黄芪茎叶对糖尿病大鼠认知障碍的影响

庞 静，毕小凤，贺程蓓，赵思俊，施怀生

（1.山西中医药大学，山西晋中030619； 2.山西省食品药品检验所，山西 太原030001）

糖尿病是一种以高血糖为特征的代谢紊乱，常伴有各种并发症，认知功能障碍是糖尿病常见的并发症之一，主要表现为学习记忆能力下降，注意力不集中［1-2］。数据显示，糖尿病患者认知功能严重损害的风险比正常人高至少2倍，同时也是阿尔兹海默病发病的一个独立的危险因素［3］。因此，随着人口老龄化及糖尿病患者的增多，糖尿病认知功能障碍愈发不可忽视，对其进行深入研究，寻找防治药物势在必行。

黄芪茎叶作为药用部位，最初见于《名医别录》［4］，马振平等［5］认为黄芪茎叶具有生津止渴、舒筋活血等功效，可用于消渴、口渴咽干等治疗，在糖尿病治疗方面有一定的作用。现代研究发现黄芪茎叶中含有黄酮类、皂苷类、多糖类等多种化学成分［6］。黄芪皂苷可以保护神经，有效改善脑损伤动物模型的认知障碍［7］，但黄芪茎叶对糖尿病大鼠的神经保护作用和其改善糖尿病所引起的认知障碍的报道很少。本文采用黄芪茎叶干预链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠模型，探讨其对降低糖尿病大鼠血糖和改善认知障碍的作用。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 动物 健康清洁级雄性8 w龄SD大鼠，由中国人民解放军军事医学科学院实验动物中心提供，动物合格证号：0017392，体质量（250±20）g，动物饲养于SPF级动物室，恒温（16~24）℃，湿度45%~55%，日光照12 h，自由觅食饮水。

1.1.2 试剂与试药 链脲佐菌素（Streptozotocin，STZ），生工生物工程（上海）股份有限公司，批号：C422BA0058；盐酸二甲双胍片，中美上海施贵宝制药有限公司，规格：0.5 g/片，批号 AAG8779；所用试剂均购于国药集团化学试剂有限公司。黄芪茎叶及其根采自山西浑源，经山西省食品药品检验所罗晋萍副主任药师鉴定为蒙古黄芪Astragalus membranacleus（Fisch）Bge.Var.mongholicusare 的根及茎叶。黄芪茎叶和根分别剪碎后用纯化水浸泡30 min，然后煎煮2次，每次40 min，合并滤液，滤液浓缩，黄芪茎叶浓缩至2.4 g/mL、1.2 g/mL、0.6 g/mL，黄芪根浓缩至0.6 g/mL。

1.1.3 仪器 血糖仪与试纸条，三诺生物传感股份有限公司；WMT-100 Morris水迷宫，成都泰盟软件有限公司；MS-204S电子天平，METTLER TOLEDO。

1.2 方 法

1.2.1 造模与给药［8-9］将70只大鼠适应性饲养7 d，62只大鼠以60 mg/kg单次空腹腹腔注射链脲佐菌素，注射后1 w禁食不禁水14 h，于大鼠尾静脉取血测其空腹血糖，从中选取血糖浓度高于10 mmol/L的48只大鼠纳入实验。按照随机数字表法随机将其分为模型组（DM）（给等体积的水）、二甲双胍组（DMBG）（150 mg/kg）、黄芪对照组（HQ）（6 g/kg）、黄芪茎叶高、中、低剂量组（HQJYH、HQJY-M、HQJY-L）（24 g/kg、12 g/kg、6 g/kg），灌胃10 mL/kg，每日1次，连续7 d。其余8只大鼠作为正常组，给等体积的水。

1.2.2 Morris水迷宫实验 根据文献［10-11］方法对所有大鼠进行Morris水迷宫实验，定位航行实验在第7~11天进行，并且将大鼠从4个不同的象限面向池壁下水，观察并记录大鼠找到平台的时间，每天训练2次，求其平均数。第12天，撤出平台并进行空间探索实验，记录大鼠在60 s内穿越滞留平台所在位置的次数和距离，穿越有效区域的次数和距离的数据，进行分析。

1.2.3 指标检测 水迷宫实验结束后，7%水合氯醛麻醉，解剖取大鼠胸腺、脾脏并称重，按脏器指数（mg/g）=脏器质量/体质量，计算胸腺和脾的脏器指数并进行统计。

1.3 统计学方法

实验数据以均数±标准差（x±s）表示。采用SPSS 17.0统计软件进行单因素方差分析，P＜0.05表示差异具有统计学意义。对于P＜0.05者进一步采用Dunnett′st检验进行组间两两比较。

