岩藻黄素用于制备预防或治疗术后认知功能障碍的药物或食品中的应用
阅读说明：本技术 岩藻黄素用于制备预防或治疗术后认知功能障碍的药物或食品中的应用 (Application of fucoxanthin in preparation of medicine or food for preventing or treating postoperative cognitive dysfunction ) 是由 董佳惠 崔巍 严小军 何山 张金荣 于 2021-01-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及岩藻黄素用于制备预防或治疗术后认知功能障碍的药物或食品中的应用。所述药物包括含岩藻黄素或其内盐的片剂、胶囊剂、丸剂、注射剂、口服剂、混悬剂中的一种或多种。所述食品包括含岩藻黄素或其内盐的可食用物。本发明提供了岩藻黄素用于制备预防或治疗术后认知功能障碍的药物或食品中的应用,具有很好的预防或治疗术后认知功能障碍的效果。(The invention relates to application of fucoxanthin in preparing a medicament or food for preventing or treating postoperative cognitive dysfunction. The medicine comprises one or more of tablets, capsules, pills, injections, oral agents and suspensions containing fucoxanthin or salts thereof. The food product comprises an edible body comprising fucoxanthin or an inner salt thereof. The invention provides an application of fucoxanthin in preparing a medicament or food for preventing or treating postoperative cognitive dysfunction, and the fucoxanthin has a good effect of preventing or treating postoperative cognitive dysfunction.)
技术领域
本发明涉及一种岩藻黄素的新用途，具体是涉及岩藻黄素用于制备预防或治疗术后认知功能障碍的药物或食品中的应用。
背景技术
岩藻黄素(fucoxanthin)又称墨角藻黄素、褐藻黄素、岩藻黄质，广泛分布于褐藻纲、硅藻纲、金藻纲、定鞭藻纲等藻类中，参与其光合作用。岩藻黄素属于类胡萝卜素家族的叶黄素类化合物，具有特殊的丙二烯碳的骨架，有极强的抗氧化性，可有效清除自由基和单线态氧，预防自由基损伤。
现代药理学研究发现，岩藻黄素安全性好，在人体中可具有抗肿瘤、抗氧化、抗炎、减肥等多种药理活性。如：有报道显示，抗肿瘤功能中，岩藻黄素可应用于皮肤癌、结肠癌、血液系统肿瘤、前列腺癌、肝癌的防治中；岩藻黄素能够通过调节Na+-K+-ATP酶活性，具有良好的抗氧化作用，甚至优于维生素E和维生素C，尤其对UV-B引起的人体纤维细胞损伤具有保护作用，同时还能调节由于视黄醇缺乏引起的组织及分子中的过氧化氢酶以及谷胱甘肽的活性；抗炎功能中，岩藻黄素对内毒素诱导炎症介质的渗出具有抑制作用，且呈剂量依赖性关系，其抗炎效果与泼尼松龙相当，岩藻黄素可能对多种炎症反应具有重要作用；此外，岩藻黄素可以通过两种方式来消除脂肪的堆积，促进脂肪分解，也可以刺激肝脏生成降低胆固醇水平的DHA。
