量子降脂仪对自然衰老小鼠学习记忆能力和抗氧化能力的影响

孙德春 王超 高磊 孙健 李志才 李晓文 李盛钰

1.中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，江苏苏州 215163；2.吉林省农业科学院 农产品加工研究所，吉林长春 130033；3.长春先盈医疗科技有限公司，吉林长春 130103

衰老是机体各器官、组织随着年龄的增长而发生退行性变化的过程[1]。现代研究认为：衰老也是一种疾病，是可以被治疗和预防的。目前已有很多抗衰老或延缓衰老的药物或新成分得以开发研究[2-6]。抗衰老医疗器械也在研发中。

量子降脂仪释放的量子能量被人体选择性吸收，发生生物刺激作用，能利用人体血脂代谢的固有途径，矫正血脂代谢紊乱，起到治疗血脂异常的作用，且不会对机体造成损伤[7]。由于人体衰老存在不同程度的代谢紊乱、血脂、血黏度增高、脂褐素沉积等病理生理变化[8-9]，那么量子降脂仪在有效矫正人体血脂代谢紊乱的同时是否对人体具有一定的抗衰老和延缓衰老作用，值得深入研究。本研究以自然衰老小鼠为研究对象，给予相同量子强度不同治疗时间，观察量子降脂仪对模型动物学习记忆能力及抗氧化能力的影响，为量子降脂仪抗衰老作用积累数据。

1 材料与方法

1.1 实验动物

20只SPF级昆明种雌性小鼠，6周龄，体重18～22 g；80只SPF级昆明种雌性小鼠，11月龄，体重40～50 g，均购自长春市亿斯实验动物技术有限责任公司，生产许可证号：SCXK(吉)-2011-0004。

1.2 实验仪器

量子降脂仪（吉食药监械(准)字2013第2260103号），长春先盈医疗科技有限公司；跳台仪（ZH-800S），安徽正华生物仪器有限公司；Morris水迷宫（Morris），安徽正华生物仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 实验动物分组及处理方法 20只SPF级昆明种雌性小鼠，6周龄，用普通饲料适应性喂养1周后，作为对照组，从试验第1周开始至第5周结束采用普通饲料饲喂，自由摄食，自由饮用蒸馏水。

80只SPF级昆明种雌性小鼠，11月龄，用普通饲料适应性喂养1周后，随机分成4组，即模型组、阳性组、低强度组、高强度组，每组20只，从试验第1周开始至第5周结束均采用普通饲料饲喂，自由摄食，自由饮用蒸馏水。阳性治疗组于第1周至第2周每天灌胃一次维生素E 40 mg/kg，第3周休养一周，第4周至第5周继续每天灌胃一次维生素E 40 mg/kg。高强度治疗组和低强度治疗组采用量子降脂仪进行治疗，强度功率输出为65 uw/cm2。低强度治疗组于第1周至第2周每天治疗1次，每次治疗5 min；第3周休养一周；第4周至第5周继续每天治疗1次，每次治疗5 min。高强度治疗组于第1周至第2周每天治疗2次，每次治疗10 min；第3周休养一周；第4周至第5周继续每天治疗2次，每次治疗10 min。

1.3.2 跳台试验 末次治疗后，各组小鼠进行跳台试验。将小鼠置于反应箱内适应5 min，立即通以36V交流电，记录小鼠第1次跳下平台的时间（即潜伏期）及在5 min内被电击次数（即错误次数），以此作为学习成绩。24 h后将小鼠直接置于跳台上，重复测验，记录小鼠第1次跳下平台的时间及在5 min内被电击次数，以此作为记忆成绩。

1.3.3 Morris水迷宫试验 末次治疗后，各组小鼠进行水迷宫试验，连续进行6天，前5天为定位航行实验，第6天为空间探索实验。定位航行实验：每天进行4次训练，每次将小鼠面向池壁分别从不同的入水点放入水中，记录小鼠从入水到找到水下隐藏平台所需的时间（即逃避潜伏期）、平均游泳速度，90s内停留在目的象限里的活动时间、游泳距离及游泳总路程。空间探索实验：撤去水中平台，以水池中任一象限的一个位置作为入水点，让小鼠在池内游泳找寻平台，记录小鼠第一次通过平台所需时间、通过平台次数、平均游泳速度、90s内停留在目的象限的时间和游泳距离以及游泳总路程。路程百分比及时间百分比计算公式如下：路程百分比=目标象限游泳路程/总路程；时间百分比=目标象限内游泳时间/总时间。

