饑餓脅迫24 h對小鼠認知功能及海馬區前腦啡肽原表達的影響

謝靜濤，唐 晉，王宏寶，羅佳輝，王 潔

（湖南中醫藥大學應用心理學系，湖南 長沙 410007）

饑餓脅迫24 h對小鼠認知功能及海馬區前腦啡肽原表達的影響

謝靜濤，唐 晉，王宏寶，羅佳輝，王 潔

（湖南中醫藥大學應用心理學系，湖南 長沙 410007）

目的觀察饑餓脅迫對小鼠認知功能和大腦海馬區前腦啡肽原表達的影響。方法將40只小鼠隨機分為對照組和饑餓24 h組 （下稱饑餓組），Morris水迷宮和八臂迷宮測試小鼠的認知功能。RT-PCR檢測大腦海馬區前腦啡肽原mRNA表達變化情況。結果饑餓組與對照組比較，①在Morris水迷宮測試中，饑餓組潛伏期明顯縮短（P＜0.05），通過原平臺位置次數和穿越目標停留時間百分增加比（P＜0.05）；②在八臂迷宮測試中，饑餓組參考記憶錯誤和工作記憶錯誤減少（P＜0.05）；③在RT-PCR實驗檢測前腦啡肽原實驗中，饑餓組小鼠大腦海馬區前腦啡肽原表達明顯降低（P＜0.05）。結論①饑餓脅迫可增強小鼠的認知功能；②饑餓脅迫通過降低小鼠大腦海馬區前腦啡肽原來增強認知功能；③腦腸肽水平的調整可能是“脾藏意主思”功能實現的途徑之一。

“脾藏意主思”；饑餓脅迫；學習記憶；前腦啡肽原；海馬

“脾藏意主思”是中醫經典藏象理論之一。歷代醫家及現代學者均認為此處的“意”和“思”在心理學領域屬于“認知”和“情緒”的范疇[1]，即中醫的脾胃功能除了與情緒關系密切，而且與意識活動之間也相互影響。近年來隨著“腦腸肽”概念的提出及其深入研究，“脾藏意”的中醫理論重新被重視，不少人從“腦腸肽”的角度，闡述脾胃功能與認知功能之間的密切關聯，并以臨床治療的效果佐證兩者之間的關系。有研究者發現攝食與腦腸肽有著重要的聯系[2]。在饑餓狀態下，腦—腸軸中的某些肽類物質被激發，使胃腸局部分泌的激素發生改變，這些激素有很多作用于神經系統。結合臨床大量脾虛而導致認知功能下降的病例，本課題組大膽地假設：機體的饑飽狀態與認知功能有關。

本研究以小鼠為研究對象，從動物生存所必須的認知功能——注意和記憶入手，觀察饑餓脅迫使小鼠產生適應性生理反應和對學習記憶的影響。觀察在饑餓狀態下，小鼠的記憶能力、空間識別能力及由此大腦生理特征的變化。初步探求中醫經典學說“脾藏意”理論與認知行為之間的相互關系。

1 材料與方法

1.1 動物

BALB/c雄性小鼠40只，4～6周齡，體質量為（20.00±1.32）g，購自湖南斯萊克景達實驗動物有限公司，合格證號NO.430004700012944，飼養于SPF級環境中。

1.2 主要試劑

TRIzol試劑，Invitrogene公司，Cat.No.15596-026；反轉錄試劑盒，上海Fermentas公司，Fermentas K1622；標準DNA分子量Marker，上海Fermentas公司，#SM0311；PCR Kit with Taq，碧云天生物技術研究所，D7233。

1.3 主要儀器

MT-200Morris水迷宮視頻跟蹤分析測試系統，成都泰盟軟件有限公司；RM-200八臂迷宮分析測試系統，成都泰盟軟件有限公司；Mastercycler nexus PCR儀，Eppendorf公司；Tanon-4100凝膠成像分析系統，上海天能科技有限公司；5417R低溫高速離心機，eppendorf公司；PYY-6C電泳儀，北京六一儀器廠。

