避暗實驗與曠場實驗對老齡小鼠記憶行為的影響

摘　要: 用開場行為模型和一次性被動回避反應(yīng)模型分別對經(jīng)高壓氧處理的老齡小鼠進行自發(fā)活動和記憶保持力檢測, 并用熒光分光光度計測定腦內(nèi)脂褐素含量, 探討了高壓氧(HBO)對衰老性學(xué)習(xí)記憶障礙的作用及其與腦內(nèi)脂褐素含量的關(guān)系. 結(jié)果表明: (1)高壓氧可明顯增強老齡小鼠在新異環(huán)境中的自發(fā)活動, 顯著提高其記憶保持力; (2)高壓氧使老齡小鼠腦內(nèi)脂褐素含量明顯下降. 提示高壓氧可改善衰老性記憶障礙, 其機制可能與其降低腦內(nèi)脂褐素含量有關(guān).

關(guān)鍵詞: 高壓氧; 開場行為; 一次性被動回避反應(yīng); 脂褐素

　高壓氧(hyp e rba r ico xygen, HBO) 作為治療腦部疾病的一種非創(chuàng)傷性方法, 已廣泛應(yīng)用于腦缺血、顱腦損傷、持續(xù)性植物狀態(tài)、老年癡呆和血管性癡呆等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療, 對腦功能的恢復(fù)有良好的療效. 然而, 有關(guān)高壓氧對正常生理性衰老的作用鮮見報道. 筆者以往的實驗表明, 高壓氧可改善衰老性記憶障礙, 并能降低與學(xué)習(xí)記憶相關(guān)的主要腦區(qū)(大腦皮層、海馬、小腦、間腦)突觸體內(nèi)鈣離子水平. 考慮到腦老化的動因較多, 其中腦內(nèi)脂褐素積累是導(dǎo)致腦細胞結(jié)構(gòu)受損、功能衰退的原因之一, 因此, 筆者觀察了高壓氧對衰老性記憶障礙和腦內(nèi)脂褐素含量的影響, 探討了高壓氧對衰老性學(xué)習(xí)記憶行為的作用機制.

1　材料與方法

1. 1　實驗動物

選 用昆明品系老齡(18月齡) 小鼠, 體重(35±3) g, 雌雄兼用, 由南京中醫(yī)學(xué)院動物中心提供.

1. 2　高壓氧處理

小鼠隨機分為常壓氧組(0. 10M P a)、高壓氧組(0. 25M P a)和對照組. 試驗組動物進入自制動

物加壓氧艙內(nèi), 先用醫(yī)用純氧充分洗艙10m in, 高壓氧組逐漸加壓至0. 25 M P a, 高壓下停留60m in, 之后以20m in勻速減至常壓; 常壓氧組則在常壓(0. 10M P a)下吸純氧60m in. 每天處理1h,共2周. 對照組小鼠常規(guī)飼養(yǎng).

1. 3　行為測試

(1)開場實驗，曠場實驗

觀察　最后一次高壓氧處理后的第2天進行. 開場環(huán)境底面劃分為許多格,儀器型號為XR-XZ301， 記錄小鼠3m in內(nèi)由底面中心開始跑動所穿越的格數(shù)(同時記錄第1m in內(nèi)的跑動格數(shù))、后腿站立(包括扶壁站立和自由站立)次數(shù)、理毛次數(shù)和糞便粒數(shù). 比較高壓氧試驗組與對照組小鼠在新異環(huán)境中自發(fā)行為表現(xiàn)的差異.

(2)一次性被動回避反應(yīng)，避暗實驗

　此模型用以測試小鼠的記憶保持力. 根據(jù)小鼠趨暗習(xí)性, 記錄其進入暗箱前在通道上停留的時間, 即步入潛伏期(step2th ro ugh la tency, STL); 動物進入暗箱受到電擊(0. 3mA, 50 H z, 5 s)后24h再測STL. STL越長, 表明小鼠對電擊的記憶保持越好. 檢測時間以300s為限.

1. 4　腦組織脂褐素含量測定

行為檢測后將小鼠斷頭取全腦, 加去離子水,用T ef lo n玻璃勻漿器進行勻漿, 加入氯仿2甲醇(2∶1)溶液充分振蕩, 1 500 röm in離心10m in,取下層有機相, 用R F2540型熒光光度計測其熒光強度(發(fā)射波長435nm, 激發(fā)波長365nm), 以1m göL硫酸奎寧為標準物, 計算每克鮮腦組織的脂褐素含量.