术后认知功能障碍(post operative cognitive dysfunction，POCD)是老年人手术后出现中枢神经系统并发症，主要表现为手术后短则数日至数周，长则数月甚至数年，出现记忆力、精神集中能力、语言理解力的受损及社会适应能力下降等认知功能的损伤。常导致病死率增加、康复延迟、其他并发症增多、住院时间延长和医疗费用的增加，部分患者甚至发生永久性认知功能障碍，严重影响患者的生活质量。因此，开发能够对抗术后认知功能障碍的产品具有重要的临床和社会价值。POCD发病机制目前尚不明确，一般认为由多种类型的应激刺激诱发或加重神经病变及认知功能障碍，包括中枢胆碱能系统的抑制、氧化应激水平的升高、炎症因子的释放等。其应激因素包括物理性因素(外科手术、化学性因素(麻醉药物)、生物性因素(饮食)以及社会性因素(精神压力)等，涉及中枢神经系统、内分泌系统、免疫系统等多个系统紊乱。
POCD与中枢神经系统退行性疾病等神经精神疾病不同，它强调手术与麻醉等特定条件对中枢神经系统等多个系统的损伤，从而引发认知障碍；而神经系统退行性的首要影响因素为衰老，表现为神经元进行性损伤与神经功能慢性退化。
基于以上现状，本申请对岩藻黄素用于制备预防或治疗术后认知功能障碍的药物或食品中的应用进行了研究。
发明内容
针对以上现有技术中的不足，本发明提供了岩藻黄素用于制备预防或治疗术后认知功能障碍的药物或食品中的应用。
本发明通过下述技术方案得以解决。
岩藻黄素用于制备预防或治疗术后认知功能障碍的药物中的应用。
优选的，所述药物包括含岩藻黄素或其内盐的片剂、胶囊剂、丸剂、注射剂、口服剂、混悬剂中的一种或多种。
岩藻黄素用于制备预防或治疗术后认知功能障碍的食品中的应用。
优选的，所述食品包括含岩藻黄素或其内盐的可食用物。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供了岩藻黄素用于制备预防或治疗术后认知功能障碍的药物或食品中的应用，具有很好的预防或治疗术后认知功能障碍的效果。
附图说明
图1为本发明实施例的新物体识别实验训练期各组小鼠的识别指数。
图2为本发明实施例的新物体识别实验探索期各组小鼠的识别指数。
图3为本发明实施例的水迷宫实验各组小鼠的平台穿越次数。
图4为本发明实施例的水迷宫实验各组小鼠的目标象限探索时间。
图5为本发明实施例的Y迷宫实验各组小鼠的目标臂探索时间。
图6为本发明实施例各组小鼠脑内抗氧化酶SOD水平。
图7为本发明实施例各组小鼠脑内抗氧化酶CAT水平。
图8为本发明实施例各组小鼠脑内AKT通路相关蛋白表达情况。
图9为本发明实施例各组小鼠脑内ERK通路相关蛋白表达情况。
图10为本发明实施例各组小鼠脑内炎症因子Tnf-α表达情况。
图11为本发明实施例各组小鼠脑内炎症因子IL-1β表达情况。
对附图的说明：
图1：小鼠在新物体识别实验训练期识别指数正常且无明显差异。
图2：给药岩藻黄素或姜黄素有效对抗POCD小鼠在新物体识别实验探索期识别指数的降低(p<0.05)。
图3：给药岩藻黄素或姜黄素有效提高POCD小鼠在水迷宫实验穿越平台次数(p<0.05)。
图4：给药姜黄素有效提高POCD小鼠在水迷宫实验目标象限内探索时间(p<0.01)。
图5：给药岩藻黄素或姜黄素有效提高POCD小鼠在Y迷宫实验中目标臂内探索时间(p<0.05)。
图6：给药岩藻黄素或姜黄素有效提高POCD小鼠脑内SOD水平(p<0.01)。
图7：给药岩藻黄素或姜黄素有效提高POCD小鼠脑内CAT水平(p<0.01)。
图8：给药岩藻黄素抑制AKT通路。
图9：给药岩藻黄素抑制ERK通路
图10：给药姜黄素或岩藻黄素有效降低POCD小鼠脑内Tnf-α水平(*P<0.05,**P<0.01)。
图11：给药姜黄素或岩藻黄素有效降低POCD小鼠脑内IL-1β水平(*P<0.05,**P<0.01)。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明涉及岩藻黄素用于制备预防或治疗术后认知功能障碍的药物中的应用，具体的，所述药物包括含岩藻黄素或其内盐的片剂、胶囊剂、丸剂、注射剂、口服剂、混悬剂中的一种或多种。
具体的，本申请中的岩藻黄素，其结构式如下。
岩藻黄素可提取自海带。
实施例一：岩藻黄素有效改善麻醉和手术引起的小鼠术后认知和记忆障碍，具体如下。
1、实验动物：小鼠，均购自浙江省动物中心，为健康的SPF级ICR雄性小鼠，月龄为14月，体重在40-45克之间。
