避暗实验与旷场实验对老龄小鼠记忆行为的影响
摘 要: 用开场行为模型和一次性被动回避反应模型分别对经高压氧处理的老龄小鼠进行自发活动和记忆保持力检测, 并用荧光分光光度计测定脑内脂褐素含量, 探讨了高压氧(HBO)对衰老性学习记忆障碍的作用及其与脑内脂褐素含量的关系. 结果表明: (1)高压氧可明显增强老龄小鼠在新异环境中的自发活动, 显著提高其记忆保持力; (2)高压氧使老龄小鼠脑内脂褐素含量明显下降. 提示高压氧可改善衰老性记忆障碍, 其机制可能与其降低脑内脂褐素含量有关.
关键词: 高压氧; 开场行为; 一次性被动回避反应; 脂褐素
高压氧(hyp e rba r ico xygen, HBO) 作为治疗脑部疾病的一种非创伤性方法, 已广泛应用于脑缺血、颅脑损伤、持续性植物状态、老年痴呆和血管性痴呆等神经系统疾病的治疗, 对脑功能的恢复有良好的疗效. 然而, 有关高压氧对正常生理性衰老的作用鲜见报道. 笔者以往的实验表明, 高压氧可改善衰老性记忆障碍, 并能降低与学习记忆相关的主要脑区(大脑皮层、海马、小脑、间脑)突触体内钙离子水平. 考虑到脑老化的动因较多, 其中脑内脂褐素积累是导致脑细胞结构受损、功能衰退的原因之一, 因此, 笔者观察了高压氧对衰老性记忆障碍和脑内脂褐素含量的影响, 探讨了高压氧对衰老性学习记忆行为的作用机制.
1 材料与方法
1. 1 实验动物
选 用昆明品系老龄(18月龄) 小鼠, 体重(35±3) g, 雌雄兼用, 由南京中医学院动物中心提供.
1. 2 高压氧处理
小鼠随机分为常压氧组(0. 10M P a)、高压氧组(0. 25M P a)和对照组. 试验组动物进入自制动
物加压氧舱内, 先用医用纯氧充分洗舱10m in, 高压氧组逐渐加压至0. 25 M P a, 高压下停留60m in, 之后以20m in匀速减至常压; 常压氧组则在常压(0. 10M P a)下吸纯氧60m in. 每天处理1h,共2周. 对照组小鼠常规饲养.
1. 3 行为测试
(1)开场实验，旷场实验
观察 最后一次高压氧处理后的第2天进行. 开场环境底面划分为许多格,仪器型号为XR-XZ301， 记录小鼠3m in内由底面中心开始跑动所穿越的格数(同时记录第1m in内的跑动格数)、后腿站立(包括扶壁站立和自由站立)次数、理毛次数和粪便粒数. 比较高压氧试验组与对照组小鼠在新异环境中自发行为表现的差异.
(2)一次性被动回避反应，避暗实验
此模型用以测试小鼠的记忆保持力. 根据小鼠趋暗习性, 记录其进入暗箱前在通道上停留的时间, 即步入潜伏期(step2th ro ugh la tency, STL); 动物进入暗箱受到电击(0. 3mA, 50 H z, 5 s)后24h再测STL. STL越长, 表明小鼠对电击的记忆保持越好. 检测时间以300s为限.
1. 4 脑组织脂褐素含量测定
行为检测后将小鼠断头取全脑, 加去离子水,用T ef lo n玻璃匀浆器进行匀浆, 加入氯仿2甲醇(2∶1)溶液充分振荡, 1 500 röm in离心10m in,取下层有机相, 用R F2540型荧光光度计测其荧光强度(发射波长435nm, 激发波长365nm), 以1m göL硫酸奎宁为标准物, 计算每克鲜脑组织的脂褐素含量.
1. 5 统计学处理
开场行为和脂褐素含量数据的统计学处理,用组间t 检验; 一次性被动回避反应采用M ann2
W h itney非参数检验.上海欣软避暗实验与旷场实验对老龄小鼠记忆行为的影响
2 结 果
2. 1 高压氧对小鼠开场行为的影响
结果如表1. 与对照组相比, 高压氧使老龄小鼠在开场环境中的跑动格数增多, 特别是在第1m in的跑动格数明显多于对照组(P< 0. 01), 后腿站立次数显著增加(P< 0. 001). 说明高压氧可提高老龄小鼠中枢神经系统的兴奋性, 使其在新异环境中的自发活动和探究行为明显增多.
2. 2 高压氧对小鼠一次性被动回避反应行为的影响
表2数据表明, 高压氧对老龄小鼠电击前的步入潜伏期(STL)没有显著影响, 但却使电击后24h的STL 明显延长, 与对照组相比, 差异显著(分别为P< 0. 05和P< 0. 01). 说明高压氧能明显改善老龄小鼠的记忆保持能力.上海欣软避暗实验与旷场实验对老龄小鼠记忆行为的影响
3 讨 论
在动物的衰老过程中, 神经系统特别是大脑的结构, 随年龄的增长发生衰老性变化, 脑内脂褐素积累即是其重要的形态学指标之一. 脂褐素主要积累在大脑皮层和海马部位. 以往的研究表明,老龄小鼠学习记忆功能的减退与脑内脂褐素含量的升高有关. 脂褐素积累过多, 可破坏磷脂膜结构, 导致线粒体和粗面内质网减少以及空泡形成等亚细胞结构的变化, 并使神经元数目减少, 从而导致学习记忆功能的减退.高压氧可大幅度提高血中物理溶解氧量和血
氧张力, 提高脑细胞供氧量, 使有氧代谢旺盛, 改善脑细胞代谢及营养, 促进脑细胞分裂增生, 有利于脑损伤的修复; 同时, 高压氧使颅内动脉收缩,血管阻力增加, 血流量减少, 颅内压下降. 因此,高压氧治疗已作为脑复苏的重要急救手段之一,治疗的加压范围多在0. 15M P a～0. 25M P a.
本实验对老龄小鼠进行高压氧处理后, 发现经0. 10M P a和0. 25M P a处理的老龄小鼠在新异环境中的自发活动明显增多, 记忆保持力均显著提高. 与此相对应, 高压氧处理后的老龄小鼠脑内脂褐素含量明显下降, 提示高压氧改善衰老性记忆障碍的机制可能与其降低脑内脂褐素含量有关.有研究表明, 动物在衰老过程中脑内脂褐素积累与体内自由基代谢发生混乱有关. 衰老过程中产生的大量自由基超过机体的清除能力, 引发脂质过氧化作用的链式反应, 导致细胞膜损伤,同时, 过氧化脂质(L PO)的分解终产物(如M DA)可与DN A、RN A、蛋白质和磷脂等有关物质结合使膜成分改变, 功能障碍, 促进机体衰老过程. 脂质过氧化的代谢终产物还可引起精神行为改变,并通过交联、结合形成脂褐素, 引起神经系统的功能障碍. 而高压氧能增加体内自由基清除剂——超氧化物歧化酶(SOD)的活性, 抑制脂质过氧化过程, 阻断自由基连锁反应. 因此, 推测高压氧改善老龄动物学习记忆功能的机制可能与此有关, 并由此抑制脑内脂褐素的积累, 使脑组织的损伤终止并逐渐修复, 从而改善脑的记忆功能.上海欣软避暗实验与旷场实验对老龄小鼠记忆行为的影响
