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编号:10209364
药物诱发大鼠痴呆模型的初步研究1
http://www.100md.com 《中国老年学杂志》 1999年第5期
     作者:郭宗君 郭云良 许贞峰 金丽英 石秉霞

    单位:青岛大学医学院脑血管病研究所,青岛 266003

    关键词:痴呆;学习;记忆;大鼠;药物

    中国老年学杂志990522 摘 要 目的 建立一种模拟痴呆动物模型的制备方法。方法 按二水平三因素L16(215)正交试验设计分组,应用A因素(东莨菪碱)、B因素(氯胺酮)、C因素(D-半乳糖)皮下注射制备动物模型。利用MG-2迷宫检测大鼠学习记忆功能。通过组织病理学观察大鼠海马CA1区锥体细胞的数量和形态及神经元纤维缠结和老年斑等。结果 氯胺酮和D-半乳糖分别可致大鼠记忆功能明显下降(P<0.05)和海马CA1区锥体细胞减少,并可见嗜神经细胞现象和胶质细胞小结。结论 大鼠注射氯胺酮或D-半乳糖可作为模拟痴呆模型的方法之一。

    The experiment of drug induced dementia model of the rats
, 百拇医药
    Guo Zongjun, Guo Yunliang, Xu Zhenfeng et al

    The Cerebrovascular Institute of Qingdao University Medical College, Qingdao 266003

    Objective Try to prepare an animal model of senile dementia with learning & memory disorders.Methods The model was made by the injection of medicine according to 2 levels and 3 elements of L16(215) orthogonal experimental design. The elements A(scopolamine), B(phencyclidine), C(D-galactose) were used as the injected drugs to the rats. The ability of learning & memory was tested by using the MG-2 type maze. The amounts and morphon of pyramidale, the neurofibrillary tangle(NFT) and senior plaque(SP) were observed.Results B, C can cause the hypomnesia of the Wistar rats(P<0.05) and result in decreasing amounts of pyramidale in CA1 sector of hippocampus. The neurotropic and glial nodule were observed.Conclusions The injection of Phencyclidine of D-galactose may be one of the methods of preparing dementia model of rats with learning & memory disorders.
, 百拇医药
    Key words Dementia Learning Memory Rats Drug

    人口结构老龄化日趋严重的同时,由老年性痴呆导致的学习记忆障碍等发生率越来越高。目前各神经科学机构正在积极进行老年性痴呆病的研究,尤其Alzheimer病(AD)的机制和防治研究,并积极寻找和建立学习记忆障碍的理想的动物痴呆模型。本实验试图应用东莨菪碱、氯胺酮和D-半乳糖三种不同的药物注射大鼠,观察大鼠学习记忆功能和脑组织病理变化,以期建立一种模拟痴呆的动物模型。

    1 材料和方法

    1.1 实验动物 雌性Wistar大鼠,由山东省医学科学院动物实验中心提供,3月龄,体重200~250 g,标准育成鼠饲料,常规饲养。应用MG-2迷宫训练大鼠,挑选对电击敏感的大鼠用于实验。观察学习记忆和脑组织病理改变。

    1.2 模型制作方法 健康Wistar大鼠16只,按L16(215) 正交试验设计分组编号,依二水平三因素应用药物皮下注射,制备痴呆动物模型。三因素为:A因素:东莨菪碱(剂量0.15 mg/kg/d)、B因素:氯胺酮(剂量75 mg/kg/d)、C因素:D-半乳糖(剂量48 mg/kg/d)。每个因素分为皮下注射药物为1水平,及注射等量的生理盐水为2水平。每日1次,连续注射8 w。
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    1.3 学习记忆测试〔1,2〕 采用MG-2型迷宫刺激器,迷宫箱的末端装有信号灯,灯亮时表示该箱底铜栅不通电而为安全区。此时其他区灯灭,箱底铜栅均通有36 V,0.5~0.7 mA的脉冲电流,可以给该区域的大鼠电震刺激。训练动物时,随机变换安全区。大鼠学习记忆成绩分别以其测试达到连续10次中有9次(9/10)正确反应时所需要的电击次数表示。①预选:将大鼠放入Y型迷宫箱内,然后给予电击至其对3臂均探索进入为止,立即停止电刺激。选择对电击敏感者供实验用。②学习测验:将大鼠放入迷宫箱,适用环境3 min,然后予以电击至其逃避至安全区,规定大鼠逃避至安全区为正确反应,否则为错误反应,休息1 min后再进行第2次测试,依次重复,测试达连续9/10次标准。③学习记忆再现测试:在注射药物的同时,于每周最末一天观察大鼠在MG-2型迷宫内测试达连续9/10次标准后所需电击次数。至第8周末处死动物前,共8次。

