慢性間歇低氧對(duì)幼鼠學(xué)習(xí)記憶的影響

【摘要】目的建立慢性間歇低氧幼鼠模型,研究其空間學(xué)習(xí)記憶能力和海馬CA1區(qū)神經(jīng)元超微結(jié)構(gòu)的變化。方法八臂迷宮訓(xùn)練成功的3～4周齡SD幼鼠40只隨機(jī)分2 周間歇低氧組( 2H) 、對(duì)照組(2C)和4周間歇低氧組(4H) 、對(duì)照組( 4C) ,建立慢性間歇低氧動(dòng)物模型,間歇低氧結(jié)束后八臂迷宮測試學(xué)習(xí)記憶能力,透射電鏡觀察海馬CA1 區(qū)神經(jīng)元的超微結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果間歇低氧組參考記憶錯(cuò)誤[ (3. 30 ±1. 06)次、(2. 00 ±0. 67)次]、工作記憶錯(cuò)誤[ (2. 30 ±0. 67)次、( 1. 00 ±0. 82)次]和總錯(cuò)誤次數(shù)[ (5. 40 ±1. 78)次、(3. 00 ±0. 82)次]均高于對(duì)照組( P < 0. 05) ,且隨著間歇低氧時(shí)間的延長,這種錯(cuò)誤次數(shù)增多( P < 0. 05) ;電鏡下間歇低氧組海馬CA1區(qū)神經(jīng)細(xì)胞的形態(tài)、胞漿內(nèi)的細(xì)胞器均有明顯變化。結(jié)論

慢性間歇低氧可引起幼鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力下降,這可能和海馬CA1區(qū)神經(jīng)元超微結(jié)構(gòu)改變有關(guān)。

【關(guān)鍵詞】慢性間歇低氧; 模型; 記憶; 海馬; 超微結(jié)構(gòu)

材料與方法

一、材料

取體質(zhì)量為80～100 g健康雄性SPF級(jí)SD ( Sp ra2gue Dawley)幼鼠(3～4周齡) 50只,由溫州醫(yī)學(xué)院試驗(yàn)動(dòng)物中心提供,合格證號(hào): [ SYXK(浙) 200520061 ];CYES2Ⅱ型氧、二氧化碳?xì)怏w測定儀(上海嘉定學(xué)聯(lián)儀表廠) ; POWERLAB /8SP生理信號(hào)采集分析系統(tǒng)(澳大利亞AD Instruments公司) ;間歇低氧大鼠不銹鋼飼養(yǎng)艙和空氣模擬對(duì)照艙自制;空氣壓縮泵;電磁閥;單片機(jī);醫(yī)用壓縮氧氣(濃度> 99. 5%)和壓縮高純度氮?dú)?/span>(濃度> 99. 99% ) , 由溫州市醫(yī)用氧廠提供;LKB2088型超薄切片機(jī); H27500型透射電鏡;八臂迷宮(溫州醫(yī)學(xué)院附屬二院麻醉科) ;迷宮用飼餌(浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院腦與智能研究中心) 。

二、方法

1. 八臂迷宮試驗(yàn):本實(shí)驗(yàn)參照Zou LB 等方法進(jìn)行訓(xùn)練。訓(xùn)練前先將幼鼠餓至原體重的85%左右,此后在訓(xùn)練過程中保持該體重。然后迷宮中適應(yīng)2 d,每天1次。適應(yīng)時(shí)2只幼鼠同時(shí)置于迷宮中,自由活動(dòng)和攝取餌15min。適應(yīng)后進(jìn)行2 次/d的訓(xùn)練。每次訓(xùn)練中,八臂中只有四臂放置了餌(分別是3, 5, 6, 8號(hào)臂) ,整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程均維持此順序。幼鼠放在迷宮中央?yún)^(qū),用一小塑料桶蓋住, 15 s后提起塑料桶放出幼鼠,幼鼠可選擇進(jìn)入任意一臂,以攝取餌。幼鼠進(jìn)入有餌的臂且攝取了餌為一次正確選擇,否則為錯(cuò)誤選擇。重新進(jìn)入放餌臂稱為工作記憶錯(cuò)誤(working memoryerror,WME) ,**次進(jìn)入不放餌臂稱為參考記憶錯(cuò)誤( reference memory error, RME) ,兩者之和為總記憶錯(cuò)誤( totalmemory error, TE) 。連續(xù)5次訓(xùn)練錯(cuò)誤選擇次數(shù)為≤1次,同時(shí)WME必須為零,認(rèn)為訓(xùn)練成功。慢性間歇低氧對(duì)幼鼠學(xué)習(xí)記憶的影響

