黄芪对慢性低O2高CO2大鼠学习记忆能力的影响

【摘要】  　　目的 观察黄芪对慢性低O2高CO2大鼠学习记忆能力的影响。方法 雄性SD大鼠30只，随机分为对照组、低O2高CO2 4周组(模型组)、低O2高CO2 4周+黄芪治疗组(黄芪组)。用Morris水迷宫检测大鼠学习记忆能力,并测定海马组织中超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量。结果 模型组与对照组比较，逃避潜伏期明显延长，且SOD活性明显降低和MDA含量明显升高(P<0.01)。黄芪组与模型组比较，大鼠逃避潜伏期明显缩短，且SOD活性明显升高和MDA含量明显降低(P<0.01)。结论 黄芪可改善慢性低O2高CO2大鼠学习记忆能力，其作用机制与SOD活性升高和MDA含量降低有关。

【关键词】  慢性低O2高CO2; Morris水迷宫;超氧化物歧化酶;丙二醛;黄芪

　　Effect of astragalus root on learning and memory ability on chronic hypoxic hypercapnia rats.

　　YANG Min.

　　(Department of Rehabilitation, Taizhou Municipal Central Hospital of Shanghai Ruijin Hospital Group, Taizhou 318000, Zhejiang, P.R.China)

    Abstract：Objective  To investigate the protective effect of astragalus root(AR) on learning-memory ability in chronic Hypoxic Hypercapnia rats.  Methods  Thirty male SD rats were randomly divided into control group, hypoxia-hypercapnia group (model group) and hypoxia-hypercapnia combined with AR group (AR group).Their learning-memory ability was evaluated by Morris water maze. The activities of superoxidedimutases (SOD) and the contents of malondialdehyde (MDA)were tested.  Results  Compared with control group, the escaping latence were prolonged,SOD activities were decreased and MDA contents were increased significantly in model group. Compared with model group, the escaping latence were shortened, SOD activities were increased and MDA contents were decreased significantly in AR group.  Conclusion  AR can improve learning-memory ability in chronic hypoxic hypercapnia rats. The mechanism is related with increased SOD activities and decreased MDA contents.
   
　　Key words：Chronic hypoxic hypercapnia;  Morris water maze;  Superoxidedimutases; Malondialdehyde;  Astragalus Root

    慢性阻塞性肺病(Chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是呼吸系统疾病中的常见病和多发病，其患病率和病死率均高。长期慢性缺氧和高碳酸血症是COPD的基本病理生理过程之一，也是引起全身多脏器结构和功能损害的主要因素。临床研究表明，COPD可引起学习和记忆功能障碍，且学习和记忆功能下降与慢性缺氧和高碳酸血症密切相关［1］。COPD急性期并发肺性脑病已被大家所认识，而长期慢性缺氧和高碳酸血症对脑功能的损害却未引起人们关注。海马是参与学习和记忆功能的重要部位。有报道黄芪对大鼠的脑损伤有保护作用［2］，但尚未有对COPD引起的脑损害保护作用的报道。本实验采用慢性低O2高CO2肺动脉高压大鼠模型，观察慢性低O2高CO2对大鼠学习记忆能力的影响及黄芪的保护作用，为寻找改善COPD患者学习记忆障碍的方法提供实验依据。

　　1  材料和方法

　　1.1 药物和实验仪器 

　　黄芪注射液(成郡地奥九泓制药厂产品，批号：0101035)；常压低氧舱(我院中心实验室)；O2、CO2浓度测定仪(上海嘉定学联仪表厂)；Morris水迷宫(中国医学科学院药物所)。

　　1.2 动物分组和模型的制备［3］ 

　　雄性SD大鼠(温州医学院实验动物中心提供)30只，体重280～320g，经被动避暗回避反射试验初筛后，将符合条件的30只大鼠适应性饲养1周后，随机分为3组：(1)常压O2 4周组(对照组)；(2)低O2高CO2 4周组(模型组)；(3)低O2高CO2 4周+黄芪治疗组(黄芪组)。置于低O2高CO2舱中(吸入气O2含量为8.5%～11%，CO2含量为5.5%～6.5%)，每日8h，其余时间与正常对照组在同一室内(室温15～20℃,相对湿度50%～70%)，饲养4周。黄芪组每天进舱前30min腹腔注射黄芪注射液(12g/kg)，模型组腹腔注射等量的生理盐水，对照组不予任何药物处理。各实验组大鼠缺氧前体重、缺氧后体重和增加体重无显著性差异。

　　1.3  Morris水迷宫实验  参照参考文献［4］执行。

　　1.4  海马组织中SOD和MDA测定 

　　行为实验后，大鼠断头处死，全脑取出置于冰盘上，快速取出海马组织，用9倍生理盐水制成10％匀浆，用黄嘌呤氧化酶法测定SOD活性，硫代巴比妥酸法测定MDA含量。具体操作按试剂说明书进行(试剂盒购自南京建成生物工程研究所)。蛋白定量采用考马斯亮蓝法。

　　1.5 统计学处理 

　　所有数据用均数±标准差表示，采用SPSS11.5统计学软件。多个样本间计量资料的比较用方差分析，两两比较方差齐者用LSD检验，方差不齐者用Dunnett ' T3检验。

　　2  结果

　　2.1  黄芪对慢性低O2高CO2大鼠学习记忆能力的影响 
　　模型组与对照组比较，逃避潜伏期明显延长, 在目标区逗留的时间比值下降。黄芪组与模型组比较，大鼠逃避潜伏期明显缩短，在目标区逗留时间比值延长。见表1。表1  黄芪对慢性低O2高CO2大鼠学习记忆能力的影响(略)