    1.4 脑组织病理观察 灌注和切片:用戊巴比妥钠(30 mg/100 g体重)腹腔麻醉动物,暴露心脏,先以0.9%盐水约100 ml经升主动脉冲洗,再灌注4%多聚甲醛约400~500 ml,持续约1.5~2 h后取脑,并于20%蔗糖液中浸置24~48 h(4℃),石蜡包埋冠状连续切片。染色方法:HE染色和Bielschowsky染色〔3〕。定量分析计数:海马CA1区随机取3个相邻视野,放大200倍或400倍HE染色下观察锥体细胞的数量及形态变化,放大200倍Bielschowsky染色下观察大脑海马和皮层区域是否出现神经原纤维缠结、老年斑等病理变化。
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    1.5 统计方法 根据正交试验设计原理统计,总结出药物诱发大鼠痴呆模型的最佳方案。

    2 结果

    2.1 大鼠学习记忆观察 自药物应用第6周开始,C因素(D-半乳糖)可致大鼠学习记忆能力明显低下(6 w:F=9.23,P<0.05;7 w:F=9.77,P<0.05);至第8周后除C因素外,B因素(氯胺酮)也导致大鼠学习记忆明显低下(P<0.05)。A因素(东莨菪碱)、AB、BC、AC及ABC等因素交互作用后对大鼠学习记忆损害作用不明显(表1)。

    表1 应用药物8 w后大鼠Y型迷宫学习记忆观察 列号

    因子

    1

    V

, 百拇医药     MS

    F

    P值

    1

    A

    189.062 5

    1

    189.062 5

    1.34

    2

    B

    770.062 5

    1
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    770.062 5

    5.45

    <0.05

    3

    AB

    473.062 5

    1

    473.062 5

    3.35

    4

    C

    945.562 5

    1
, 百拇医药
    945.562 5

    6.69

    <0.05

    5

    AC

    76.562 5

    1

    76.562 5

    0.54

    6

    BC

    351.562 5

    1
, 百拇医药
    351.562 5

    2.49

    7

    ABC

    430.562 5

    1

    430.562 5

    3.05

    8~15

    误差

    1 130.5

    8

    141.312 5
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    2.2 脑组织病理学观察 HE染色200倍和400倍光镜下观察用药各组大鼠皮层锥体细胞形成可见嗜神经细胞现象和胶质细胞小结等。200倍下海马CA1区锥体细胞记数,A因素、B因素和C因素单独作用均有海马锥体细胞数量减少趋势,但与对照组比无明显差异(P>0.05)。以海马锥体细胞记数分析A、B、C三因素交互作用主效应可见,ABC三因素交互作用可使海马锥体细胞数量减少,但与对照组比较无明显的差异;A与B、A与C、B与C交互作用后海马锥体细胞数无减少,故认为任何二因素交互作用均有相互拮抗作用,且BC二因素相互拮抗作用明显(P<0.05)(见表2)。Bielschowsky染色海马和皮层均未观察到神经元纤维缠结和老年斑。

    表2 大鼠海马锥体细胞记数 列号

    因子

    1

    V
, 百拇医药
    MS

    F

    P值

    1

    A

    17.347 2

    1

    17.347 2

    4.89

    2

    B

    1.768 9

    1
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    1.768 9

    0.5

    3

    AB

    4.687 2

    1

    4.687 2

    1.32

    4

    C

    16.04

    1

    16.04
, 百拇医药
    4.53

    5

    AC

    2.25

    1

    2.25

    0.64

    6

    BC

    28.462 2

    1

    28.462 2

    8.03
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    <0.05

    7

    ABC

    17.098 2

    1

    17.098 2

    4.83

    8~15

    误差

    28.344 5

    8

    3.543 1

    综上所述可见氯胺酮、D-半乳糖单独作用时可明显致大鼠学习记忆障碍;并致大鼠海马CA1区锥体细胞减少和大脑皮层出现嗜神经性和胶质细胞小结等变化。见图1~图3。
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    正常对照组 HE染色×200

