文章AI智能精读|中国农业科学院农产品加工研究所王凤忠所长：黄精多糖对睡眠干扰诱导小鼠认知功能损伤的作用及机制研究

食品工业科技编辑部

2024-11-07

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湖南中医药大学药学院，中国农业科学院农产品加工研究所，中国医学科学院药用植物研究所的刘雨培，张瑛毓，韦震，刘佳萌，孙晶，范蓓，王琼，卢聪，刘新民，王凤忠等人研究了黄精多糖对睡眠干扰诱导小鼠认知功能损伤的作用及机制。黄精多糖被认为是黄精的主要活性成分，具有改善认知功能损伤的作用。现代研究表明，黄精多糖可以通过降低氧化应激水平、增强免疫、缓解炎症反应、促进神经递质释放等多重生物活性改善认知功能损伤。然而，目前黄精多糖改善认知功能的相关研究主要集中于化学因素引起的认知障碍模型，对于模拟长期暴露于慢性应激因素如长期睡眠剥夺下所诱导的认知功能损伤，黄精多糖是否具备改善作用及其可能的作用机制研究未见报道。因此，通过本实验采用滚筒式睡眠干扰仪建立睡眠干扰诱导认知功能损伤小鼠模型，研究黄精多糖干预对慢性应激诱导认知功能损伤的防护作用和分子机制，以期为黄精的精深加工利用奠定理论基础。

摘要：目的：研究黄精多糖对睡眠干扰（sleep interruption，SI）诱导小鼠认知功能损伤的防治作用，并探讨其作用机制。方法：雄性ICR小鼠72只随机分为空白组、模型组、阳性对照（银杏叶提取物）组，黄精多糖低、中、高（100、200、400 mg/kg）组。预防给药14 d后，除空白组外，其它各组开始为期14 d的睡眠干扰。造模结束后依次进行旷场实验、物体认知实验、避暗实验、Morris水迷宫等行为学检测，并测定血清和海马组织中促炎细胞因子白介素-1β、白介素-6（IL-1β、IL-6）水平；海马组织中神经递质γ-氨基丁酸（GABA）、乙酰胆碱（Ach）水平。结果：旷场实验结果表明各组小鼠运动能力处于同一水平（P>0.05）；与模型组相比，黄精多糖（100、200、400 mg∙kg⁻¹）给药后可以显著改善模型组小鼠在物体认知实验中相对辨别指数（DI）（P<0.05），延长避暗实验中入暗潜伏期（P<0.05）、减少错误次数（P<0.05），缩短水迷宫定位航行阶段的寻台潜伏期（P<0.05）；黄精多糖给药组血清和海马中IL-6、IL-1β显著降低（P<0.05），海马中GABA含量显著降低（P<0.01）、Ach显著增加（P<0.05）。结论：黄精多糖可有效预防睡眠干扰所致小鼠认知功能损伤，其机制可能是与调节血清和海马中促炎细胞因子和神经递质水平有关。

PART.01

结果

本文主要研究黄精多糖对睡眠干扰诱导小鼠认知功能损伤的作用及机制。实验结果表明，与空白组相比，模型组小鼠总路程和平均速度未出现显著性（P>0.05），表明此睡眠干扰造模方式并不影响小鼠自主活动。与模型组相比，阳性对照组及黄精多糖各剂量组小鼠总路程及平均速度虽增加但未出现显著性差异（P>0.05），表明各给药组无异常兴奋或抑制等神经毒副作用。此外，实验结果还显示，各组小鼠熟悉期总探索时间未出现显著性差异（P>0.05），说明各组小鼠的探索能力处于同一水平。

图 1 黄精多糖对睡眠干扰模型小鼠自主活动的影响（Mean±SEM, n=10~12）

Fig.1 Effects of PSP the locomotor activities of mice induced by SI in the open field test (Mean±SEM, n=10~12)

图 2 黄精多糖对睡眠干扰模型小鼠新物体识别实验中熟悉期探索时间的影响

Fig.2 Effects of PSP on the exploration ability of SI mice in the familiarization phase of the novel object recognition task

注：Mean±SEM，n=10~12；（A）表示总探索时间；（B）表示对 A1、A2 两物体分别探索时间；图 4 同。

图 3 黄精多糖对睡眠干扰模型小鼠新物体识别能力的影响

Fig.3 Effect of PSP on the novel object recognition ability of SI mice in the test phase

注：Mean±SEM, n=10~12；与空白组比较，#表示具有显著性差异，P<0.05；与模型组比较，*表示具有显著性差异，P<0.05，**表示具有极显著差异，P<0.01；图 5~图 6、图 8 同。

图 4 黄精多糖对睡眠干扰模型小鼠物体位置识别熟悉期的影响

Fig.4 Effects of PSP on the ability of exploration of SI mice in the familiarization phase of the object location recognition task

图 5 黄精多糖对睡眠干扰模型小鼠物体位置识别能力的影响

Fig.5 Effects of PSP on the object location recognition ability of SI mice in the test phase

图 6 黄精多糖对睡眠干扰模型小鼠避暗实验的影响

Fig.6 Effects of PSP on mice induced by SI in passive avoidance test

表 1 黄精多糖对睡眠干扰模型小鼠水迷宫定位航行寻台潜伏期的影响

Table 1 Effects of PSP on escape latency in Morris water maze task of mice induced by SI