1.4 方法

1.4.1 小鼠分組和干預 實驗小鼠適應環境1周后，讓小鼠進行Morris水迷宮和八臂迷宮的學習。學習后達到實驗要求的小鼠隨機分為對照組和饑餓24 h組（下稱饑餓組），每組10只。對饑餓組小鼠饑餓24 h進行禁食干預，期間正常飲水；對照組小鼠正常進食和飲水，遵循動物倫理學指導。

1.4.2 Morris水迷宮訓練 將小鼠放入直徑為150 cm的圓形水池中，恐水的本能迫使小鼠會盡快尋找水中隱蔽的平臺。訓練時將小鼠從槽壁4個不同方位依次放入。每次待小鼠找到平臺后讓其在平臺上休息30 s，再進行下一次訓練。水中尋找平臺的時限為60 s。即60 s內未找到平臺則視為尋找失敗。訓練為上、下午2個時段，連續7 d。7 d后在60 s內能找到平臺者進入實驗分組。

1.4.3 八臂迷宮訓練 八臂迷宮由中央區向四周延伸相同角度和長度的八個臂所構成。中央區有人工控制的小門。在固定長臂最遠端放置食餌。小鼠置于中央區小盒內后，試驗者離開實驗間,保持環境安靜15 s，開啟所有小門，任小鼠自由選擇進入放射狀臂中攝取食餌。通過監控系統觀察實驗小鼠10 min內在迷宮中的攝食活動情況。每天訓練1次，連續7 d。能夠進入有餌臂且全部吃完者視為訓練成功，進入實驗分組。

1.4.4 RT-PCR檢測mRNA的表達水平 采用頸椎脫臼法處死小鼠，冰上操作，取出大腦的海馬組織，將組織于-80℃中保存。提取RNA，合成cDNA。用RT-PCR方法，以GAPDH內參為對照，檢測mRNA的表達水平 （見表1）。引物由上海生工公司合成，反應條件95℃預變性5 min，95℃變性30 s，58℃退火30 s，72℃延伸30 s，30個循環，72℃再延伸8 min，4℃保存。檢測mRNA的表達水平。1.5 觀察指標

1.5.1 學習記憶能力測試 （1）Morris水迷宮測試指標 小鼠放入水中到其找到平臺的時間為潛伏期。記錄潛伏期，觀察1 min內小鼠在平臺所在象限停留時間百分比、通過該平臺位置的次數，以此作為記憶能力的指標；（2）八臂迷宮測試指標 小鼠第1次進入無餌臂攝食稱為參照記憶錯誤；第2次重新進入該無餌臂攝食稱為工作記憶錯誤。記錄參照記憶錯誤和工作記憶錯誤的次數。

1.5.2 Penk mRNA和GAPDH mRNA水平的觀察 取PCR產物點樣，進行瓊脂糖凝膠電泳，檢測前腦啡肽原和GAPDH的mRNA表達水平（見表1），通過對電泳結果拍照，用Quantity one軟件分析，計算前腦啡肽原mRNA與GAPDH的比值，統計分析，檢測腦腸肽表達變化情況，分析小鼠大腦海馬區前腦啡肽原差異性表達[3]。

表1 penk、GAPDH基因引物序列信息表

1.6 統計學分析

采用SPSS 10.0軟件進行統計學分析，各組實驗數據用“±s”表示，采用t檢驗，以P<0.05表示差異具有統計意義。

2 結果

2.1 饑餓對小鼠學習記憶能力的影響

2.1.1 水迷宮實驗探索饑餓對小鼠空間學習和記憶能力的影響 與對照組小鼠相比，饑餓組小鼠尋找隱匿平臺潛伏期明顯明顯變短，差異有統計學意義 (P<0.05)，說明饑餓組小鼠空間學習能力得到提升；饑餓組在穿越平臺的次數增加(P<0.05)以及目標象限游泳時間占總時間百分比比重增加(P<0.05)，差異有統計學意義，說明饑餓組小鼠空間記憶力得到改善，結果見表2。