2、实验药物：岩藻黄素480毫克与6毫克羧甲基纤维素钠、30微升tween-20溶于6毫升生理盐水中并避光混匀。姜黄素480毫克与24毫克羧甲基纤维素钠溶于生理盐水共计6毫升，避光混匀。
3、POCD动物模型：
老年小鼠POCD模型参照多篇文献，为典型模型。术前10分钟腹腔注射麻醉剂(0.2毫升氟哌利多及芬太尼均用生理盐水稀释到1毫升，临用前麻醉剂按照氟哌利多：芬太尼＝1：2的比例进行配置)0.3毫升/40克。待小鼠进入浅麻状态(表现为停止爬动，后呈侧卧状，部分出现角弓反张，对非疼痛刺激无肢体动作反应)时使用绑绳及鼠板固定小鼠四肢，腹面朝上。将小鼠从后肢根部至胸腔下缘的毛发剔除干净，棉签蘸取适量碘伏由中间向四周涂抹。于小鼠腹面中央切开2-3厘米创口，使用无齿镊依次翻动小鼠肝脏、胃、脾脏、十二指肠等，直至阑尾、大网膜进行探查。避免伤及小鼠肠系膜及血管。将5厘米同一肠系膜动脉袢供血范围的小肠游离至腹部切口外约3分钟。缝合腹膜腔与皮肤，使用碘伏消毒创口，最后将红霉素眼膏涂于创口。
4、行为学检测方法：
4.1、新物体识别
此实验两天完成，第一天为训练期，第二天为探索期。
训练期期间，先在暗环境下将两个相同的物体置于敞口实验箱内的对角并记录5分钟内各组小鼠探索两个物体的时间，计算识别指数。探索期期间，将其中一个物体换成形状不同的新物体并记录5分钟内各组小鼠探索新旧物体的时间，计算识别指数。
4.2、Morris水迷宫
此实验共计五天完成，实验过程中要保持水温在20-25摄氏度。第一天将小鼠置于无平台泳池中自由游泳90秒，适应环境。第二天使平台露出水面以上0.5-1厘米，让各组小鼠能够轻易找到平台，感受平台的方位。此后两天使平台浸没水下0.5-1厘米，每次将小鼠分别从二、四象限将小鼠放入水迷宫中使其寻找平台，视为一组。每天进行两组实验，即训练小鼠4次，不断强化小鼠对平台位置的记忆力并通过软件记录小鼠的运动轨迹及到达平台的时间。最后一天撤去平台，检测小鼠在平台周边探测时间及穿越平台所在区域次数。
4.3、Y迷宫
此实验一天内完成，在三臂等长，高约40厘米，均匀铺设一层垫料的Y形迷宫中进行。训练期关闭一臂并让小鼠在另外两臂中自由探索5分钟。2小时后将该臂打开，使小鼠由同一地点开始探索3分钟，记录进入新开目标臂中的时间。
5、实验分组
选取大小、体重相近的小鼠16只，随机分为4组，每组为4只小鼠，并按照表1所示的方式分组：
表1实验分组方案
6、实验结果
表2新物体识别实验中各组小鼠在训练期和探索期的识别指数(％)
根据表2的数据，将各组小鼠的识别指数按照训练期和探索期分别求出平均值，数据代表平均值±SD。结果如图1-2所示。由图1可知，新物体识别实验中，训练期各组小鼠识别指数未出现显著差异，表明实验环境、所用物体等因素不会影响小鼠探索情况。由图2可知，探索期期间术后认知功能障碍模型组与空白组之间的识别指数相比较出现显著差异(p<0.01)，表明术后认知功能障碍小鼠模型建立成功。此外给药实验组与阳性对照组的识别指数相比于术后认知功能障碍模型出现显著差异(p<0.05)。
表3水迷宫实验中各组小鼠的平台穿越次数
表4水迷宫实验中各组小鼠的目标象限探索时间(s)
根据表3和表4的数据，将各组小鼠的平台穿越次数和目标象限探索时间分别求出平均值，数据代表平均值±SD，结果如图3-4所示。由图3和图4可知，术后认知功能障碍模型组的穿越平台位置次数与空白组比较具有显著差异(p<0.01)，目标象限探索时间也与对照组存在差异(p<0.05)表明术后认知功能障碍小鼠模型建立成功。此外给药实验组的数据均略高于术后认知功能障碍模型组，数据接近空白组。并且给药实验组的穿越次数与术后认知功能障碍模型组的相比出现显著差异(p<0.05)。而阳性对照组穿越次数与目标象限探索时间与空白组相比均有显著差异。
表5Y迷宫实验中各组小鼠的目标臂探索时间(s)
根据表5的数据，将各组小鼠的目标臂探索时间求出平均值，数据代表平均值±SD，结果如图5所示。由图5可知，术后认知功能障碍模型组的目标臂探索时间与空白组比较具有显著差异(p<0.01)，表明术后认知功能障碍小鼠模型建立成功。此外给药实验组的探索时间与术后认知功能障碍模型组的相比出现显著差异(p<0.05)。
