿酯酶的 活性以及抑制AP聚集等途徑發揮對AD的改善作 用[24]。何首烏主要水溶性成分二苯乙烯苷可改善擬 癡呆大鼠的學習記憶能力，提高大鼠海馬組織CA1 區腦啡肽酶及低密度脂蛋白相關受體1表達，增強 對AP的降解和轉運[25]。遠志粗提物經D101大孔吸 附樹脂富集后，發現皂苷類成分和黃酮類成分或許能 通過抗氧化應激，改善小鼠的學習記憶功能m。石菖蒲 的主要有效成分P-細辛醚可以改善認知功能，其作用 機制包括了抑制炎癥因子IL-ip、TNF-a的分泌及下 調AQP4的表達來保護星形膠質細胞[27]。
本實驗顯示補腎填髓方可以改善AD大鼠的學習 記憶能力，增強抗氧化應激能力，且能夠改善線粒體的 結構，其機制可能與改善線粒體相關的氧化應激有 關，更深人的機制研究還需下一步進行。
