脑苷肌肽对穹窿海马伞横断痴呆鼠学习记忆影响

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脑苷肌肽对穹窿海马伞横断痴呆鼠学习记忆影响[摘　要]　目的探讨脑苷肌肽是否有益于阿尔茨海默病的治疗及可能的机理。方法横断穹窿海马伞制作痴呆模型，术后皮下注射脑苷肌肽0.4ml／(kg・d)连用15d。水迷宫试验检测大鼠空间探索和记忆能力。检测大鼠基底前脑胆碱能神经元和海马胆碱能神经纤维。结果痴呆模型组与正常组相比，平均逃避潜伏期和原平台象限的游泳距离占总游泳距离的百分比均明显减少，基底前脑胆碱能神经元和海马胆碱能神经纤维明显减少；治疗组与痴呆组相比，平均逃避潜伏期和原平台象限的游泳距离占总游泳距离的百分比均显著上升，基底前脑胆碱能神经元和海马胆碱能神经纤维显著增加。结论脑苷肌肽明显改善横断穹窿海马伞所致痴呆模型空间探索和记忆能力，其作用通过减少基底前脑胆碱能神经元的丢失和增加海马胆碱能纤维而实现。[关键词]　神经节苷脂；阿尔茨海默病；学习；记忆阿尔茨海默病(Alzheimersdisease，AD)是一种进行性神经退行性疾病，老年发病率高，临床主要表现为记忆力减退，定向障碍和判断推理能力受损等。脑苷肌肽含有多种神经节苷脂(MonesialotetrahexosyI8 ganglioside，GM)，GM是位于细胞膜表面的一组含唾液酸的糖鞘脂，可促进损伤后神经结构的修复，改善中枢神经系统受损的功能。本实验采用切断穹窿海马伞制作AD模型，观察脑苷肌肽对AD模型大鼠学习和认知能力的治疗作用，探讨脑苷肌肽对学习和认知影响的可能机制。1　材料与方法1.1　药品与动物脑苷肌肽购于威威润生有限公司，胆碱乙酰转移酶(chAT)抗体、乙酰硫代胆碱、ABC试剂盒均购于Sigma公司。健康4个月龄雄性sD大鼠共30只，体质量200～250g不等，由辽宁医学院提供。1.2　实验动物分组及模型制作将大鼠随机分为3组：①AD模型组(12只)：1％戊巴比妥钠(40m#kg)腹腔麻醉下，俯卧固定于立体定位仪上。参照Paxino和Waston大鼠大脑定位图谱，以前囟为0点，选出进刀坐标：前后(AP)为1.8mm，外侧(L)为2.5mm，腹侧(V)为5.5mm。开颅后，用自制双刃刀片(宽1.0mm)按照上述坐标缓慢插入脑组织，上下移动10次，然后向中线移动1.0mm，再上下移动10次，依次横向切断双侧穹窿海马伞。②治疗组(12只)：术后皮下注射脑苷肌肽0.4ml／(kg・d)，连用15d。③正常对照组(6只)：皮下注射同等体积的生理盐水。1.3　Moms水迷宫实验1.3.1　定位航行试验(Place8 navigation)实验前1天，让大鼠在水池自由游泳2min，熟悉水迷宫环境。第2天开始正式训练，历时5d，每天分上、下午2个时段，每段时间训练4次，分别从水池的东、南、西、北四点入水，观察并记录大鼠找到平台并爬上平台所需时间，即逃避潜伏期(Escapelatch-cy)。如大鼠在2min内找不到平台，则由实验者将其引向平台，其潜伏期位120sec。每次训练间隔位30～60see。1.3.2　空间探索试验(spatialprobetest)于实验第5天，撤走平台，任选一个人水点，将大鼠放入水中，通过录象机记录大鼠在2min内的游泳轨迹，并计算大鼠在原平台象限的游泳距离占总游泳距离的百分比，以此作为判断大鼠的记忆力。1.4　形态学观察及分析1.4.1　组织切片制备于水迷宫测试结束后第2天将动物处死，经左心室升主动脉插管，生理盐水冲洗，4％多聚甲醛(4℃)灌注固定30～45min。开颅取脑，以同样的固定液固定16～24h，入30％蔗糖缓冲液24h，半导体冰冻切片机上进行连续切片，片厚40μm，取基底前脑和海马出现被侧连接的切片2套，分别用于ChAT和乙酰胆碱酯酶(AchE)染色。1.4.2　ChAT免疫组化反应参照c.Zimmer和Kalman的染色过程，用ABC法染色，程序为：切片以0.01M8 PBS(pH7.4)洗后加入含O.3％Tritonx-100的1％牛血清白蛋白中30rain；切片入ChAT单克隆抗体(1：500)室温1h，然后转入4℃冰箱过夜；次日先以0.01MPBS洗3x10min，再人生物素结合的IgG(1：200)，37℃温箱孵育2h；0.01MPBS洗3×10min后人生物素一卵蛋白一辣根过氧化物复合物(1：200)，37℃温箱孵育2h；0.01MPBS洗3×10min，入含O.01％过氧化氢、O.05％氨基联苯胺混合液中显色5～10min；PBS洗后风干、脱水、透明、中性树胶封片。1.4.3　AchE组织化学反应采用Hedreen等推荐的AchE组织化学方法。切片经0.1M醋酸缓冲液(pH6.0)冲洗2次入碘化乙酰硫代胆碱孵育，室温60min；0.1M醋酸缓冲液冲洗5次，lmin／次；入1％硫化胺反应1min；0.1M硝酸钠冲洗5次，贴片、风干、脱水、透明、中性树胶封片。