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编号:10245828
慢性脑缺血对青年和老年大鼠学习记忆的影响
http://www.100md.com 《中国行为医学科学》 1998年第4期
     作者:谢元云 姚志彬

    单位:谢元云,姚志彬,中山医科大学解剖教研室、脑研究室,510089

    关键词:脑缺血;水迷宫;学习;记忆;大鼠

    中国行为医学科学980404.htm

     【摘要】 目的 研究慢性脑缺血对青、老年大鼠学习记忆的影响。方法 永久性结扎大鼠双侧颈总动脉,用Morris水迷宫测试大鼠逃避潜伏期和平台象限泳距百分比。结果 缺血1月,青年和老年大鼠平均逃避潜伏期均大于同龄对照组,P<0.01;缺血3月,青年鼠平均逃避潜伏期大于对照组,P<0.01,和缺血1月组间差异不显著;老年鼠大于同龄对照组和缺血1月组,P<0.01。青年缺血1月和3月组平台象限泳距百分比均小于对照组,P<0.01;老年对照组、缺血1月组及缺血3月组平台象限泳距百分比间差异不显著。结论 慢性脑缺血可在一定水平损害青年大鼠的学习与记忆,并进行性损害老年大鼠的学习能力,但对老年大鼠空间记忆的影响不显著。
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    Effects of chronic cerebral lschemia on learning and memory of young and aged rats Xie Yuanyun,Yao Zhibin,Department of Anatomy, Division of Brain Research, Sun Yat-sen University of Medical Sciences, Guangzhou 510089

     【Abstract】 Objective In order to investigate the effects of chronic cerebral ischemia on learning and memory ability of rats. Method Young and aged rats were subjected to permanent bilateral carotid arteries ligation (BCAL) for 1 month and 3 months. By Morris water maze, learning and spatial memory ability were evaluated in vivo. Results 1 month after BCAL, platform locating latency (PLLs) of young and aged rats were longer than that of young and aged control rats respectively, P<0.01. 3 months after BCAL, PLLs of young rats was longer than that of control rats, P<0.01, but nearly closed to that of rats after 1 month BCAL; PLLs of aged rats was longer than that of not only control rats, but also rats after 1 month BCAL, P<0.01. Percentage of swimming distance in platform quadrant of the pool of young rats after 1 month and 3 months BCAL were less than that of control rats, P<0.01; however, there was no obvious difference among aged control rats, rats after 1 month and 3 months of BCAL. Conclusion The learning and spatial memory ability of young rats was impaired by chronic cerebral ischemia, and the learning ability of aged rats was also impaired, however, the effect of chronic cerebral ischemia on spatial memory of aged rats was not significant.
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    【Key words】 Cerebral ischemia Morris water maze Learning Memory Rat

    慢性脑缺血是临床上较常见的脑损伤之一,可见于许多中、老年人的慢性疾病。由于慢性脑缺血经历的时间较长,脑的损伤和修复的过程往往交织在一起,使损伤的机制显得更为复杂。一方面,脑和神经元的损伤不断累积,另一方面,脑本身有充分的时间进行修复和代偿。此外,由于时程长,临床上对其进行治疗干预的机会较急性脑缺血多。近年来,对急性脑缺血的研究资料不断增多,而关于慢性脑缺血损伤的研究则相对较少。本文通过建立慢性脑缺血模型,应用Morris水迷宫行为测试法,观察慢性脑缺血对学习记忆的损伤作用以及青年与老年鼠学习记忆损伤的差异。

    材料和方法 一、实验动物、慢性脑缺血动物模型的制作

    健康雄性Sprague-Dawley(SD)大白鼠,青年3月龄,老年24月龄,中山医科大学实验动物中心提供。青年、老年大鼠各分为:对照组、脑缺血1月组和脑缺血3月组,每组5只大鼠。慢性脑缺血动物模型的制作参照 de la Torre[1]的方法,对大鼠的双侧颈总动脉永久性结扎。对照组大鼠除不结扎双侧颈总动脉外,余处理同缺血组大鼠。术后大鼠分别笼养1月和3月。
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    二、Morris水迷宫行为测试法