1.3.4 血清及组织样品的制备 Morris水迷宫试验结束后，小鼠禁食不禁水12 h，称体质量后摘取眼球取血，于4℃、3 000 r/min离心10 min，收集血清，置于-80℃冰箱备用。将取血后的小鼠颈椎脱臼处死，冰袋上迅速解剖取出小鼠肝脏、肾脏、脾脏、卵巢及脑组织，棉签吸去浮血并称其质量，随后将小鼠肝脏置于冰冷的生理盐水中漂洗，除去血液，滤纸吸干，用预冷生理盐水制备1%和10%组织匀浆，于4℃、4 000 r/min离心10 min，取上清液，置于-80℃备用。

1.3.5 脏器指数的测定 根据1.3.4方法中已记录的小鼠称体质量及解剖后小鼠后各脏器质量，按照以下公式计算小鼠脏器指数。

脏器指数(mg/g)=脏器湿重(mg)/小鼠体质量(g)

1.3.6 血清及脏器组织中检测指标及检测方法抗氧化指标：分别检测小鼠血清、肝脏组织中超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSHPx）、过氧化氢酶（catalase，CAT）和丙二醛（malondialdehyde，MDA）等的含量，及血清中端粒酶的含量。

性激素指标：分别检测小鼠血清中卵泡刺激素（follicle-stimulating hormone，FSH）、黄体生长激素（luteinizing hormone，LH）的含量。

以上指标的测定均严格按照试剂盒说明书操作。

1.4 数据统计处理

采用SPSS 19.0 统计软件对数据进行处理，各检测指标统计数据均以均数和标准差（±s）表示，以P＜0.05为差别有统计学意义。

2 结果

2.1 各组小鼠学习记忆能力指标比较

表1 各组小鼠跳台试验记忆成绩（±s）

表1 各组小鼠跳台试验记忆成绩（±s）

与模型组相比，* P＜0.05，** P＜0.01。

由表1可以看出，与模型组相比，阳性组、低强度组和高强度组均能延长小鼠第1次跳下平台的时间，降低小鼠5 min内的错误次数，且阳性组、高强度组小鼠的潜伏期组间差异具有统计学意义（P＜0.05）。说明高强度量子降脂仪治疗能提高自然衰老小鼠非空间性长期学习记忆的能力。

由表2可见，在定位航行试验中，与模型组相比，阳性组、低强度组和高强度组小鼠的逃避潜伏期明显缩短，组间差异具有统计学意义（P＜0.05），阳性组、高强度组小鼠的游泳平均速度提升，阳性组、低强度组和高强度组小鼠的路程百分比和时间百分比明显增加，组间差异具有统计学意义（P＜0.01）。

表2 各组小鼠定位航行试验比较（±s）

表2 各组小鼠定位航行试验比较（±s）

与模型组相比，* P＜0.05，** P＜0.01。

表3 各组小鼠空间搜索试验比较（±s）

表3 各组小鼠空间搜索试验比较（±s）

与模型组相比，* P＜0.05，** P＜0.01。

由表3可见，在空间搜索试验中，与模型组相比，低强度组和高强度组小鼠的路程百分比和时间百分比均有提升，且高强度组小鼠的路程百分比和时间百分明显高于模型组，组间差异具有统计学意义（P＜0.01）。可见量子降脂仪对自然衰老小鼠的空间学习记忆能力有所提高。

2.2 各组小鼠脏器指数及抗氧化指标比较

表4 各组小鼠脏器指数比较（±s，mg/g）

表4 各组小鼠脏器指数比较（±s，mg/g）

与模型组相比，* P＜0.05，** P＜0.01。

由表4可知，与模型组相比，阳性组、低强度组和高强度组小鼠的脏器指数虽均有增高，但差异无统计学意义（P＞0.05）。由表5和表6可知，与模型组相比，阳性组、低强度组和高强度组小鼠的血清和肝脏中的SOD、GSH-Px和CAT含量均有升高，MDA含量下降，高强度组和阳性组与模型组的差异有显著统计学意义（P＜0.05）。

