癫痫持续状态和慢性癫痫对大鼠学习记忆和情感行为...
癫痫持续状态和慢性癫痫对大鼠学习记忆和情感行为的影响
摘 要 目的:探讨急慢性癫痫发作对大鼠认知功能的影响。方法: 戊四氮(PTZ)诱导大鼠癫痫持续状态(SE)和慢性癫痫(CEP) ,用交替电刺激Y迷宫试验、Morris水迷宫试验、抬高迷试验和旷场试验检测大鼠学习记忆和情感行为变化。结果: SE大鼠致痫后近期水迷宫逃避潜期延长( P<0.05) ,平台象限搜寻时间百分比降低( P<0. 01) ,穿越平台区域次数减少( P<0.05) :宫选择错误总数增多( P<0. 05) ;抬高迷宫开放臂中逃避时间延长( P<0. 05) ,进入次数增多( P<0.05) ;旷场活动的格子数、站立次数及粪便颗粒数均减少( P<0. 05) 。远期均恢复正常。CEP大鼠致痫后近期水迷宫部分时段逃避潜伏期延长(P<0.05) ,远期恢复正常,Y迷宫选择错误总数近期和远期均增多( P<0. 05) :抬高迷宫开放臂中逃避时间和进入次数及旷场活动格子数、站立次数和粪便颗粒数与对照组相比均无明显差别( P>0.05) 。结论: 癫痫持续状态可导致大鼠短期学习记忆功能受损和情感行为异常:慢性癫痫引起的学习记忆能力降低持续时间较长,对情感行为无明显影响。交替电刺激Y迷宫在检测癫痫大鼠学习记忆功能方面可能较Morris水迷宫更灵敏。
关键词 癫痫 学习记忆 情感行为 Morris水迷宫 交替电刺激Y 迷宫
临床发现很多癫痫患者除癫痫发作症状外,常伴有注意力分散、学习记忆力减退等多种认知功能受损的表现,极大的影响了患者的生存质量。本实验旨在探讨戊四氮(pentylenetetrazole,PTZ)化学点燃癫痫大鼠在各种迷宫试验中的学习记忆功能和情感行为的变化,为研究癫痫对认知功能的影响提供了行为学实验的参考依据。
材料和方法
一、实验动物与分组
健康成年雄性Sprague2Dawley(SD)大鼠78只,体重200±20g,由河北省实验动物中心提供(许可证号:SCXK(冀)2003- 1- 003) 。经两次交替电刺激Y迷宫试验筛选后获得合格动物75只,随机分为癫痫持续状态(status epilepticus,SE)组、SE对照组(ControlⅠ) 、慢性癫痫(chronicepilepsy,CEP)组和CEP对照组(Control Ⅱ) 。造模过程中出现死亡或不符合模型要求者,予以剔除并随机补充,保证每组动物15只。
二、模型制备
1. SE模型的制备:给予大鼠40mg/ kg腹腔注射PTZ溶液,10分钟后注射20mg/ kg,然后每10分钟注射10mg/ kg,直至诱发癫痫持续状态发作,惊厥行为表现采用Racine六级评价标准。
2. CEP模型的制备:按35mg/ kg腹腔注射PTZ溶液,每48小时一次,直到连续三次RacineⅣ～Ⅴ级痫性发作。对照组与相应模型组同时腹腔注射同等容量的生理盐水。
三、迷宫试验
造模后24小时和30天两个时间点进行。造模后24小时的Morris 水迷宫试验(Morris water mazetest ,MWMT)共5天,前4天半为定位航行试验(placenavigationtest ,PNT) ,记录大鼠从入水到找到站台的时间即“逃避潜伏期”;第5天下午为空间探索试验(spatiai probe test ,SPT) ,记录大鼠120秒内在站台所在象限搜寻时间百分比及穿越站台区域的次数。造模后30天的MWMT共3天,前2天半为PNT,第3天下午为SPT。交替电刺激Y迷宫试验(alternativc electro2stimulusY2mazetest , AESYT)中,每天进行30次尝试,以动物选择错误总数(totalerror ,TE)作为评价大鼠学习能力的指标。抬高迷宫试验(elevatedplus mazetest ,EPMT)中,观察5min内大鼠在开放臂中的逃避时间和进入开放臂的次数。旷场试验(openfield test ,OFT) 中,将大鼠置于一1500px×1500px×1500px无顶木盒底部中央,其底部被等分为36个小方格,记录5分钟内大鼠经过的格子数、后肢性站立次数及排出粪便颗粒数。记分标准:大鼠1/ 2以上身体进入相邻方格、后肢性站立和每粒粪便各记1分。统计学方法 各组检测结果以均数±标准差(…x±s)表示,所有数据均采用SAS6. 12统计软件包进行t 检验。