图 7 黄精多糖对睡眠干扰模型小鼠血清、海马中 IL-1β、IL-6 的影响

Fig.7 Effects of PSP on IL-1β，IL-6 level in serum and hippocampus of mice

注：与空白组比较，#表示具有显著性差异，P<0.05；与模型组比较，*表示具有显著性差异，P<0.05，**表示具有极显著差异，P<0.01；***表示具有极显著性差异且***P<0.001。

图 8 黄精多糖对睡眠干扰模型小鼠海马神经递的影响

Fig.8 Effects of PSP on concentration of neurotransmitters in hippocampus of mice

PART.02

讨论与结论

本文重点讨论了黄精多糖对睡眠干扰诱导小鼠认知功能损伤的作用及机制。实验通过旷场、物体认知、避暗、水迷宫四个行为学实验来评价睡眠干扰和黄精多糖干预对小鼠认知功能的影响。实验结果表明，黄精多糖各剂量组在旷场、物体认知、避暗、水迷宫实验中均能显著改善小鼠的认知功能，且与模型组相比具有显著性差异。实验还发现，黄精多糖干预可有效降低模型小鼠血清和海马内促炎细胞因子IL-1、IL-6水平，降低海马组织内神经递质GABA水平，升高Ach水平。推测黄精多糖改善睡眠干扰小鼠认知功能损伤作用可能是通过抑制促炎性因子水平和调节脑内神经递质发挥作用。本研究结果可为黄精多糖神经保护作用的深入挖掘提供、为黄精的精深加工利用提供一定的参考。

引用本文：刘雨培，张瑛毓，韦震，等. 黄精多糖对睡眠干扰诱导小鼠认知功能损伤的作用及机制研究[J]. 食品工业科技，2023，44（2）：400−407. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022030217.

Citation: LIU Yupei, ZHANG Yingyu, WEI Zhen, et al. Protective Effects and Mechanism of Polysaccharide from Polygonati Rhizoma on the Cognitive Impairments Induced by Sleep Interruption in Mice[J]. Science and Technology of Food Industry, 2023, 44(2): 400−407. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022030217.

基金项目: 中国农业科学院农产品加工研究所创新工程（CAAS-ASTIP-2022-IFST）；三亚中国农业科学院国家南繁研究院南繁专项（YYLH05）；中国农业科学院基本科研业务费专项统筹项目（Y2022LM09）。

通信作者简介

王凤忠，研究员，博士生导师。现任中国农业科学院农产品加工研究所所长、国家神农领军英才、中国农业科学家领军英才、“泰山产业领军人才”、新疆“天池英才”、国家大豆产业技术体系加工岗位专家、中国农业科学院首批“转化英才”。兼任农业农村部农产品加工与贮藏综合性重点实验室主任、全国名特优新农产品评价机构（北京）主任、国家食药同源产业科技创新联盟理事长、中国保健协会健康科工委主任委员等。长期从事农产品“时空”“多维”品质评价、农产品加工与营养健康领域研究，主持国家重点研发计划、国家农业科技创新工程、科技部基础性专项、山东省重大科技项目、863项目及科企对接项目等50余项，获西藏自治区科学技术二等奖、西藏农牧科学院一等奖等省部级和社会力量奖10余项。发表学术论文200余篇，其中SCI/EI论文超过110篇，授权发明专利60余项，培养博士后、硕博士研究生及留学生50多人。出版专著20余部，制定农业行业标准10项；主编、副主编专著5部；研发青稞、大豆、石斛等150余种营养健康新产品。相关技术成果在30余家大型企业转化应用，产生了显著的经济和社会效益。

刘新民，二级教授、博导；世界卫生组织传统医学顾问；国家食药同源产业科技创新联盟副理事长；中国实验动物学会动物模型鉴定与评价委员会主任委员、国家实验动物标准化委员会技术组组长；国家中医药管理局中国-巴基斯坦中医药中心主任。从事食药同源物质功效评价及实验方法研究、航天员健康食品研究近40年，中医药现代化和国际化战略研究20多年。主持和承担了国家中医药国际合作重点专项、国家新药创制重大专项和国家载人航天工程等30多项国家、部委级课题。先后在国内外学术刊物上发表学术论文280多篇，第一或通讯作者130余篇，其中SCI论文80余篇。获得国家、部委奖励10多项，国家发明专利10多项，加拿大卫生部天然健康产品证书6个。培养毕业硕士、博士研究生50多人。和意大利、葡萄牙、巴基斯坦等10多个“一带一路”国家著名机构和专家团队在传统药物和功能食品研发及注册领域建立了长期稳定的合作关系。目前正组织编制世界卫生组织草药健康产品术语规范。是国家科技部、中医药管理局和世界卫生组织中医药（传统医药）领域的资深咨询专家。

卢聪，中国农业科学院农产品加工研究所副研究员、硕导，国家食药同源产业科技创新联盟常务理事兼秘书、国家食药同源产业科技创新联盟黄精专业委员会副主任委员、北京食品学会特膳（药膳）专委会秘书长、中国保健协会健康科工委副秘书长、中国实验动物学会动物模型鉴定与评价专家、北京市科协科技人才奖项评审专家。长期从事食品功能因子挖掘、功效评价及功能性产品研发工作。主持国家农业科技创新工程协同创新项目、国家重点研发计划项目子课题等项目10项，发表学术论文30余篇，获省部级科技奖项2项，授权发明专利15件，制定行业/团体标准3项，培养硕博士研究生9名。

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