2.1.2 八臂迷宮實驗探索饑餓對小鼠空間記憶錯誤的影響 與對照組小鼠相比，饑餓組小鼠的記憶錯誤次數相對對照組小鼠來說，其參考記憶錯誤次數減少和工作記憶錯誤次數也減少，差異均有統計學意義(P<0.05)，說明饑餓有利于小鼠在空間記憶力上自主判斷，結果見表2。

表2 水迷宮和八臂迷宮探索小鼠認知功能（n=10，±s）

表2 水迷宮和八臂迷宮探索小鼠認知功能（n=10，±s）

注：與對照組比較*P<0.05。

組別對照組饑餓組潛伏期（s）38.97±11.30 30.50±5.83*穿臺次數（次）3.10±0.99 4.10±0.88*目標象限（%）35.78±3.91 40.09±4.08*參考記憶錯誤（次）4.50±2.27 2.40±1.17*工作記憶錯誤（次）3.20±1.32 1.70±1.16*

2.2 饑餓對小鼠海馬區前腦啡肽原表達的影響

饑餓組小鼠的海馬區前腦啡肽原 Penk/ GAPDH mRNA的表達量為0.58±0.05，對照組為0.47±0.03，與對照組相比，差異有統計學意義（P< 0.05），說明小鼠認知功能增強與腦腸肽中的腦啡肽降低有緊密的聯系，饑餓可以通過降低小鼠大腦海馬區前腦啡肽原來增強認知功能（結果見圖1）。

圖1 小鼠海馬組織penk和GAPDH mRNA表達電泳圖

3 討論

中醫認為，脾胃為“后天之本”，脾胃健方能受納食物、消化和運輸水谷，化生五味，以養四肢百骸。有人通過實驗建造脾虛小、大鼠模型來研究脾胃功能與大腦學習記憶的關系，結果發現：脾胃健則思維敏捷，注意力集中，脾胃虛則健忘，腦力下降[4]。王群等[5]發現反復饑餓2 d；喂食3 d/60 d地循環可引起大鼠空間學習能力記憶障礙。慢性間歇性饑餓可導致大鼠早期學習記憶能力下降[6]。胡意員等[7]發現長期高脂飲食可損傷小鼠的工作記憶和空間記憶。以上研究結果均因外在或內在原因導致了脾胃功能受損，從而影響了實驗動物的學習記憶能力，使“脾”難以發揮其“藏意主思”的功能。然而在其本身功能對照而并不需要進行運化之時，“脾”是如何“藏意主思”或者說能否“藏意主思”？謝靜濤等[8]曾對24名在校大學生進行觀察：發現禁食44 h后的自愿者其注意的集中能力不但沒有下降反而有所增強，注意的分配能力與對照組相比沒有差異。本次研究采用饑餓24 h的小鼠，利用Morris水迷宮和八臂迷宮檢測小鼠的認知能力，結果在饑餓脅迫下小鼠空間認知能力得到增強。這與邵鄰相等[9]采用電迷路法進行測定，發現饑餓應激狀態下的小鼠學習能力增強、記憶能力有提高趨勢的研究結果大致一致。說明長期饑餓會導致病理性變化，但短暫饑餓反而使實驗鼠能作出適應性的生理反應。

腦啡肽是同時存在于腸道和神經系統的腦腸肽。哺乳動物的腦啡肽在腦中含量比較高、分布廣泛。目前研究發現：甲硫氨酸腦啡肽和亮氨酸腦啡肽這兩種腦啡肽共同來源于前腦啡肽[10]。大量研究已證實，腦啡肽參與基底核功能和認知的調節。動物實驗研究中，內源性腦啡肽可能影響杏仁核的結果和功能，在記憶的調節中起著負向的影響。

綜上所述，饑餓脅迫時，因生理需求改變了生理代謝水平，促使動物體內激素、酶、基因表達發生改變以利于其物種的生存。本實驗發現，饑餓脅迫24 h后小鼠海馬組織中前腦啡肽原的含量與對照組相比明顯下調。因此筆者推測一定程度的饑餓可能有利于海馬功能的發揮?！捌⒉匾庵魉肌惫δ艿膶崿F，腦腸肽水平的調整有可能是其途徑之一，此結論有待進一步研究證實。

[1]謝靜濤，王米渠.試論脾藏意主思的心理病理基礎[J].湖南中醫藥大學學報，2008，28(4)：10-12.

