学习记忆过程中海马S100β和NOS表达的变化及其相关性
作者：林煜 陈俊抛 刘辉 徐斌
单位：
关键词：学习记忆；海马；S100β；一氧化氮合酶
中国行为医学科学000206 【摘要】 目的 探讨大鼠学习记忆训练过程中海马S100β和一氧化氮合酶(NOS)表达的变化及其相关性。 方法 Y型电迷宫和跳台反射仪连续训练一周作为空间学习记忆的训练组，随机操作为假训练组，而自由活动作为正常对照；免疫组化显示S100β、nNOS和iNOS的表达情况并在高倍镜下进行阳性细胞计数及方差分析。 结果 训练组大鼠海马及齿状回S100β和nNOS均呈高表达，阳性细胞数显著多于假训练组和对照组(P<0.01)；训练组尚有少量iNOS表达，其分布与S100β+星形胶质细胞一致。 结论 S100β和NOS的表达上调在学习记忆机制中具有重要作用，S100β和一氧化氮(NO)之间的协同作用可能与长时记忆的获得有关。
, http://www.100md.com
The expressions and their correlation of S100β and nitric oxide synthase in hippocampus during the procssing of learning and memory
Lin Yu, Chen Junpao, Liu Hui, et al.
(Department of Neurology,Zhujiang Hospital,Guangzhe 510282)
【Abstract】 Objective To obseve the expressions of S100β and nitric oxide synthase (NOS) in hippocampus and dentate gyrus during training of learning and memory and to explore the role of S100β and NOS in the mechanism of learning and memory. Methods Ten rats (training group) received one week regulation training with Y-maze and stair-jumping instrument. The sham-training group (n=8) rats were trained randomly in Y-maze and stair-jumping instrument and the control group rats moved freely at equal times.Immunohistochemical assay was used to investigate the expressions of S100β、nNOS and iNOS. S100β+ and nNOS+ cells were counted at a magnification of 400×, in four microscopic fields and assessed for statistical significance with One-Way ANOVA and LSD. Results Training group rats had increased numbers of S100β+ astrocytes and nNOS+ neurons in hippocampus and dentate gyrus compared with sham-training group and control group rats (P<0.01).Furthermore,in the training group,but not in the sham-training group and control group, rats also show a few iNOS+ astrocytes and its distribution in hippocampus and dentate gyrus correlated closely with the expression levels of S100β.Conclusion The training-related increases in S100β and NOS expression are important to the mechanism of learning and memory. Meanwhile,the synergism between S100β and nitric oxide (NO) might have relevance to acquisition of long-term memory. However,the exact regulation mechanism needs further investigation.
, 百拇医药
【Key words】 Hippocampus Learning and memory S100β Nitric oxide synthase
