黄芪多糖对糖尿病大鼠认知功能障碍的改善作用

李 娜 李慧丽 刘德山

(山东大学，山东 济南 250100)

黄芪多糖对糖尿病大鼠认知功能障碍的改善作用

李 娜 李慧丽1刘德山2

(山东大学，山东 济南 250100)

目的 探讨黄芪多糖(APS)对2型糖尿病(T2DM)引起的认知功能功能障碍的改善作用。方法 54只雄性Wistar大鼠分为6组，9只为对照组，缓冲液灌胃；其余45只链脲佐菌素(STZ)诱导糖尿病模型，随机分为模型组、脑复康组和APS组低、中、高剂量组，分别给予等量的缓冲液、脑复康和APS悬浊液灌胃。 8 w后，进行Morris水迷宫实验，检测大鼠空腹血糖(FPG)、糖化血红蛋白(HbA1c)、血清胰岛素(INS)、海马组织丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性。结果 治疗后，Morris实验测试发现，APS中、高剂量组的上台潜伏期较模型组明显缩短，平台象限停留时间显著延长；APS中、高剂量组海马组织SOD活性显著增强，MDA含量显著降低(P<0.05)。结论 APS可能通过抗氧化应激和抗凋亡作用保护T2DM引起的脑损伤。

2型糖尿病；黄芪；氧化应激；认知障碍

2型糖尿病(T2DM)可能会增加认知障碍的风险，但其导致认知功能障碍的神经内分泌机制尚不明了〔1〕。T2DM导致的脑损伤表现为记忆减退、认知障碍〔2〕。研究显示，T2DM患者不良生活习惯导致代谢紊乱，而持续的高血糖状态可能导致大脑结构和功能的改变，甚至发展为痴呆〔3〕。研究者通过电生理实验技术研究糖尿病(DM)脑损伤，仍未发现有效改善电生理异常的药物及脑功能减退的确切机制。益气补肾中药——黄芪，可改善DM患者脑功能，亦可降低血糖，增强记忆能力〔4〕。但是，黄芪通过哪种成分对DM脑损伤起作用尚不明确。本试验探讨黄芪多糖(APS)保护DM脑损伤的机制。

1 资料与方法

1.1 动物 SPF 级Wistar雄性大鼠54只，体重260～380 g，来自山东大学齐鲁医院动物实验中心，使用许可证号：SYXK(鲁)20040038。所有大鼠禁食16 h，其中45只给予10%链脲佐菌素(STZ)溶液单次腹腔注射(50 mg/kg)〔5〕。72 h后，检测其随机血糖，两次大于16.67 mmol/L者视为成模，将其随机分为DM组、脑复康组、APS低、中、高剂量组各9只，给予缓冲液、脑复康和APS悬浊液灌胃〔5〕。其余9只为对照组，等量注射缓冲液。

1.2 实验仪器和试剂 脑复康：沈阳第一制药厂；APS：南京化学试剂公司；丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)试剂盒购自济南宏明化学试剂公司。Morris水迷宫直径为130 cm，高60 cm，水深40 cm，温度(25±1)℃。在第一象限的水下1 cm处设置一平台〔6〕。水迷宫上方摄像装置记录大鼠轨迹。

1.3 给药方法 对照组和模型组，每日生理盐水灌胃；脑复康组，每日500 mg/kg剂量的混悬液灌胃〔5〕；APS低、中、高剂量组，每日200、400、800 mg/kg剂量的混悬液灌胃。各组均持续8 w。

1.4 Morris水迷宫实验

1.4.1 定位航行试验 定位航行试验为实验的第1～5天。大鼠适应训练1 d，第二天开始大鼠分别从4个不同的象限面向池壁下水，观察并记录找到平台需要的时间〔5，6〕。

1.4.2 空间探索实验 第6天开始空间探索实验，撤去平台，任选一入水点，面向池壁下水游泳120 s，观察并记录停留目标象限的时间〔5，6〕。

1.5 标本采集 测血糖，每4周一次。8 w末，用药后24 h，大鼠禁食不禁水12 h，麻醉后下腔静脉无菌取血，离心得到的血清-80℃保存备用。取血后，4%多聚甲醛灌注，断头分离海马组织，一侧多聚甲醛溶液固定，另一侧-80℃备用。

