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复方地黄对AD大鼠学习记忆及海马CA1区神经元突触超微结构改变的实验研究

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摘 要:目的:探讨“益肾健脾、祛痰清瘀”法应用复方地黄对老年性痴呆(ad)模型大鼠行为学的改善作用及对AD大鼠海马ca1神经元突触超微结构变的影响。方法:在腹腔注射D-半乳糖造成大鼠衰老的基础上。海马注射喹啉酸(QA)造成拟老年性痴呆学习记忆损害模型,灌胃复方地黄水溶液,观察Morris水迷宫检测大鼠学习记忆水平及突触超微结构的变化。结果:大鼠跳台筛选模型,统计复方地黄对老年性痴呆大鼠学习记忆和海马神经元突触超微结构的影响。结论:复方地黄可明显提高和增强AD老大鼠学习记忆水平,保护神经元突触超微结构。

关键词:阿尔次海默病;复方地黄;学习记忆;突触

中图分类号:R285.5 文献标识码:A 文章编号:1673-7717(2007)07-1482-02

随着社会人口老龄化,老年性痴呆(Alzheimer's dis-ease,AD)的患病率逐年增高。探寻老年性痴呆发生的确切病理机制及有效防治药物,成为整个医学界的重要课题。中医中药强调整体统一和平衡,AD是一种多因素相关的复杂病症,它是一种以临床和病理神经退行性变为特征的神经病,海马神经元突触超微结构的改变是老年性痴呆学习记忆能力减退的一个重要原因,为此,本实验从观察复方地黄对衰老大鼠学习过程及记忆效果的影响和突触超微结构改变人手,探讨复方地黄对老年性痴呆大鼠的防治作用,为临床治疗AD提供理论依据。

1 材料和方法

1.1分组与造模取雄性Wistar大鼠55只,按体重均衡随机分4组,分别为空白组、模型组、保护组、治疗组。空白组10只动物,其余组均为15只。除空白组外。其余各组均给予D-半乳糖50mg/(kg・d)腹腔注射,连续8周。行为学测试后,除空白组外均行脑内注射,脑立体定位仪下于前囟AP0.2mm、ML2.5mm、DV7.5mm,注射1μL液体(喹啉酸QA:浓度75nmol/μL Sigma公司提供)于海马CA1区,垂直进针,注射5min,留针5min。保护组在腹腔注射同时给复方地黄,术后3周,行为学测试成功后用药治疗。治疗组每天给予复方地黄液(齐齐哈尔医学院药物研究所提供)灌胃2mL/只,含药量50%,空白组、模型组常水2mL/只灌胃。连续给药9周(包括行为学测试的1周)。

1.2 Morris水迷宫检测大鼠学习记忆行为用药8周后。将每只大鼠头颈部毛发用普通染发剂涂黑,进行定位航行实验,连续5天,以第4天的潜伏期(SPL,大鼠从入水点开始找到平台的时间)、诱导次数(大鼠若2min内找不到安全平台,则由实验者将其放回安全平台)、运动路径等指标,作为定位航行学习成绩。第7天进行空间探索实验(即除去安全平台观察大鼠2min内在平台象限的游泳路程与总路程之比)以检测大鼠空间记忆能力。每次均4组平行进行。

1.3电镜标本制备1%戊巴比妥钠腹腔注射麻醉大鼠。剖开动物腹腔暴露心脏,在心尖部用12号针头从左心室剪开小口处穿入主动脉,同时右心耳剪小口放血,生理盐水冲洗,然后4%多聚甲醛加2.5%戊二醛灌注固定。断头取脑,制成超薄切片。透射电镜观察摄片(哈尔滨医科大学)。

1.4统计学处理所有数据均以x±s表示,用统计软件SPSS10.0处理,进行方差分析和成组t检验,显著水平a=0.05。

2 结 果

2.1 复方地黄对AD大鼠学习记忆过程的影响(定位航行试验)成组t检验结果见表1。治疗组比模型组潜伏期减少,航行路径缩短,诱导次数减少,诱导百分比降低(χ2检验。P<0.05)。