2. 分組:取迷宮訓(xùn)練成功幼鼠40只,隨機(jī)分為2周低氧組(2H) 、4周低氧組( 4H) 、2周對(duì)照組( 2C) 、4周對(duì)照組(4C) ,每組各10只。

3. 動(dòng)物模型建立: OSAHS 動(dòng)物模型建立參照McGuireM、GozalD等方法加以改進(jìn):氣體鋼瓶、減壓閥、流量計(jì)、控制程序、繼電器、電磁閥、顯示器等組成控制系統(tǒng), 自制間歇低氧艙主體由不銹鋼制成,125 cm ×48 cm ×24 cm大小,艙蓋中間部分為玻璃,方便觀察;側(cè)壁上有4個(gè)進(jìn)氣的單向閥, 4個(gè)排氣的單向閥,這樣艙內(nèi)壓力可以始終保持常壓。實(shí)驗(yàn)過程中內(nèi)置4個(gè)鼠籠,下鋪4個(gè)鋪滿草紙的托盤接排泄物,幼鼠自由活動(dòng),不限飲食。

不同氣源有不同的通氣管道,均由程序控制的電磁閥開關(guān),以0. 3 KP壓力通氮?dú)?/span>30 s,停30 s, 25L /min流量通氧氣12 s,停18 s,此為一個(gè)循環(huán)。每天7. 5 h(8: 50～16: 20) 。在停止通氣階段由連接的測氧儀分別測間歇低氧艙內(nèi)的氧濃度高值、低值和二氧化碳濃度,艙內(nèi)氧濃度變化曲線示意圖見圖1。對(duì)照組置于同等條件下的空氣模擬對(duì)照艙,通壓縮空氣,同一單片機(jī)程序控制。

實(shí)驗(yàn)過程中,各艙上面均蓋厚布,使艙內(nèi)保持黑暗,模擬夜間睡眠狀態(tài),每天出艙后幼鼠置于日光燈下,模擬白天,活動(dòng)、飲食不限。試驗(yàn)結(jié)束前使幼鼠保持饑餓狀態(tài),低氧結(jié)束當(dāng)日測試迷宮,整個(gè)測定過程參照物體和放食物臂同訓(xùn)練過程一致。

結(jié)論

實(shí)驗(yàn)中,我們對(duì)模型的心血管系統(tǒng)的生理指標(biāo)進(jìn)行了評(píng)價(jià),發(fā)現(xiàn)2周和4周間歇低氧組大鼠均出現(xiàn)了肺動(dòng)脈壓升高,與國內(nèi)外類似模型相符,間接證明本模型造模成功。

放射狀八臂迷宮(四臂放食物)是一種經(jīng)典的測定動(dòng)物空間記憶的方法, 它可以同時(shí)檢測動(dòng)物的參照記憶和工作記憶 ,動(dòng)物通過觀察周圍固定的參照物來學(xué)習(xí)和記憶自身與餌(置于迷宮臂末端的白色小食丸) 的相對(duì)位置。在本實(shí)驗(yàn)條件下, 2H和4H組的幼鼠在放射狀八臂迷宮的錯(cuò)誤選擇次數(shù)(包括RME、WME和TE)分別高于2C和4C組,證實(shí)間歇低氧能夠造成幼鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力(包括工作記憶和參考記憶)的損害。此外,本實(shí)驗(yàn)還顯示4H組RME、WME和TE要高于2H組,而4C與2C組之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,說明這種空間學(xué)習(xí)記憶能力障礙隨著間歇低氧時(shí)間的延長而加重。