    定位航行试验,历时四天半,检测大鼠从入水到找到并爬上平台所需时间,即逃避潜伏期。空间探索试验:在第五天下午,撤除平台,检测大鼠2分钟内在水池四个象限(平台象限P;平台右侧象限R;平台左侧象限L;平台对侧象限O)的游泳距离及其占总距离的百分比。对大鼠学习记忆行为测试的Morris水迷宫装置及方法同文献[2]

    全部资料用SPSS统计软件包,进行单因素方差分析(ANOVA),两两比较用Newman-Keuls 检验,以α=0.05为显著性水准。

    结 果一、青年和老年大鼠慢性脑缺血后的一般观察

    青年大鼠自双侧颈总动脉结扎之日起,就出现神经损伤症状,和青年对照组大鼠相比,缺血组大鼠进食量和在笼中的活动减少,行动滞缓,但随缺血时间延长,缺血1月以后,上述表现有一定恢复,至缺血3月时,大鼠的活动和对照组相似。老年大鼠双侧颈总动脉结扎后,也逐渐出现青年大鼠缺血早期的症状,但随缺血时间延长,症状有加重的趋势,包括对外界环境的剌激如开门窗、开关灯,甚至人为激惹等反应淡漠,至缺血3月时上述表现尤为显著。
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    二、青年和老年大鼠慢性脑缺血后行为测试结果

    1. 定位航行试验:青年、老年各组大鼠平均逃避潜伏期均值动态变化曲线见图1。青年对照组大鼠逃避潜伏期均值动态变化曲线走向较一致,从第2个Block起曲线分布趋于稳定。青年缺血1月组大鼠的曲线分布呈分散状,曲线位置的平均高度大于青年对照组。青年缺血3月组大鼠的曲线分布比缺血1月组较集中,且两组曲线位置的平均高度相近。老年对照组大鼠的曲线分布不如青年对照组集中,曲线位置变化从第4个Block起趋于稳定。老年缺血1月组大鼠曲线分布较老年对照组分散,曲线位置的平均高度大于老年对照组。老年缺血3月组大鼠的曲线分布最为分散,曲线位置的平均高度明显大于其它各组,第7个Block起曲线才趋于集中。

    注:每条曲线各代表1例大鼠

    图1 各组大鼠逃避潜伏期均值动态变化曲线(n=5) 青年和老年大鼠平均逃避潜伏期(PLLs)比较见表1。和同龄对照组相比,青年和老年缺血1月组大鼠的PLLs均延长,差异有显著性意义,P<0.01。和同龄对照组相比,青年和老年缺血3月组大鼠的PLLs明显延长,P<0.01;和同龄缺血1月组大鼠相比,青年缺血3月组大鼠的PLLs潜伏期延长不显著,而老年缺血3月组大鼠的PLLs却明显延长,两者差异有统计学意义,P<0.01。
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    注:△示与非平台象限相比,P<0.01;▲示与非平台象限相比,P<0.05。

    图2 各组大鼠平台象限与非平台象限泳距百分比(±s,n=5)

    注: △示与同龄对照组相比,P<0.01。

    图3 各组大鼠平台象限泳距百分比(±s,n=5)表1 青年和老年大鼠平均逃避潜伏期(秒,±s,n=5)
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    对照组

    脑缺血1月组

    脑缺血3月组

    青年

    18.1±2.5

    35.9±2.9

    40.1±3.2

    老年

    31.4±3.2

    47.1±4.7

    77.9±4.8
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    注:△示与同龄对照组相比,P<0.01;

    ▲示与同龄脑缺血1月组相比

    2. 空间探索试验:青年和老年各组大鼠平台象限(P)与非平台象限(R、L、O)游泳距离百分比见图2。青年和老年对照组大鼠平台象限泳距百分比均大于非平台象限,差异有显著性,P<0.01。青年缺血1月组大鼠平台象限泳距百分比和非平台象限间也有显著性差异,P<0.05。但青年缺血3月组、老年缺血1月组和老年缺血3月组大鼠平台象限泳距百分比与非平台象限间差异无统计学意义。

    青年和老年各组大鼠平台象限泳距百分比比较见图3。青年缺血1月组小于青年对照组,两者差异显著,P<0.01。青年缺血3月组也小于青年对照组,P<0.01,但与缺血1月组相比,差异不显著,P>0.05。老年对照组、老年缺血1月组和老年缺血3月组大鼠平台象限泳距百分比三者差异均无统计学意义,P>0.05。
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    讨 论