2.2 复方地黄对AD大鼠记忆强度的影响(空间探索试验)成组t检验结果见表2。模型组大鼠游泳路线各象限几乎平均,仍较盲目搜索安全平台,只是偶尔跨越安全平台位置;治疗组大鼠有较明确的搜索目的,游泳路线主要集中在安全平台象限,跨越安全平台位置次数明显多于模型组。

2.3 AD大鼠海马CA1区神经元突触超微结构改变,见表3。

3 讨 论

D-半乳糖拟衰老模型可以成功地观察到类似衰老的多个组织器官功能变化,被公认是当前衰老的较好的模型。喹啉酸(Quinolinic acid,QA),为谷氨酸(Giu)类似物,是脑内潜在的内源性毒素。海马是对QA神经毒性最敏感脑区,过量的QA激活其CA1区的N-甲基-D天门冬氨酸(NMDA)受体,不仅兴奋神经细胞使突触后去极化,同时又可刺激Glu的释放,形成恶性循环。Glu受体具有不易脱敏的性质,大量的Glu往往引起细胞去极化和过度兴奋。NMDA受体激活不仅引起Na+内流,而且引起Ca2+内流,Na+内流可致细胞肿胀,引起细胞急性坏死,Ca2+在细胞内积聚可激活磷脂酶和蛋白酶,使神经元趋于改变。因海马CA1大量Glu能神经元肿胀坏死,NMDA受体破坏。加之M受体结合位点Rc下调,故表现类痴呆的学习记忆障碍。本研究将两者结合起来,造成了一种较好的AD模型。

Morris水迷宫(MWM)实验分两个步骤,先是定位航行实验,测量大鼠获得经验(学习)的能力,以潜伏期及诱导次数表示,第二是空间探索实验,测量大鼠保存经验(记忆)的能力,以跨平台次数及平台象限游泳路程与总路程比表示。本研究模型组大鼠表现为整个定位航行实验的动态曲线一直处于高水平,提示其不能通过训练获得有效的经验,失去学习能力。而其他各组学习能力有不同程度改善。在空间探索实验中,记忆能力正常或接近正常的大鼠其游泳轨迹主要分布于平台所在的象限,且多次跨过平台位置。而记忆减退(脑衰老)大鼠由于空间记忆的减退,对平台位置不能产生记忆,仍盲目寻找逃生途径,故其游泳轨迹分布于无平台外环(各象限平均)。实验显示模型组大鼠空间定位记忆能力受到损害,各治疗组空间定位记忆能力较模型组大鼠有明显改善。证明复方地黄对AD衰老大鼠有一定的治疗作用。

老年性痴呆突触数密度下降以及突触传递效能降低,同时突触结构参数也发生改变,突触界面曲率和间隙宽度加大,在突触结构参数中,PSD是位于突触活动区突触后膜下方与胞浆相连的一层致密物质,环境因素的刺激,如药物、训练等可引起脑部不同区域的PSD厚度的变化.带有突触后膜PSD的组分包括离子通道和受体等。Ziff认为PSD在突触后的发育及功能活动依赖区的可塑性(包括LTP和LPD)中都有重要意义。活动区长度也即PSD的长度,一定程度上代表了突触后致密物的多少。突触界面曲率近年来受到重视,曲率的增加可扩大突触,使递质能更有效作用于靶受体,提高信息传递的有效性。因此,有人提出突触界面曲率在脑的高级活动中有重要意义。突触间隙宽度的增大,可使递质到达突触后膜的时间延长,并增加递质失活的机会,从而影响神经元突触的功能。

中医学认为AD是以智能低下、记忆、理解、判断力明显减退、精神呆滞、反应迟钝、寡吉善忘、甚至生活不能自理等为主要临床表现的一种神智异候群。笔者认为该病的病机为:肾虚不能生髓充脑是AD形成的根本原因。复方地黄制剂以熟地黄、龟板为君,滋补肾阴,肾主骨生髓充脑;用人参、山茱萸、山药、何首乌为臣,以补脾气益肾精,君臣共济,气阴两生;用茯苓、泽泻、牡丹皮、丹参为佐,以清除痰瘀,调和五脏气血,不使滋补太过;用石菖蒲、远志为使,以引药入清窍,充脑按神。

实验表明,复方地黄制剂可以改善老年性痴呆大鼠的学习记忆能力,改变突触间隙宽度和突触截面曲率,增加厚度和活动区长度。