    图1 海马:锥体细胞数量、形态正常

    正常对照组 HE染色×200

    图2 皮层:锥体细胞数量、形态正常

    氯胺酮组 HE染色×200

    图3 海马:锥体细胞数量减少

    氯胺酮组 HE染色×200

, http://www.100md.com     图4 锥体细胞噬神经性

    D-半乳糖组 HE染色×200

    图5 海马:锥体细胞数量减少

    D-半乳糖组 HE染色×400

    图6 皮层:胶质小结 3 讨论

    在老年痴呆性疾病中,Alzheimer病(AD)占比重最大,AD是由于脑细胞原发性退行性变引起的进行性大脑变性疾病,病理特征为大脑皮质和海马中均出现神经原纤维缠结(NFT)、老年斑(SP)、脑萎缩以及神经元减少〔4〕。若能够建立AD模型或类似AD的痴呆动物模型将有利于防治老年痴呆的研究。
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    实验研究证明,手术或药物破坏胆碱能神经元可引起记忆障碍,东莨菪碱能选择性阻断M受体,给健康青年人注射抗胆碱能药物可引起与AD相似的精神错乱和记忆减退〔5〕。氯胺酮能选择性地抑制大脑联络径路和丘脑-新皮质系统,使大脑功能处分离状态;Ellison报道应用氯胺酮可诱导大鼠痴呆〔6〕。张熙等〔7〕报道用D-半乳糖致大鼠衰老模型,并观察脑内脂褐素增多,但D-半乳糖能否诱发大鼠AD模型尚不清楚。本实验依据正交实验设计原理应用东莨菪碱、氯胺酮和D-半乳糖三种不同的药物注射大鼠,试图建立一种较为理想的痴呆动物模型或类似AD的痴呆动物模型。从实验结果可见氯胺酮、D-半乳糖单独应用可致大鼠学习记忆力明显下降(均P<0.05),海马锥体细胞记数出现减少,皮质锥体细胞出现噬神经现象和胶质细胞小结等;三因素之间交互作用后大鼠记忆力和锥体细胞数量等变化不明显,认为三因素之间有相互拮抗作用。上述实验组大鼠脑组织病理观察均未发现神经元纤维缠结和老年斑改变,可能与药物剂量和用药时间及药物种类等因素有关,我们正在进行更深入的实验探讨。
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    NMDA受体是学习记忆的物质基础之一,NMDA受体含有钙离子依赖性蛋白激酶和PKC磷酸化位点,这些蛋白激酶对诱导动物脑稳定的学习和认知、记忆的长期强化能力有关键作用,氯胺酮是非竞争性NMDA受体拮抗剂,能够作用于NMDA受体离子通道或调节位点,影响了学习记忆的物质基础,导致学习记忆障碍。但在病理NMDA受体激活的情况下,氯胺酮非竞争性拮抗NMDA受体,改善由NMDA受体激活致钙离子内流造成的毒性作用,则可提高学习记忆功能〔6,8〕;鼠体内注射D-半乳糖在亚急性中毒状态下,体内产生大量超氧阴离子自由基,对脑组织产生过氧化损害;同时细胞内存积D-半乳糖后干预了细胞内糖类等三大物质代谢,细胞代谢功能下降,导致鼠快速衰老〔7,9〕。上述二因素可能是引起大鼠学习记忆障碍的主要原因,可以作为部分模拟老年性痴呆的动物模型。

    1 本课题为青岛市科委资助项目

    作者简介:郭宗君,男,34岁,硕士,讲师,主要从事老年性痴呆神经病理和药理研究
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    4 参考文献

    1 陈 勤主编.抗衰老研究实验方法.第1版.北京:中国医药科技出版社,1996:85

    2 Barners CA.Learning and memory: the search for their meurobiological mechanisms in the rat.TINS,1990;11(2):163

    3 陈钟和,杨宝躏.神经组织切片指导.第1版.北京:北京医科大学 中国协和医科大学联合出版社,1994:22

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, 百拇医药
    5 Katzmon R.Alzheimer's disease.N Eng J Med,1986;314:964

    6 Ellsion G.The N-methyl-D-aspartate antagonists phencyclidine, ketamine and dizocilpine as both behavioral and anatomical models of the dementias.Brain Res Rev,1995;20(2):250

    7 张 熙,张葆樽,杨新平 et al.D-半乳糖诱导拟衰老动物模型的记忆行为改变.中国老年学杂志,1996;16(4):230

    8 Flood JF, Morley JE, Lanthorn TH.Effect on memeory processing by D-cycloserine, an agonist of the NMDA/glycine receptor.Eur J Pharmacol,1992;221(2/3):249

    9 谭子虎,吕继端,朱明方.加减薯蓣丸对D-半乳糖致大鼠衰老作用的影响.中华老年医学杂志,1995;14(5):268

    1998-10-10收稿

    1998-12-20修回, 百拇医药