当前我国已全面步入老龄化社会。脑衰老使机体对神经退行性疾病易感性增加，阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)、帕金森病(Parkinson's disease, PD)等神经退行性疾病是困扰老年人的主要疾病。脑源性神经营养因子(Brain- derived neurotrophic factor, BDNF)是关键的神经营养蛋白之一，可以促进神经元的产生和生长，增强突触之间的传递，改善突触的可塑性和认知功能。BDNF与细胞膜上的受体酪氨酸受体激酶 B （Tyrosine receptor kinase B, TrkB）结合，其酪氨酸残基被磷酸化激活下游信号通路，从而发挥神经保护作用。近年来，越来越多的学者关注通过天然食品来延缓衰老的问题。
黄精（Polygonatum sibiricum，PS）是一种食药同源的药用植物，具有多糖、皂苷等多种有效成分，临床上广泛应用于治疗肺部疾病、糖尿病、抗衰老等方面。研究证实，黄精可以加速受损神经元的修复和再生，逆转突触结构的变化，提高学习和记忆能力。目前，自然衰老大鼠模型中黄精对认知功能的改善作用及其机制尚未完全阐明，对此，中国三峡大学医学院的王婷教授团队在JOURNAL OF FOOD BIOCHEMISTRY（分区Q3, IF:3.7）期刊上发表了题为“Polygonatum sibiricum ameliorated cognitive impairment of naturally aging rats through BDNF– TrkB signaling pathway”的研究论文。
实验将雄性17月龄大鼠30只，随机等量分为三组，分别为衰老组和黄精低、高剂量组投喂药物混合饲料，实验结束前7天进行Morris水迷宫实验（检验大鼠空间记忆能力的实验），结果显示，与青年大鼠相比，衰老大鼠穿越平台的次数、在目标平台停留时间显著下降；给予黄精干预后，空间学习记忆能力得到改善。
将饲养大鼠麻醉后取材，制成大鼠脑组织切片，进行Nissl染色，观察皮层和海马组织神经元变化。Nissl染色结果显示，与青年大鼠相比，衰老大鼠皮层和海马区域尼氏小体数量减少且着色变浅；黄精干预后，尼氏小体数量增多，着色变深。
采用经染液多次处理的切片，通过透射电子显微镜，观察皮层组织神经元和突触超微结构变化。电镜结果显示，衰老大鼠神经元固缩，核仁边移，脂褐素数量明显增加，胞质内细胞器数量减少，突触结构模糊、数量明显减少；黄精干预后，上述病理变化均得到改善。
通过总蛋白提取，定蛋白及样品制备，电泳转膜孵育等系列操作进行蛋白免疫印迹（Westernblot）检测皮层及海马区域突触可塑性和BDNF-TrkB（Brain-derived neurotrophic factor -Tyrosine receptor kinase B脑源性神经营养因子-酪氨酸受体激酶B）信号途径相关蛋白表达变化。蛋白免疫印迹（Western blot）检测发现，衰老大鼠皮层和海马组织中postsynaptic density protein- 95 ( PSD-95突触后致密蛋白-95)、突触小泡蛋白（synaptophysin）、BDNF、p-TrkB/TrkB 蛋白表达水平显著下降；黄精干预可明显上调上述蛋白表达水平。
综上，与青年大鼠相比，自然衰老大鼠的空间学习记忆能力明显下降，与大鼠皮层和海马组织中神经元功能衰退和突触可塑性下降有关。黄精可以增加尼氏小体和突触数量，逆转神经元和突触结构改变，改善自然衰老大鼠海马和皮层神经元损伤，通过调控BDNF-TrkB信号途径，可以显著上调突触可塑性相关蛋白表达，进而改善衰老大鼠的认知功能障碍。
图 1黄精改善衰老大鼠空间学习和记忆障碍(n = 9)。(a)实验设计时间线。(b)第1 ~ 5天Morris水迷宫实验的逃避潜伏期。(c)第1天至第5天60s的总游泳距离。(d)第1 ~ 5天的平均游泳速度。(e)第6天在目标平台的穿越次数。##p < 0.0001老年组vs.成人组;*p = 0.0491 PS 0.125 g/kg组与老龄组比较。(f)第6天在目标平台象限的时间。##p = .0003老年组vs.成人组。(g)第6天的代表性轨迹:红色圆圈表示游泳总面积，右上角蓝色圆圈表示目标平台，红色点表示起始位置，蓝色点表示结束位置。
图 2 黄精对自然衰老大鼠神经元的改善（400X，n = 3)。(a)尼氏染色代表图;(b)海马CA1区神经元数量。##p < 0.0001老年组vs.成人组;**p = 0.0065 PS 0.125 g/kg组与老龄组比较。(c)海马CA3区神经元数量。##p = .0007老年组vs.成人组;*p = 0.0101 PS 0.125 g/kg组与老龄组比较。(d)皮层神经元数量。
图 3 透射电镜观察黄精对衰老大鼠皮层中突触形态及数量变化的影响（40000X） (a)红色箭头表示突触;(b)皮质突触数量统计结果。使用图像J计算6个不同位置视图下的突触数量，并使用GraphPad prism 4.0对结果进行分析。数值以平均值±SD表示。##p < 0.0001老龄组vs。成年人组;**p = 0.0002 PS 0.125 g/kg组vs老龄组;**p = 0.0007 PS 0。5 g/kg组vs.老龄组。
图 4 Western Blot 检测黄精对衰老大鼠皮层和海马中突触可塑性相关蛋白的影响 (n = 6)(a)皮层PSD- 95和synaptophysin的表达。(b)海马PSD- 95和synaptophysin的表达。数值(mean±SD;N = 6)与成年组相比，在##p < 0.01时认为显著;**与老龄组比较p < 0.01。
这项研究结果表明黄精能显著改善衰老大鼠的认知功能，可能在神经退行性相关疾病的调节中发挥重要作用，作为一种具有改善神经功能和抗衰老功能的天然药物和功能性食品具有很大的开发潜力。但是，目前黄精具有其它多种生物活性成分的相关研究较少，关于黄精对神经系统相关疾病的药理作用也有待进一步研究。
三峡大学2021级硕士研究生张续蓝为论文的第一作者，周志勇、王婷为论文的通讯作者。
https://doi.org/10.1111/jfbc.14510
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支持单位：
浙江农林大学森山大健康研究院
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浙江农林大学磐安共富学院
编辑：周茜
审核：刘京晶
终审：邹辉