1.6 指标检测 检测空腹血糖(FPG)、糖化血红蛋白(HbA1c)、血胰岛素(INS)、 MDA含量、SOD活性。

1.7 统计学方法 应用SPSS17.0软件进行t检验和方差分析。

2 结 果

2.1 血糖变化 治疗前，模型组FPG和HbA1c较对照组显著升高(P<0.05)；治疗后，APS组和脑复康组FPG和HbA1c较模型组显著降低(P<0.05)。见表1。

2.2 定位航行实验 模型组潜伏期较对照组明显延长(P<0.05)；治疗后，APS组和脑复康组潜伏期较模型组明显缩短(P<0.05)，见表2。

2.3 空间探索实验 治疗前，模型组在目标象限停留时间与对照组相比明显缩短(P<0.05)；治疗后，APS中、高剂量组和脑复康组较模型组停留时间显著延长(P<0.05)。见表2。

2.4 血清INS变化 治疗前模型组的血清INS水平较对照组明显降低〔(12.12±2.41)IU/ml vs (17.38±7.68)IU/ml,P<0.05〕；治疗后，APS低、中、高剂量组〔(17.78±6.69)、(16.54±6.80)、(14.14±2.21)IU/ml〕和脑复康组〔(14.58±5.31)IU/ml〕血清INS水平较模型组明显升高(P<0.05)。

2.5 大鼠海马组织MDA、SOD 治疗前，模型组海马组织SOD活性低于对照组、MDA含量高于对照组(P<0.05)；治疗后，APS中、高剂量组海马组织SOD活性较模型组明显升高、MDA含量明显降低(P<0.05)。见表2。

表1 各组FPG及HbA1c变化

与对照组比较：1)P<0.05；与模型组比较：2)P<0.05；与脑复康组比较：3)P<0.05，下表同

表2 各组潜伏期、目标象限时间百分比及海马组织SOD、MDA水平比较±s，n=9)

3 讨 论

黄芪是一味应用非常广泛的中药〔7〕，尤其在韩国和中国等亚洲国家，被用于治疗多种疾病，具有抗氧化、改善心血管功能的功效，还可用于治疗脑缺血性疾病，具有保护血脑屏障的作用。黄芪亦用于治疗糖尿病肾病〔8〕，通过降低尿蛋白来改善肾脏功能。临床实践中发现，黄芪对DM导致的记忆力减退的患者有很好的疗效，由此可证明黄芪有改善DM脑损伤的作用，其机制可能通过抗氧化、抗感染和抗凋亡来保护神经细胞〔9〕。目前，已证实黄芪有改善DM导致的认知障碍的功效〔10〕，但是主要通过黄芪的哪一成分起作用尚不清楚。APS是黄芪的重要成分，一味常用的益气补肾的中药。临床上，APS被用于肿瘤的治疗，增强红细胞免疫力，从而增强放化疗病人的免疫力，起到了很好的肿瘤辅助治疗的作用〔11〕。APS可通过降低蛋白尿来治疗糖尿病肾病，其机制可能通过改善糖代谢、降低转化生长因子β1来实现的。APS具有抗氧化、改善糖代谢和胰岛素抵抗等作用〔12〕。APS可能有改善DM脑损伤的作用。有文献报道〔13〕，在动物的基因毒性实验中，未发现其诱导基因突变的能力，证实了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 伟，刘德山.黄芪对糖尿病大鼠记忆功能的改善作用〔J〕.中国老年学杂志，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〕

(编辑 苑云杰/曹梦园)

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

国家自然科学基金项目(No.81173250)

刘德山(1966-)，男，主任医师，博士，博士生导师，主要从事中医临床研究。

李 娜(1982-)，女，硕士，主治医师，主要从事中西医结合临床研究。

R743

A

1005-9202(2017)09-2098-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.09.007

1 德州市中医院 2 山东大学齐鲁医院中医科