结 果
一、模型情况
SE组大鼠25只,发作达Racine标准Ⅳ～Ⅴ级、持续30～60分钟为造模成功,10只因强直收缩死亡。CEP组大鼠20只,16～22次注射后有15只出现连续3次RacineⅣ～Ⅴ级发作,达到完全点燃,5只因强直收缩死亡。脑电图检查示,SE模型者呈尖2慢波、尖波和棘波发放;CEP模型者显示在低幅的9211Hzα背景节律下,阵发出现高幅多棘波;对照组脑电活动无癫痫放电。
二、迷宫试验
11Morris水迷宫试验PNT中,各组大鼠逃避潜伏期平均值的分布情况见图(Fig. 1,2,3,4) 。SE组大鼠造模后24小时逃避潜伏期比Control Ⅰ明显延长, 差异有显著性(P<0. 05) ,造模后30天无明显差异( P>0. 05) ;CEP组大鼠逃避潜伏期与Control Ⅱ相比在前3天有明显差异(P<0. 05) ,而第4、5及造模后30天无明显差异(P>0. 05) 。SPT中,与相应对照组相比,SE组大鼠造模后第5天站台区域搜寻时间百分比低( P<0. 01) ,穿过站台区域的次数少( P<0. 05) (Table 1) ;造模后第32天及CEP组大鼠造模后第5、32天站台区域搜寻时间百分比及穿越站台区域的次数与对照组相比无明显差别(P>0. 05) (Table1) 。
21交替电刺激Y迷宫试验
与各对照组相比,致痫前各模型组第1、2天的TE总数均无明显差异( P>0. 05) ,且各组第2天的TE总数均小于第l 天,差异有显著性( P<0. 05) (Ta2ble2) ;致痫后SE组第1、2天及CEP组第1、30、31天的TE总数明显增加,差异有显著性( P<0. 05) ,SE组第30、31天的TE总数无明显差异( P>0. 05) (Ta2ble3) 。31抬高迷宫试验和旷场试验与相应对照组相比,SE组大鼠致痫后24小时在抬高迷宫开放臂中逃避时间延长,进入开放臂的次数增多(P<0. 05) ,旷场活动的格子数、站立次数及粪便颗粒数减少( P<0. 05) ;致痫后30天及CEP组致痫后24小时和30天以上各值无明显差异( P>0. 05) 。
讨 论
PTZ引起的癫痫发作类似于人类自发性癫痫,可引起与人类极为相似的行为及神经病理改变,且不具有神经毒性,对大鼠的记忆无影响。目前,从整体水平研究动物学习记忆能力的方法有多种,不同的迷宫可检测不同的学习记忆模式。Morris 水迷宫是研究动物空间学习记忆的模型,空间学习记忆是对整个环境的记忆,依赖于对几种事物位置的整合,这种记忆主要是参考记忆。Y迷宫则可用于辨别性学习、工作记忆及参考记忆的测试。本研究采用改良的交替电刺激Y迷宫,通过空间辨别2足底电击的逃避性条件反射,检测大鼠的空间分辨学习及逃避性记忆,属于联合型学习记忆,与Morris 水迷宫相比,它检测的记忆内容更丰富,对不同的记忆模式敏感性更高。旷场试验和抬高迷宫试验是检测动物情感行为的方法。旷场试验主要反映大鼠的活动水平、探索能力和焦虑状况;抬高迷宫中的开场和增高的区域刺激了大鼠固
有的恐惧和焦虑,使初入陌生环境的动物出现明显的防护性情感反应,这些实验对于量化分析实验动物的警觉水平、恐惧、焦虑状况及环境适应能力等有重要意义。实验表明SE可以导致大鼠短时间内出现活动能力、警觉水平以及恐惧、焦虑等防护性情感反应下降,同时伴有空间学习和记忆能力受损。SE是频繁而持续地痫性发作,长时间的痫性发作导致神经元损害或功能异常,进而引起认知功能的改变。CEP也引起学习记忆功能改变,但对情感反应及活动能力无明显影响。另外,对于SE组,Morris水迷宫和交替电刺激Y迷宫试验均检测出大鼠致痫后近期学习记忆功能受损,而远期学习记忆功能与对照组相比无明显差异。对于CEP组,Morris 水迷宫试验仅仅检测出大鼠近期空间学习记忆功能部分受损;而交替电刺激Y迷宫试验则检测出大鼠致痫后近期和远期学习记忆能力均受损,这说明了交替电刺激Y迷宫试验在检测癫痫大鼠学习记忆功能方面较Morris水迷宫试验更敏感。癫痫持续状态和慢性癫痫对大鼠的认知功能均有一定的影响,但程度不同,且有一定的时限性,说明癫痫发作对认知功能的影响是可逆的。从实验角度验证了癫痫发作可以导致实验动物情感反应及学习记忆能力受损。