[2]鄭則寶，郭 義.“脾主思”的現代科學基礎[J].山東中醫雜志，2008，27(4)：221-223.

[3]潘寶龍，吉秀亮，楊 焱，等.鋁對小鼠認知能力及β-APP基因表達的影響[J].環境與職業醫學，2010，27(4)：205-208.

[4]錢會南，許 紅，沈麗波.健脾與補腎對脾虛模型大鼠學習記憶及腦內P物質、血管活性腸肽的影響 [J].中國中醫藥信息雜志，2007，14(1)：36-38.

[5]王 群，胡志紅，王建枝，等.反復饑餓對大鼠空間學習及海馬神經元骨架蛋白磷酸化的影響[J].中國生物化學與分子生物學報，2010，26(11)：1 023-1 027.

[6]胡志紅，胡詠梅，孟 黎，等.慢性間隙性饑餓對大鼠學習記憶的影響[J].河南科技大學學報（醫學版），2006，24(2)：84-85.

[7]胡意員，周利飛，何金彩，等.長期高脂飲食對小鼠認知功能及情緒的影響[J].溫州醫學院學報，2013，43(4)：241-244.

[8]謝靜濤，唐 晉.饑餓狀態對注意力的影響[J].湖南中醫學院學報，2004，24(3)：53-54.

[9]邵鄰相，徐麗珊，淑 靜.饑餓脅迫對小鼠學習記憶SOD和心肌丙二醛的影響[J].動物學雜志，2002，37(6)：21-22.

[10]Sollars C，Lecaude S，Lee J，et al.Cloning of prodynorphin cDNAs from the brain of Australian and African lungfish：implications for the evolution of the prodynorphin gene [J].Neu roendocrinology，2004，79(4)：185-196.

（本文編輯 楊 瑛）

Effects of Hunger Stress on Cognition and the Expression of Proenkephalin in M ice

XIE Jingtao,TANG Jin,WANG Hongbao,LUO Jiahui,WANG Jie
(Department of Applied Psychology,Hunan University of Chinese Medicine,Changsha.Hunan 410007,China)

Objective To observe the effects of hunger stress on cognition and the expression of proenkephalin in hippocampus of mice.Methods40 mice were random ly divided into the control group and huger for 24 h group (huger group).The cognitive function of mice was examined by Morris water maze and the 8-arm radial maze test.The mRNA levels of PENK in hippocampus were detected by RT-PCR.ResultsCompared with the control group,① The mean time of escape latencies in hunger group was decreased significantly by Morris water maze test(P＜0.05);②In the 8-arm radial maze, the reference memory error and working memory error in hunger group were reduced remarkably(P＜0.05);③The mRNA expressions of PENK were reduced significantly in hippocampus(P＜0.05).Conclusion①The huger stress could increase the cognitive ability of mice;②Starvation could increase the ability of cognition by down-regulating the expression of proenkephalin(PENK)in hippocampus of mice;③The functional realization of,The expression of brain-gut peptides may be one of the realization mechanisms of"spleen storing idea and governing thought".

"spleen storing idea and governing thought"； hunger stress； spatial learning and memory；proenkephalin；hippocampus

R256.3；R965

A

10.3969/j.issn.1674－070X.2015.04.004

2015－01－27

湖南省教育廳資助課題(60010511)；長沙市科技局資助課題(20258)。

謝靜濤，女，湖南長沙人，教授，研究方向：中醫心理學、心理咨詢和心理治療。