表5 各组小鼠血清抗氧化指标比较（±s）

表5 各组小鼠血清抗氧化指标比较（±s）

与模型组相比，* P＜0.05，** P＜0.01。

表6 各组小鼠肝脏抗氧化指标比较（±s）

表6 各组小鼠肝脏抗氧化指标比较（±s）

与模型组相比，* P＜0.05，** P＜0.01。

2.3 各组小鼠血清中端粒酶含量及雌性激素比较

图1 量子降脂仪对自然衰老小鼠血清中端粒酶浓度的影响

由图1可知，与模型组相比，阳性组、低强度组和高强度组自然衰老小鼠血清中端粒酶浓度的含量有不同程度的升高，与模型组差异有统计学意义（P＜0.05）。高强度组血清中端粒酶浓度的含量高于低强度组，接近阳性组，说明量子降脂仪能够提高自然衰老小鼠端粒酶的含量，延长自然衰老小鼠的细胞寿命。

表7 各组小鼠血清中雌性激素指标比较

由表7可知，各试验组与对照组相比，卵泡刺激素（FSH）和黄体生长激素（LH）差异均无统计学意义（P＞0.05）。

3 讨论

本实验采用自然衰老小鼠建立模型，以求最大程度接近衰老机体内环境。脑部衰老的显著表现就是学习能力的下降和记忆出现障碍，大量研究已经证实人和动物的学习和记忆能力存在增龄性衰退现象[10-12]，尤其是空间参考记忆能力随年龄增长呈减退趋势[13]。所以采用跳台试验和Morris水迷宫试验检测小鼠长期学习记忆的能力。跳台试验结果表明，模型组小鼠潜伏期明显缩短，经过量子降脂仪治疗后潜伏期明显延长且5 min内出现的错误次数降低；Morris水迷宫小鼠在游泳训练中对于寻找安全平台产生一定的学习和记忆能力，试验结果表明，小鼠经量子降脂仪治疗后逃避潜伏期明显缩短，说明量子降脂仪对学习和记忆能力严重受损的自然衰老的小鼠有一定的治疗作用。

氧化损伤是细胞衰老的主流学说，自由基极易对细胞膜中的不饱和脂肪酸进行侵害，形成脂质过氧化反应[14]。SOD是机体内清除自由基的重要物质，在抗衰老研究中检测SOD活性可作为判断衰老程度的重要指标[15-16]，其活性大小可以反映机体清除自由基能力[17]；GSH-Px可以催化还原性GSH与H2O2反应生成对机体无害的水和氧化型GSH，有利于保护细胞膜结构及功能的完整性[18]；CAT在生物机体内普遍存，保护机体免受有害物质损伤[19]；MDA是脂质过氧化的产物，可间接反映机体的氧化损伤程度[20]。本研究表明，高强度治疗组的小鼠SOD、GSH-Px和CAT等抗氧化酶活性明显提高，MDA等脂质过氧化产物减少，提示量子降脂仪能够提高自然衰老小鼠清除自由基的能力，减少过氧化产物对机体的损伤，抑制脂质过氧化，进而降低机体的老化程度，发挥其抗衰老作用。

端粒是存在于真核细胞染色体的末端特殊的一个结构，其长度随着细胞的不断分裂而不断缩短，当其缩短到一定程度后，细胞则停止分裂即趋向衰老和死亡，所以端粒的长度决定了细胞的寿命[21]。而端粒酶则是一种核蛋白的逆转录酶，它的活性表达可以稳定端粒长度防止其在复制中不断缩短[22-23]，细胞寿命也就得以延长。本研究表明，量子降脂仪能够提高自然衰老小鼠血清中端粒酶活性，延缓端粒缩短可能是其抗衰老作用的机制之一，但由于端粒酶的激活受多因素影响[24-25]，故量子降脂仪对其活性的调节机制还需进一步深入研究。

机体的衰老程度也会反映在脑、胸腺、脾、肝、肾等脏器指数的变化上[26]。但本研究结果提示，量子降脂仪能够增加自然衰老小鼠的脏器指数，但却无显著影响，说明在一定量子输出功率范围内（65 uw/cm2），是不会对脏器质量产生明显影响的。

此外，由于以雌性小鼠为研究对象，故对小鼠血清中卵泡刺激素（FSH）、黄体生长激素（LH）的含量进行测定研究，发现量子降脂仪不会对自然衰老小鼠的雌性激素产生影响，说明量子降脂仪是安全的。

综上所述，量子降脂仪能够提高自然衰老小鼠学习记忆的能力，及血清和肝脏中SOD、GSH-Px和CAT抗氧化酶活性，减少MDA脂质过氧化产物，抑制脂质过氧化，降低机体的老化程度；并能够提高自然衰老小鼠血清中端粒酶活性，延缓端粒缩短，发挥其抗衰老作用，但不会对自然衰老小鼠的脏器及雌激素产生影响。