由上述实验结果可知，岩藻黄素能够有效改善麻醉和手术引起的小鼠术后认知和记忆障碍。
实施例二：岩藻黄素通过降低氧化应激水平对抗术后认知功能障碍。
1、实验方法
抗氧化酶活性测定
抗氧化酶测定试剂盒(南京建成，南京生物技术研究所，江苏)测量氧化应激的特定标记物，包括SOD和CAT。根据酶促反应原理，加入反应试剂，并设置空白对照。SOD和CAT分别在450nm和405nm的波长下测量吸光度，根据公式计算SOD和CAT具体含量。
2、实验结果
岩藻黄素与姜黄素增加术后认知功能障碍小鼠脑内抗氧化酶含量。
检测抗氧化酶(SOD和CAT)水平，评价岩藻黄素对氧化应激变化。如图6、7所示，POCD模型组SOD和CAT水平较空白组显著降低。给药实验组和阳性对照组升高CAT和SOD水平(p<0.01，图6、7)。
实施例三：岩藻黄素通过抑制AKT以及ERK通路减少炎症因子释放。
1、实验动物：均购自浙江省动物中心，为健康的SPF级ICR雄性小鼠，月龄为14月，体重在40-45克之间。
2、实验药物：岩藻黄素分为低中高三个浓度。低浓度：120毫克与1.5毫克羧甲基纤维素钠、6微升tween-20溶于生理盐水共计6毫升；中浓度：240毫克与3毫克羧甲基纤维素钠、15微升tween-20溶于生理盐水共计6毫升；高浓度：480毫克与6毫克羧甲基纤维素钠、30微升tween-20溶于生理盐水共计6毫升，避光混匀。姜黄素480毫克与24毫克羧甲基纤维素钠溶于生理盐水共计6毫升中，避光混匀。
3、POCD动物模型：与实施例一相同。
4、实验分组
选取大小、体重相近的小鼠只，随机分为4组，每组为8只小鼠，并按照表6所示的方式分组：
表6实验分组方案
5、实验方法
5.1、蛋白质印迹实验
实验开始20天后取实施例3中各组小鼠的脑组织，每1毫克脑组织加入10微升RIPA-PIC-磷酸酶抑制剂裂解液后室温静置，1小时后，在13200rpm、4℃低温离心30分钟。取适量上清液，按4：1的量加入5倍缓冲液。混匀后，在99℃水浴加热5-10分钟使蛋白变性，完成蛋白样本制备。
在琼脂糖凝胶中加入蛋白样品后，先后调节电压至60V电泳35分钟、调节电压至80V电泳100分钟，使不同分子量的蛋白分开。之后将凝胶取出覆盖上醋酸纤维素薄膜，100V转膜90分钟，使琼脂糖凝胶内的蛋白转移到醋酸纤维素薄膜上。取出醋酸纤维素薄膜后加入5％脱脂奶粉溶液，室温封闭1小时，之后加入一抗(用5％BSA配置)孵育过夜后，用1×TBST清洗6次，每次10分钟。在加入二抗孵育1小时后用1×TBST清洗6次，每次10分钟。最后将条带加上显色液并放入曝光机中曝光。查看β-actin，AKT、磷酸化AKT及其下游蛋白GSK-3β、磷酸化gsk-3β，ERK、磷酸化ERK及其下游蛋白HO-1表达情况。
5.2、酶联免疫吸附试验(ELISA)实验
ELISA试剂盒测定脑组织中TNF-α和IL-1β含量。等量蛋白质装入所有孔中，在波长为450nm的酶标测试仪中测量光密度(OD)，与标准曲线进行比较。所有结果均与空白组景象比较。
6、实验结果
岩藻黄素通过抑制AKT以及ERK通路减少炎症因子释放。
通过蛋白质印迹实验检测小鼠脑内β-actin，AKT、磷酸化AKT及其下游蛋白GSK-3β、磷酸化GSK-3β，ERK、磷酸化ERK及其下游蛋白HO-1表达情况。结果表明，与POCD模型组相比，岩藻黄素浓度依赖性地使AKT磷酸化水平下调，GSK-3β磷酸化水平上升；ERK磷酸化水平下降，HO-1表达上升。同时在酶联免疫吸附实验中，与POCD模型组相比，岩藻黄素浓度依赖性地降低炎症因子Tnf-α和IL-β水平，说明岩藻黄素可能通过抑制AKT以及ERK通路减少炎症因子释放，用于对抗术后认知功能障碍。
以上的实施例一中，将给药方式变为静脉注射，亦具有同等水平的效果；以上实施例二中，将药物混合于流质食物中进行给药，亦具有同等水平的效果。
本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。