　　2.2  黄芪对海马组织中SOD活性和MDA含量的影响  模型组与对照组比较，SOD活性明显降低，MDA含量明显升高(P<0.01)；黄芪组与模型组比较，SOD活性明显升高，MDA含量明显降低(P<0.01)。见表2。表2  黄芪对海马组织中SOD活性和MDA含量的影响(略)注:与对照组比较， P<0.01；与模型组比较，△△P<0.01。

　　3 讨论

    COPD可引起认知功能障碍在临床上已得到证实。研究表明，COPD患者的反应时间延长，记忆力和抽象的推理技能等较正常人下降，并且患者认知功能下降与慢性缺氧和高碳酸血症密切相关。Orth等［5］认为COPD病人认知功能的损害不能通过疾病的严重程度来预测，不过可以通过神经心理学测验进行定量评估，发现记忆功能与慢波睡眠或者快动眼睡眠存在着一定的相关性。有学者研究发现COPD患者存在着主观和客观的认识障碍，而且这些病人可以归类为疑似或者轻微的痴呆［6］。Inealzir等［1］通过对门诊COPD病人认知功能检测也发现，COPD患者主动回忆和被动回忆障碍，尤其言语记忆损害明显。因此，本文采用能较好的反映COPD部分特征的慢性低O2高CO2大鼠模型作为研究对象。
   
　　黄芪是传统中药，主要成分为黄芪异黄酮、皂甙、黄芪多糖及微量元素硒等。传统医学用于补脾益气。现代研究发现其又具有加强代谢、提高细胞的生命力和抵抗力，舒张末梢血管、降低毛细血管的通透性，对血小板聚集颗粒释放及收缩功能具有一定的抑制作用。陈鑫等［7］在大鼠创伤性脑外伤模型研究发现黄芪能抑制黄嘌呤氧化酶活性和提高超氧化物歧化酶活性，从而清除自由基、减轻脑组织损伤。

    Morris水迷宫是检验动物学习记忆最常用的方法之一，其对动物视觉相关的空间学习记忆和工作记忆的能力较敏感，与过去的水迷宫及跳台、避暗等检测工具相比，它能提供较多的实验参数，系统全面地考察实验动物空间认知加工的过程，所以它有客观地反映其认知水平的优点［8］。本研究即采用该方法检测了各实验组大鼠学习记忆能力，结果显示模型组与对照组比较，逃避潜伏期明显延长, 在目标区逗留的时间比值下降。黄芪组与模型组比较，大鼠逃避潜伏期明显缩短，在目标区逗留时间比值延长。说明慢性低O2高CO2可导致大鼠学习记忆能力下降，而黄芪干预对其学习记忆功能有明显改善。
    
　　缺氧对中枢神经系统的损害是一个极为复杂的过程，目前被认为是多种因素相互作用的结果。其中钙离子超载、氧自由基、一氧化氮的损伤和兴奋性氨基酸的神经毒性作用等已被国内外大量实验所证实。神经组织细胞缺氧时产生的氧自由基主要通过脂质过氧化反应引起细胞损害。MDA为脂质过氧化反应的主要代谢产物，测其含量可间接了解组织细胞脂质过氧化损害程度。本实验观察到低O2高CO2时海马组织MDA含量明显升高，SOD活力显著下降，表明缺氧后海马组织脂质过氧化反应增强，SOD等氧自由基清除酶受到损害，证实了脂质过氧化反应和氧自由基在低O2高CO2海马组织细胞损害中的重要作用。本实验也观察到，黄芪干预后海马组织MDA含量明显下降，SOD活力显著升高，表明黄芪能抑制脑损伤引起的脂质过氧化反应和清除氧自由基。这与陈鑫等［7］在大鼠创伤性脑外伤模型中发现黄芪通过线粒体途径抗氧化作用相符。

    总之，COPD引起的长期慢性低O2高CO2可导致大鼠学习记忆能力下降，而黄芪可改善慢性低O2高CO2大鼠学习记忆能力，其作用机制之一是与抑制脑损伤引起的脂质过氧化反应和清除氧自由基有关。

【参考文献】
  　　［1］Inealzir A，Gemma A，Marra C, et al. Verbal memory impairment in COPD：its mechanisms and clinical relevance［J］. Chest, 1997, 112(6):1506～1513.

　　［2］唐宗椿，杨喜民，李拴德，等. 黄芪对急性脑损伤后大鼠脑组织一氧化氮合酶活性影响的实验研究［J］. 中国中西医结合急救杂志, 2003, 10(4):232～233.

　　［3］徐正介，武宗寅，喻林升. 低氧高二氧化碳性肺动脉高压大鼠血浆内皮素和肺细小动脉显微形态的变化［J］.中国病理生理杂志, 1997,13(4):383～385.

　　［4］陈松芳，邵胜敏，黄汉津，等.葛根素对慢性低O2高CO2大鼠学习记忆的影响［J］.实用医学杂志，2006，22(5)：507～209.

　　［5］Orth M，Kotterba S，Duchna K，et al. Cognitive deficits in patients with chronic obstructive pulmonary disease(COPD)［J］. Pneumologie, 2006,60(10):593～599.

　　［6］Ozge C，Ozge A，Unal O. Cognitive and functional deterioration in patients with severe COPD［J］．Behav Neurol, 2006,17(2):121～130．

　　［7］陈鑫，朱志安, 马延斌，等. 黄芪对脑外伤后脑组织线粒体超氧化物歧化酶和丙二醛水平影响的实验研究［J］．创伤外科杂志, 2000, 2(4):204～206.

　　［8］D’Hooge R，De Deyn PD．Applications of Morris water maze in the learning and memory［J］．Brain Res, 2001, 36(1):60～90．

作者单位：上海瑞金医院集团台州市中心医院康复科，浙江 台州 318000.