1. 5　統(tǒng)計學(xué)處理

開場行為和脂褐素含量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計學(xué)處理,用組間t 檢驗; 一次性被動回避反應(yīng)采用M ann2

W h itney非參數(shù)檢驗.上海欣軟避暗實驗與曠場實驗對老齡小鼠記憶行為的影響

2　結(jié)　果

2. 1　高壓氧對小鼠開場行為的影響

結(jié)果如表1. 與對照組相比, 高壓氧使老齡小鼠在開場環(huán)境中的跑動格數(shù)增多, 特別是在第1m in的跑動格數(shù)明顯多于對照組(P< 0. 01), 后腿站立次數(shù)顯著增加(P< 0. 001). 說明高壓氧可提高老齡小鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性, 使其在新異環(huán)境中的自發(fā)活動和探究行為明顯增多.

2. 2　高壓氧對小鼠一次性被動回避反應(yīng)行為的影響

表2數(shù)據(jù)表明, 高壓氧對老齡小鼠電擊前的步入潛伏期(STL)沒有顯著影響, 但卻使電擊后24h的STL 明顯延長, 與對照組相比, 差異顯著(分別為P< 0. 05和P< 0. 01). 說明高壓氧能明顯改善老齡小鼠的記憶保持能力.上海欣軟避暗實驗與曠場實驗對老齡小鼠記憶行為的影響

3　討　論

在動物的衰老過程中, 神經(jīng)系統(tǒng)特別是大腦的結(jié)構(gòu), 隨年齡的增長發(fā)生衰老性變化, 腦內(nèi)脂褐素積累即是其重要的形態(tài)學(xué)指標之一. 脂褐素主要積累在大腦皮層和海馬部位. 以往的研究表明,老齡小鼠學(xué)習(xí)記憶功能的減退與腦內(nèi)脂褐素含量的升高有關(guān). 脂褐素積累過多, 可破壞磷脂膜結(jié)構(gòu), 導(dǎo)致線粒體和粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)減少以及空泡形成等亞細胞結(jié)構(gòu)的變化, 并使神經(jīng)元數(shù)目減少, 從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)記憶功能的減退.高壓氧可大幅度提高血中物理溶解氧量和血

氧張力, 提高腦細胞供氧量, 使有氧代謝旺盛, 改善腦細胞代謝及營養(yǎng), 促進腦細胞分裂增生, 有利于腦損傷的修復(fù); 同時, 高壓氧使顱內(nèi)動脈收縮,血管阻力增加, 血流量減少, 顱內(nèi)壓下降. 因此,高壓氧治療已作為腦復(fù)蘇的重要急救手段之一,治療的加壓范圍多在0. 15M P a～0. 25M P a.

本實驗對老齡小鼠進行高壓氧處理后, 發(fā)現(xiàn)經(jīng)0. 10M P a和0. 25M P a處理的老齡小鼠在新異環(huán)境中的自發(fā)活動明顯增多, 記憶保持力均顯著提高. 與此相對應(yīng), 高壓氧處理后的老齡小鼠腦內(nèi)脂褐素含量明顯下降, 提示高壓氧改善衰老性記憶障礙的機制可能與其降低腦內(nèi)脂褐素含量有關(guān).有研究表明, 動物在衰老過程中腦內(nèi)脂褐素積累與體內(nèi)自由基代謝發(fā)生混亂有關(guān). 衰老過程中產(chǎn)生的大量自由基超過機體的清除能力, 引發(fā)脂質(zhì)過氧化作用的鏈式反應(yīng), 導(dǎo)致細胞膜損傷,同時, 過氧化脂質(zhì)(L PO)的分解終產(chǎn)物(如M DA)可與DN A、RN A、蛋白質(zhì)和磷脂等有關(guān)物質(zhì)結(jié)合使膜成分改變, 功能障礙, 促進機體衰老過程. 脂質(zhì)過氧化的代謝終產(chǎn)物還可引起精神行為改變,并通過交聯(lián)、結(jié)合形成脂褐素, 引起神經(jīng)系統(tǒng)的功能障礙. 而高壓氧能增加體內(nèi)自由基清除劑——超氧化物歧化酶(SOD)的活性, 抑制脂質(zhì)過氧化過程, 阻斷自由基連鎖反應(yīng). 因此, 推測高壓氧改善老齡動物學(xué)習(xí)記憶功能的機制可能與此有關(guān), 并由此抑制腦內(nèi)脂褐素的積累, 使腦組織的損傷終止并逐漸修復(fù), 從而改善腦的記憶功能.上海欣軟避暗實驗與曠場實驗對老齡小鼠記憶行為的影響