1.5　数据获取与统计分析1.5.1　ChAT阳性细胞的分析光镜下(物镜10×)选取每只大鼠基底前脑含有典型内侧隔核和斜角带核垂直支切片6张，记录ChAT阳性细胞数，并计算损伤侧占正常侧细胞数百分比。用Student-NewmanKaels方法进行统计分析。1.5.2　AchE阳性纤维数的分析光镜下(物镜40×)选取每只大鼠含典型背侧海马的AchE阳性切片6张，通过镜内测试方格(O.018 mm(H2))选取每张切片CAl区辐射层和齿状回分子层各3个视野，记录损伤侧及正常侧阳性纤维与测试格线交叉点数，计算损伤侧AchE阳性纤维占正常侧百分比，用相同方法进行统计学分析。2　结果2.1　学习和认知能力检测2.1.1　定位航行试验正常对照组、AD模型组和治疗组大鼠平均逃避潜伏期比较见图1。正常对照组平均逃避潜伏期(26.52±2.45)sec。AD模型组为(65.47±2.88)sec，治疗组为(30.59±3.12)sec，AD模型组与正常对照组比较差异有统计学意义(P0.05)。2.1.2　空间探索试验正常对照组、AD模型组和治疗组大鼠平台象限游泳距离占总距离百分比见图2。正常对照组大鼠平台象限游泳距离占总距离为36％，AD模型组为21％，治疗组为34％，AD模型组与正常对照组比较有统计学意义(P0.05)。2.2　基底前脑胆碱能神经元和海马胆碱能纤维的改变8 2.2.1　内侧隔核核斜角带垂直支ChAT阳性细胞的改变正常对照组、AD模型组和治疗组ChAT阳性细胞的变化见图3。AD模型组内侧隔核核斜角带垂直支ChAT阳性细胞有不同程度的减少，其中内侧隔核阳性细胞减少程度大于斜角带垂直支，内侧隔核存活的ChAT阳性细胞仅占正常组的34％，与正常组比较具有统计学意义(P<0.01)。治疗组ChAT阳性细胞上升到81％，与AD模型组比明显增加，具有统计学意义(P<0.01)。斜角带垂直支ChAT阳性细胞丢失的程度较内侧隔核轻，存活的阳性细胞占正常组的56％，与正常组比较具有统计学意义(P<0.01)。治疗组ChAT阳性细胞上升到80％，与AD模型组比明显增加，具有统计学意义(P<0.01)。2.2.2　海马CAl区和齿状回AchE阳性纤维变化正常对照组、AD模型组和治疗组AchE阳性纤维的变化见图4。AD模型组CAl区和齿状回AchE阳性纤维大幅度减少。CAl区辐射层和齿状回分子层的AchE阳性纤维分别为正常组的4％和5％。治疗组上述2个区域AchE阳性纤维大幅度增加，分别为32％和58％，与AD模型组比具有统计学意义(P<0.01)。3讨论8 Morris水迷宫因其突出的优点而广泛地用于检测动物的记忆能力。本实验结果显示：切断穹窿海马伞，大鼠寻找平台的平均潜伏期明显延长，平台象限游泳距离占总距离百分比明显减少，说明离断穹窿海马伞使大鼠以空间定向力、定位能力及探索策略为主要内容的记忆能力受到损害。记忆是复杂的生理过程，在多种记忆系统中不同的记忆系统有着不同的机能定位、神经环路递质系统和分子生物学机制。大量研究显示，老年动物和AD患者学习和记忆的减退与基底前脑胆碱能神经元丢失、海马和皮质胆碱能纤维减少及ChAT合成下降相关。胆碱能神经元和纤维减少与学习障碍程度成正比。从实验的结果中可以看到，AD模型组大鼠基底前脑胆碱能神经元、海马CAl区和齿状回胆碱能纤维明显减少，因此我们认为切断穹窿海马伞所致大鼠基底前脑胆碱能神经元的丢失和投射到海马胆碱能纤维大量减少，是导致大鼠空间记忆能力下降的主要原因。Jeltsch等实验也表明切断双侧穹窿海马伞导致实验动物空间定向和记忆障碍及胆碱能神经元的丢失。脑苷肌肽含有多种神经节苷脂，其中主要含有GM。GM(M1)，是哺乳动物细胞膜的组成部分，在中枢神经系统中含量尤为丰富，主要位于髓鞘、神经元细胞膜和突触。GM(M1)分子中含有糖基和唾液酸，呈水溶性；又因含有鞘氨醇和脂肪酸，故又呈脂溶性。在中枢神经系统受损后，内源性的GM(M1)不足，外源性的GM(M1)进入血液后，与脂蛋白结合，可通过血脑屏障，嵌合于神经细胞膜中而发挥药效。在正常发育过程中，GM(M1)可能参与神经元的生长、分化和表型的表达，以及细胞的迁移和神经生长锥的定向延伸。在病理过程中，如创伤、缺血缺氧，补充一定量的GMl可防止损伤造成的神经元调亡，增强突触的可塑型，改善学习和记忆；可促进损伤后神经元轴突侧支修复；加强神经营养因子作用，促进神经细胞的生长。8 本实验脑苷肌肽治疗组，大鼠寻找平台潜伏期明显缩短，基本接近正常对照组，平台象限游泳距离占总距离百分比也与正常组基本相同；以上结果说明脑苷肌肽能够改善穹窿海马伞横断所导致的学习记忆障碍。脑苷肌肽治疗组基底前脑胆碱能神经元的和海马胆碱能纤维数目与AD组比明显增加，考虑与GM(M1)防止损伤造成的神经元调亡和促进损伤后神经元轴突侧支修复有关，证实脑苷肌肽是通过稳定胆碱能神经元和神经纤维来改善学习和记忆障碍。8