2 结 果

2.1 对糖尿病大鼠空腹血糖的影响

与正常组比较，模型组大鼠血糖显著升高（P＜0.01）；与模型组比较，黄芪茎叶高、中、低剂量组均能显著降低糖尿病大鼠血糖水平（P＜0.05，P＜0.01），黄芪茎叶高、中剂量组降血糖作用更为明显，与二甲双胍组及黄芪组比较，降糖作用相差不大。结果见图1。提示黄芪茎叶对糖尿病大鼠有一定的降血糖作用。

图1 实验第7天各组大鼠空腹血糖比较

2.2 对糖尿病大鼠免疫器官的影响

与正常组比较，模型组胸腺脏器指数显著降低（P＜0.01）；与模型组比较，黄芪茎叶高剂量组大鼠胸腺指数显著增加（P＜0.05）。与正常组比较，模型组大鼠脾指数有所降低；与模型组比较，黄芪茎叶各剂量组则有所增加。提示黄芪茎叶使糖尿病大鼠的免疫能力有所增强。结果见图2。

图2 各组大鼠胸腺及脾指数比较

2.3 对行为学指标的影响

在Morris水迷宫定位航行实验中，所有大鼠的潜伏期都呈下降趋势。自第2天起，与正常组比较，模型组潜伏期明显长于正常组；黄芪茎叶高、中、低剂量组与模型组比较均能显著缩短潜伏期。随着时间延长，各给药组大鼠寻找目标平台的潜伏期均呈递减趋势，尤其是黄芪茎叶各剂量组变化趋势更加明显，且黄芪茎叶对潜伏期的影响与其给药浓度相关。在第4天，与模型组比较，黄芪茎叶高、中、低剂量均能显著缩短潜伏期（P＜0.05，P＜0.01），黄芪低剂量组效果最好，结果见图3。

在Morris水迷宫空间探索实验中，与正常组比较，模型组逃逸平台进入次数和有效区域进入次数减少，逃逸平台运动距离和有效区域运动距离均降低；与模型组比较，黄芪茎叶各剂量组大鼠逃逸平台进入次数和有效区域进入次数均增加，且逃逸平台运动距离和有效区域运动距离升高，其中黄芪茎叶高剂量组差异明显（P＜0.05），结果见图3。提示黄芪茎叶有明显改善糖尿病大鼠认知障碍的能力。

3 讨论

图3 Morris水迷宫实验结果

Morris水迷宫实验是英国心理学家Morris在20世纪80年代初发明的，在世界上得到了广泛的认可，大部分学者都用这种方法研究动物的空间学习和记忆能力，一般分为定位航行和空间探索两部分［12］。其中定位航行实验历时数天，而逃避潜伏期作为定位航行的主要指标是指将大鼠放入水中数次，每次大鼠找到水下平台的时间。而空间探索实验则是通过移去平台，记录在特定时间内大鼠进入水池后的游泳路径，从而考察大鼠的记忆能力［13］。本实验研究表明，与模型组比较，不同剂量黄芪茎叶均可缩短逃避潜伏期，且增加逃逸平台进入次数和运动距离、有效区域进入次数和运动距离。这表明黄芪茎叶可显著改善糖尿病大鼠的认知功能障碍。高、中剂量黄芪茎叶还可显著降低糖尿病大鼠的血糖水平，提高大鼠胸腺脏器指数，可见黄芪茎叶对糖尿病大鼠还有一定的降低血糖和提高免疫力的功用。

据文献报道，黄芪多糖对糖尿病大鼠的认知功能障碍有一定的改善作用［14］，黄芪甲苷可以保护神经［7］，黄芪茎叶中含有多糖及皂苷类成分［15］，提示黄芪茎叶改善糖尿病认知障碍的作用可能与多糖和皂苷类成分有关。黄芪根与黄芪茎叶在化学成分上有一定差异，本课题组前期对黄芪茎叶中黄酮类和皂苷类化合物的分析鉴定表明，它们有12个共同成分和11个区别成分，黄芪茎叶所特有的黄酮类成分有金丝桃苷、异槲皮苷、异鼠李素-3-O-新橙皮苷、黄芪苷、异鼠李素等，总皂苷含量茎叶多于根部［15］。而黄芪茎叶所含的多糖较少，水解氨基酸种类及其他成分含量与黄芪根相差不大，微量元素种类和半定量结果也相差不大［16］。可以推测，皂苷类成分可能是黄芪茎叶的主要药效成分，我们可以对该成分开展进一步的药效研究。

综上所述，黄芪茎叶有着较好的降血糖作用和显著改善空间记忆和学习的能力，这给黄芪茎叶改善糖尿病大鼠认知障碍作用机制的进一步研究提供了很好的基础，有助于我们对黄芪茎叶降低糖尿病大鼠血糖、改善其认知功能障碍的机理及物质基础进行深入研究。