近年来，海马被认为是空间学习记忆的关键结构，其相关的分子机制已成为研究热点。目前对经典递质及神经肽的研究已相当深入，钙结合蛋白S100β和一氧化氮合酶(NOS)及其催化产生的一氧化氮(NO)在学习记忆中的作用也越来越受重视。然而，学习记忆过程中海马S100β和NOS的表达情况及其相关性却鲜见报道。本文通过观察大鼠空间学习记忆训练过程中海马S100β和NOS(包括nNOS和iNOS)表达的变化，进一步探讨S100β及NOS/NO在学习记忆机制中的作用。
材料与方法
一、实验分组：雄性SD大鼠(由第一军医大学实验动物中心提供)，鼠龄8～12周，体重250～300g，常规环境饲养。迷宫筛选自发活动活跃，对电击敏感，逃避迅速的大鼠26只，随机分为 (1)训练组(n=10)；(2)假训练组(n=8)；(3)对照组(n=8)。
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二、学习记忆训练
1.迷宫训练：Y型电迷宫(张家港生物医学仪器厂)，电流强度0.7mA，选用电压40V，电击延时2秒。设一臂为起步区，按Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅰ臂顺序轮流作为安全区。训练组大鼠在起步区静置3分钟，予以电击致其逃至安全区，灯光持续15秒，然后熄灯休息45秒，开始下一次操作，直至连续10次正确逃避为一轮，每日训练2轮(9点及21点)，连续一周。假训练组除去灯光指示并随机选定安全区；对照组不施以电击和灯光指示，Y迷宫内自由活动；操作时间及轮次同训练组。
2.跳台训练：采用跳台反射仪(张家港生物医学仪器厂)，将大鼠置于平台上，如其跳下平台后，跳出跳台箱或在60秒内未跳回平台，则再次将其放回平台，直至其掌握为止。训练次数和时间同迷宫训练，假训练组任其随意跳跃活动，时间同训练组，对照组不予跳台训练。
三、免疫组化：采用SABC法。S100β、nNOS和iNOS一抗均购自Sigma公司，内源性生物素封闭液(ABB)、SABC试剂盒、DAB由武汉BOSTER公司提供。各组大鼠在末次训练结束后，予深麻醉(水合氯醛45mg/100g),4%多聚甲醛透心灌注，断头取脑，标记前囟，上述固定液后固定3小时，入4℃ 30%蔗糖直至标本沉底。恒冷切片机(Leica公司)在标记点后3.2～4.2mm范围内连续冠状切片，片厚50um；分为S100β、nNOS、iNOS及阴性对照共4套；0.01M PH7.4PBS接片，经甲醇过氧化氢、0.3%TritonX100、ABB处理后，切片入一抗(1：100)及正常血清，4℃孵育48h，入二抗室温3h，SABC室温反应2h，DAB/H2O2呈色，明胶贴片，脱水透明，中性树胶封固。PBS代替一抗作阴性对照。
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统计方法：每只大鼠的S100β、nNOS各5张切片，在光镜下分别随机选取右侧海马CA1、CA2、CA3及DG各4个视野(×400)，分别计数S100β和nNOS阳性细胞数，算出每个视野的均数，采用方差分析及多重比较进行显著性检验。
结果
一、训练组大鼠均能在12次以内掌握正确的逃避方向，大多在5～8次之间，呈正态分布，随着训练次数增加，尝试次数呈减少趋势，经过7天的训练，10只大鼠均能完全掌握正确逃避(尝试次数为0)，提示已形成长时记忆。假训练组大鼠均为随机逃避。
二、免疫组化观察
1.S100β免疫组化结果：S100β阳性细胞在海马结构中呈非均一性分布以CA3区、CA1区内侧部较为密集。光镜下胞体较小，突起多呈放射状，伸入周围的神经毡中，从形态上判断大多为星形胶质细胞。其胞浆和突起均呈阳性染色，阳性细胞密集区可见细胞间的神经毡也呈弱阳性反应。学习记忆训练组大鼠海马各亚区阳性细胞数均增多，以CA1、CA3区和齿状回尤为显著(P均<0.01)，胞浆和突起染色加深。假训练组和对照组比较无明显变化(表1)。
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2.nNOS免疫组化结果：nNOS阳性细胞均为神经元，胞浆和突起浓染，大部分集中于锥体细胞层和颗粒细胞层内或边缘。胞体多为锥形或梭形，其突起或伸入分子层，或囿于局部。训练组大鼠海马各亚区及齿状回阳性细胞数目较假训练组及对照组明显增多(P均<0.01)。阳性染色的突起数量亦增加，并沿细胞带垂直方向走行。假训练组和对照组比较无明显变化(表2)。
表1 高倍镜下各组大鼠海马及齿状回S100β阳性细胞数比较(
±s) 组别
例数
CA1
CA2
CA3
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DG
对照组
8
38.75±2.92
41.88±4.38
48.37±4.07
25.25±3.23
假训练组
8
40.50±3.59
42.37±4.56
49.13±2.90
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24.50±2.62
训练组
10
57.13±6.49**
52.13±5.46*
65.87±4.02**
37.87±3.39**
注：与对照组和假训练组比较，*P<0.05，** P<0.01；对照组与假训练组之间无显著差异(P>0.05) 表2 高倍镜下各组大鼠海马及齿状回nNOS阳性细胞数比较(±s) 组别
