慢性間歇低氧對幼鼠學習記憶的影響

【摘要】目的建立慢性間歇低氧幼鼠模型,研究其空間學習記憶能力和海馬CA1區神經元超微結構的變化。方法八臂迷宮訓練成功的3～4周齡SD幼鼠40只隨機分2 周間歇低氧組( 2H) 、對照組(2C)和4周間歇低氧組(4H) 、對照組( 4C) ,建立慢性間歇低氧動物模型,間歇低氧結束后八臂迷宮測試學習記憶能力,透射電鏡觀察海馬CA1 區神經元的超微結構變化。結果間歇低氧組參考記憶錯誤[ (3. 30 ±1. 06)次、(2. 00 ±0. 67)次]、工作記憶錯誤[ (2. 30 ±0. 67)次、( 1. 00 ±0. 82)次]和總錯誤次數[ (5. 40 ±1. 78)次、(3. 00 ±0. 82)次]均高于對照組( P < 0. 05) ,且隨著間歇低氧時間的延長,這種錯誤次數增多( P < 0. 05) ;電鏡下間歇低氧組海馬CA1區神經細胞的形態、胞漿內的細胞器均有明顯變化。結論

慢性間歇低氧可引起幼鼠空間學習記憶能力下降,這可能和海馬CA1區神經元超微結構改變有關。

【關鍵詞】慢性間歇低氧; 模型; 記憶; 海馬; 超微結構

材料與方法

一、材料

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

二、方法

1. 八臂迷宮試驗:本實驗參照Zou LB 等方法進行訓練。訓練前先將幼鼠餓至原體重的85%左右,此后在訓練過程中保持該體重。然后迷宮中適應2 d,每天1次。適應時2只幼鼠同時置于迷宮中,自由活動和攝取餌15min。適應后進行2 次/d的訓練。每次訓練中,八臂中只有四臂放置了餌(分別是3, 5, 6, 8號臂) ,整個實驗過程均維持此順序。幼鼠放在迷宮中央區,用一小塑料桶蓋住, 15 s后提起塑料桶放出幼鼠,幼鼠可選擇進入任意一臂,以攝取餌。幼鼠進入有餌的臂且攝取了餌為一次正確選擇,否則為錯誤選擇。重新進入放餌臂稱為工作記憶錯誤(working memoryerror,WME) ,**次進入不放餌臂稱為參考記憶錯誤( reference memory error, RME) ,兩者之和為總記憶錯誤( totalmemory error, TE) 。連續5次訓練錯誤選擇次數為≤1次,同時WME必須為零,認為訓練成功。慢性間歇低氧對幼鼠學習記憶的影響

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

3. 動物模型建立: OSAHS 動物模型建立參照McGuireM、GozalD等方法加以改進:氣體鋼瓶、減壓閥、流量計、控制程序、繼電器、電磁閥、顯示器等組成控制系統, 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;側壁上有4個進氣的單向閥, 4個排氣的單向閥,這樣艙內壓力可以始終保持常壓。實驗過程中內置4個鼠籠,下鋪4個鋪滿草紙的托盤接排泄物,幼鼠自由活動,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,以0. 3 KP壓力通氮氣30 s,停30 s, 25L /min流量通氧氣12 s,停18 s,此為一個循環。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的氧濃度高值、低值和二氧化碳濃度,艙內氧濃度變化曲線示意圖見圖1。對照組置于同等條件下的空氣模擬對照艙,通壓縮空氣,同一單片機程序控制。

實驗過程中,各艙上面均蓋厚布,使艙內保持黑暗,模擬夜間睡眠狀態,每天出艙后幼鼠置于日光燈下,模擬白天,活動、飲食不限。試驗結束前使幼鼠保持饑餓狀態,低氧結束當日測試迷宮,整個測定過程參照物體和放食物臂同訓練過程一致。

結論

實驗中,我們對模型的心血管系統的生理指標進行了評價,發現2周和4周間歇低氧組大鼠均出現了肺動脈壓升高,與國內外類似模型相符,間接證明本模型造模成功。

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