慢性间歇低氧对幼鼠学习记忆的影响

【摘要】目的建立慢性间歇低氧幼鼠模型,研究其空间学习记忆能力和海马CA1区神经元超微结构的变化。方法八臂迷宫训练成功的3～4周龄SD幼鼠40只随机分2 周间歇低氧组( 2H) 、对照组(2C)和4周间歇低氧组(4H) 、对照组( 4C) ,建立慢性间歇低氧动物模型,间歇低氧结束后八臂迷宫测试学习记忆能力,透射电镜观察海马CA1 区神经元的超微结构变化。结果间歇低氧组参考记忆错误[ (3. 30 ±1. 06)次、(2. 00 ±0. 67)次]、工作记忆错误[ (2. 30 ±0. 67)次、( 1. 00 ±0. 82)次]和总错误次数[ (5. 40 ±1. 78)次、(3. 00 ±0. 82)次]均高于对照组( P < 0. 05) ,且随着间歇低氧时间的延长,这种错误次数增多( P < 0. 05) ;电镜下间歇低氧组海马CA1区神经细胞的形态、胞浆内的细胞器均有明显变化。结论

慢性间歇低氧可引起幼鼠空间学习记忆能力下降,这可能和海马CA1区神经元超微结构改变有关。

【关键词】慢性间歇低氧; 模型; 记忆; 海马; 超微结构

材料与方法

一、材料

取体质量为80～100 g健康雄性SPF级SD ( Sp ra2gue Dawley)幼鼠(3～4周龄) 50只,由温州医学院试验动物中心提供,合格证号: [ SYXK(浙) 200520061 ];CYES2Ⅱ型氧、二氧化碳气体测定仪(上海嘉定学联仪表厂) ; POWERLAB /8SP生理信号采集分析系统(澳大利亚AD Instruments公司) ;间歇低氧大鼠不锈钢饲养舱和空气模拟对照舱自制;空气压缩泵;电磁阀;单片机;医用压缩氧气(浓度> 99. 5%)和压缩高纯度氮气(浓度> 99. 99% ) , 由温州市医用氧厂提供;LKB2088型超薄切片机; H27500型透射电镜;八臂迷宫(温州医学院附属二院麻醉科) ;迷宫用饲饵(浙江大学医学院脑与智能研究中心) 。

二、方法

1. 八臂迷宫试验:本实验参照Zou LB 等方法进行训练。训练前先将幼鼠饿至原体重的85%左右,此后在训练过程中保持该体重。然后迷宫中适应2 d,每天1次。适应时2只幼鼠同时置于迷宫中,自由活动和摄取饵15min。适应后进行2 次/d的训练。每次训练中,八臂中只有四臂放置了饵(分别是3, 5, 6, 8号臂) ,整个实验过程均维持此顺序。幼鼠放在迷宫中央区,用一小塑料桶盖住, 15 s后提起塑料桶放出幼鼠,幼鼠可选择进入任意一臂,以摄取饵。幼鼠进入有饵的臂且摄取了饵为一次正确选择,否则为错误选择。重新进入放饵臂称为工作记忆错误(working memoryerror,WME) ,**次进入不放饵臂称为参考记忆错误( reference memory error, RME) ,两者之和为总记忆错误( totalmemory error, TE) 。连续5次训练错误选择次数为≤1次,同时WME必须为零,认为训练成功。慢性间歇低氧对幼鼠学习记忆的影响

2. 分组:取迷宫训练成功幼鼠40只,随机分为2周低氧组(2H) 、4周低氧组( 4H) 、2周对照组( 2C) 、4周对照组(4C) ,每组各10只。

3. 动物模型建立: OSAHS 动物模型建立参照McGuireM、GozalD等方法加以改进:气体钢瓶、减压阀、流量计、控制程序、继电器、电磁阀、显示器等组成控制系统, 自制间歇低氧舱主体由不锈钢制成,125 cm ×48 cm ×24 cm大小,舱盖中间部分为玻璃,方便观察;侧壁上有4个进气的单向阀, 4个排气的单向阀,这样舱内压力可以始终保持常压。实验过程中内置4个鼠笼,下铺4个铺满草纸的托盘接排泄物,幼鼠自由活动,不限饮食。

不同气源有不同的通气管道,均由程序控制的电磁阀开关,以0. 3 KP压力通氮气30 s,停30 s, 25L /min流量通氧气12 s,停18 s,此为一个循环。每天7. 5 h(8: 50～16: 20) 。在停止通气阶段由连接的测氧仪分别测间歇低氧舱内的氧浓度高值、低值和二氧化碳浓度,舱内氧浓度变化曲线示意图见图1。对照组置于同等条件下的空气模拟对照舱,通压缩空气,同一单片机程序控制。

实验过程中,各舱上面均盖厚布,使舱内保持黑暗,模拟夜间睡眠状态,每天出舱后幼鼠置于日光灯下,模拟白天,活动、饮食不限。试验结束前使幼鼠保持饥饿状态,低氧结束当日测试迷宫,整个测定过程参照物体和放食物臂同训练过程一致。

结论

实验中,我们对模型的心血管系统的生理指标进行了评价,发现2周和4周间歇低氧组大鼠均出现了肺动脉压升高,与国内外类似模型相符,间接证明本模型造模成功。

放射状八臂迷宫(四臂放食物)是一种经典的测定动物空间记忆的方法, 它可以同时检测动物的参照记忆和工作记忆 ,动物通过观察周围固定的参照物来学习和记忆自身与饵(置于迷宫臂末端的白色小食丸) 的相对位置。在本实验条件下, 2H和4H组的幼鼠在放射状八臂迷宫的错误选择次数(包括RME、WME和TE)分别高于2C和4C组,证实间歇低氧能够造成幼鼠空间学习记忆能力(包括工作记忆和参考记忆)的损害。此外,本实验还显示4H组RME、WME和TE要高于2H组,而4C与2C组之间差异无统计学意义,说明这种空间学习记忆能力障碍随着间歇低氧时间的延长而加重。