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例数
CA1
CA2
CA3
DG
对照组
8
8.87±1.64
11.63±1.68
12.87±2.03
7.25±1.03
假训练组
8
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9.63±1.92
12.25±1.91
12.89±2.90
6.75±1.28
训练组
10
13.88±2.3*
17.75±3.19*
18.87±1.99*
12.23±1.56*
注：与对照组和假训练组比较，*P<0.01；对照组与假训练组之间无显著差异(P>0.05)。
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3.iNOS免疫组化结果：对照组和假训练组海马结构内几无iNOS的表达。训练组海马及齿状回均有少量iNOS阳性细胞，其形态大多与S100β阳性细胞一致，推测为星形胶质细胞；亦有少数胞体小、突起少的阳性细胞可能为小胶质细胞。iNOS阳性细胞的总体分布与S100β阳性细胞分布一致，提示两者之间具有一定相关性。
讨论
一、S100β在学习记忆机制中的作用
海马长时程增强(LTP)是学习记忆的重要机制。而神经可塑性是学习记忆的结构基础，长时记忆形成伴随新突触的建立[1]。
S100β在神经可塑性中扮演重要角色，一方面，它与主要的突触蛋白结合并抑制它们磷酸化，影响神经生长和神经可塑性，尤其通过调节蛋白激酶C对生长相关蛋白GAP-43的磷酸化作用，促进轴突生长和突触再塑[2]；另一方面，S100β结合微管相关蛋白如Tau和MAP-2，对微管起稳定作用。S100β尚通过调节信使分子如钙离子、NO等的分布，参与信号传递和LTP形成。为了证实S100β参与学习记忆，Lewis等[3]曾用S100β抗血清对大鼠进行脑室注射，结果海马LTP现象受抑制，动物学习记忆能力下降。
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神经元不表达S100β，我们在海马中观察到的S100β阳性细胞均为星形胶质细胞，神经毡中亦有弱阳性反应，与文献报道一致[4]，提示神经元是分泌型S100β的作用靶细胞之一。越来越多证据表明，胶质细胞通过其分泌产物调控神经递质和信使分子水平，合成和释放神经营养因子等方式，参与各种脑功能的实现[5]。S100β正是这种分泌蛋白之一。本研究结果表明，在长时记忆形成过程中S100β表达上调可能具有重要意义，同时也是胶质细胞参与学习记忆这一复杂生理过程的佐证。
二、NOS/NO与学习记忆的关系
NOS是催化产生内源性NO的唯一酶类，包括神经元型NOS(nNOS)、内皮型NOS(eNOS)和诱导型NOS(iNOS)三种。它们在不同生理状态中发挥不同的作用，其中nNOS可能是参与学习记忆机制的关键酶。文献表明，动物学习记忆过程中，不同脑区的NO水平及NOS活性增高[6]。已证实NO可作为逆行信使，参与诱导并完成LTP[7]。学习过程中突触后NMDA受体及非NMDA受体激活，Ca2+内流与钙调蛋白一起活化nNOS，催化L-精氨酸产生NO，NO可自由而迅速地透过细胞膜，进入突触前成份，激活鸟苷酸环化酶，cGMP增加，进一步促进谷氨酸合成及递质释放；谷氨酸再作用于突触后NMDA及非NMDA受体而实现LTP诱导。本实验训练组大鼠海马及齿状回nNOS阳性细胞数量和染色强度增加，并出现通常情况下不表达的iNOS阳性细胞。结果提示，在学习记忆强化训练过程中海马对NO需求量增加，通过上调神经元和胶质细胞表达NOS，提高NO的产量及空间弥散浓度，可看成是一种生理性应激反应。
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三、S100β与NOS的相关性及其在学习记忆中的作用
体外研究证实，S100β可呈剂量依赖性诱导星形胶质细胞中iNOSmRNA和iNOS的表达增加，测定NO代谢产物亚硝酸盐浓度升高3～4倍[5]。我们通过免疫组化对比观察发现iNOS阳性细胞的区域分布与S100β阳性细胞大体一致，提示两者之间密切相关。S100β诱导iNOS表达上调的机制尚不明确，可能通过提高iNOS mRNA的转录水平和增加iNOS的稳定性，进而升高NO的生成量[8]。NO作为三维空间弥散性信使分子，有效地介导了细胞间的信号传递，增加突触可塑性，调节脑血流量，并参与调节经典递质如乙酰胆碱、多巴胺等的合成和释放[6]；而S100β则通过影响信使分子间接参与信号传递，推测它们之间的协同作用对短时记忆向长时转变具有重要意义，具体机制有待进一步探索。
必须指出，在学习记忆过程中S100β和NOS表达上调是在一定生理阈值内的反应。某些病理过程如以学习记忆损害为主要表现的Alzheimer病，脑内S100β和NOS过度表达，产生高浓度的S100β和NO并介导广泛的神经损伤过程，已被认为是Alzheimer病的致病机制之一[5，9]。正常情况下，脑内应存在精细的调节机制以避免导致神经损伤，目前认为，胶质细胞分泌的细胞因子参与了这种调节机制，但其细节远未明了。
, 百拇医药
参考文献
1，Woolf NJ. A structural basis for memory storage in mammals. Prog Neurobiol,1998,55:59～77.