    一、慢性脑缺血导致青年和老年大鼠学习能力损害的差异及其机制

    大鼠在Morris水迷宫空间定位航行试验中,通过对其所处环境标志物体的空间位置进行比较、评价,从而学会寻找水迷宫中的平台,并爬上平台以逃避溺死。大鼠这种获取经验(学习)的能力,以逃避潜伏期即从大鼠入水至找到并爬上平台所需时间来表示[3]。本研究进行定位航行试验的结果表明:慢性脑缺血可以损害大鼠获取经验(学习)的能力,但对青年和老年大鼠的作用不尽相同。脑缺血1月后,青年和老年大鼠的平均逃避潜伏期均明显延长。脑缺血3月后,青年大鼠的平均逃避潜伏期虽然比对照组长,和缺血1月组间差异不显著,说明随时间延长,青年大鼠学习能力受损不再继续加重;老年大鼠的平均逃避潜伏期不仅比对照组长,而且较老年缺血1月组增加,说明随脑缺血时间延长,老年大鼠的学习能力受损是不断加重的。上述结果与文献报道一致[1,4]。现已证实学习与海马结构的可塑性密切相关[5,6]。慢性脑缺血可以损害大鼠的海马结构,并以海马CA1区神经元受损最为突出[7,8]。这不仅影响跟学习相关的海马内部环路,而且由于脑缺血缺氧影响神经元间信息的传导,从而使学习能力受损,表现为脑缺血后大鼠逃避潜伏期延长。青年大鼠对慢性缺血性脑损伤有一定的代偿和修复能力,随缺血时间延长,这种代偿和修复能力逐渐发挥作用,脑损伤不再继续加重[9],学习能力因此不继续受损。但是,老年大鼠对慢性缺血性脑损伤的代偿和修复能力低下,随缺血时间延长,脑血供不断减少,脑损伤不断加重[9],从而导致老年大鼠的学习能力不断受到损害。这与形态学观察结果相一致(待发表)。
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    二、慢性脑缺血对青年和老年大鼠空间记忆能力损害的差异及其机制

    通过Morris水迷宫检测大鼠的空间记忆能力,是以大鼠经过水迷宫平台原址的次数和在平台象限游泳的距离或时间来表示的,亦即为大鼠保存经验(记忆)的能力[3]。本研究进行空间探索试验时发现慢性脑缺血对青年大鼠的空间记忆能力有一定影响。青年大鼠脑缺血1月后,其平台象限泳距百分比小于青年对照组;青年大鼠脑缺血3月后,不仅其平台象限泳距百分比小于青年对照组,而且平台象限与非平台象限间泳距百分比差异不显著。这说明青年大鼠的空间记忆能力受到一定的损害。实验中同时还发现慢性缺血对老年大鼠的经验存贮即记忆能力的影响并不显著,因为老年缺血组和老年对照组大鼠平台象限泳距百分比并没有显著性差异。此结果与文献报道的慢性脑缺血对老年大鼠空间记忆能力损害的结果不一致[1,4]。这可能与文献[1,10]所用的脑缺血模型为3血管结扎有关。但是,本研究发现老年大鼠遭到两血管结扎缺血时,学习(获取经验的能力)受损不断加重,而空间记忆能力受此影响却不显著。目前,这种学习、记忆分离的机制尚不清楚。
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    致谢:对实验中得到本室袁群芳老师技术上的帮助表示衷心感谢!

    参考文献[1]de la Torre JC, Fortin T, Park GAS, et al. Chronic cerebrovascular insufficiency induces dementia-like deficits in aged rats. Brain Res, 1992, 582:186~195.

    [2]魏佑震,姚志彬,陈以慈.大鼠短暂脑缺血后行为学研究.中国行为医学科学,1996, 5(1):2~4.

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    [8]Takashi K, Masatoshi T, satoshi T, et al. Neuropathologic changes in the Gerbil brain after chronic hypoperfusion. Stroke, 1993, 24(2):259~265.

    [9]Masahiko T, Kazuhiro S, Shigeki Y, et al. Local cerebral glucose utilisation following acute and chronic bilateral carotid artery ligatin in Wistar rats: relation to changes in local cerebral blood flow. Exp Brain Res, 1993, 95:1~7.

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    (收稿日期:1998-06-15), 百拇医药