2，Benowitz LI, Routtenberg A. A membrane phosphoprotein associated with neural development,axon regeneration,phospholipid metabolism and synaptic plasticity.Trends Neurosci,1987,10:527～529.
3，Lewis D, Teyler TJ. Anti-S-100 serum blocks long-term potentiation in the hippocampal slice. Brain Res,1986,383:159～166.
, http://www.100md.com
4，Reeves RH, Yao J, Crowley MR, et al. Astrocytosis and axonal proliferation in the hippocampus of S100b transgenic mice. Proc Natl Acad Sci USA,1994,91:5359～5363.
5，Hu J, Castets F, Guevara JL, et al. S100β stimulates nitric oxide synthase activity and mRNA levels in rat cortical astrocytes. J Biol Chem,1996,271(5):2543～2547.
6，Yamada K, Noda Y, Nakayama S, et al. Role of nitric oxide in learning and memory and in monoamine metabolism in the rat brain. Br J Pharmacol,1995,115(5):852～858.
, 百拇医药
7，Zhou M, Small SA, Kandel ER, et al. Nitric oxide and carbon monoxide produce activity-dependent long-term synaptic enhancement in hippocampus. Science,1993,260(5116):1949～1950.
8，Vodovotz Y, Kwon NS, Pospischil M, et al. Inactivation of nitric oxide synthase after prolonged incubation if mouse macrophage with IFN-r and bacterial lipopolysaccharide. J Immunol,1994,152(8):4110～4118.
9，Whitaker-Azmitia PM, Wingate M, Borella A,et al. Transgenic mice overexpressing the neurotrophic factor S-100β show neuronal cytoskeletal and behavioral signs of altered aging processes:implications for Alzheimer's disease and Down's syndrome. Brain Res,1997,776:51～60.
(收稿日期：1999—07—19), 百拇医药
单位：
关键词：学习记忆；海马；S100β；一氧化氮合酶
中国行为医学科学000206 【摘要】 目的 探讨大鼠学习记忆训练过程中海马S100β和一氧化氮合酶(NOS)表达的变化及其相关性。 方法 Y型电迷宫和跳台反射仪连续训练一周作为空间学习记忆的训练组，随机操作为假训练组，而自由活动作为正常对照；免疫组化显示S100β、nNOS和iNOS的表达情况并在高倍镜下进行阳性细胞计数及方差分析。 结果 训练组大鼠海马及齿状回S100β和nNOS均呈高表达，阳性细胞数显著多于假训练组和对照组(P<0.01)；训练组尚有少量iNOS表达，其分布与S100β+星形胶质细胞一致。 结论 S100β和NOS的表达上调在学习记忆机制中具有重要作用，S100β和一氧化氮(NO)之间的协同作用可能与长时记忆的获得有关。
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The expressions and their correlation of S100β and nitric oxide synthase in hippocampus during the procssing of learning and memory
Lin Yu, Chen Junpao, Liu Hui, et al.
(Department of Neurology,Zhujiang Hospital,Guangzhe 510282)
【Abstract】 Objective To obseve the expressions of S100β and nitric oxide synthase (NOS) in hippocampus and dentate gyrus during training of learning and memory and to explore the role of S100β and NOS in the mechanism of learning and memory. Methods Ten rats (training group) received one week regulation training with Y-maze and stair-jumping instrument. The sham-training group (n=8) rats were trained randomly in Y-maze and stair-jumping instrument and the control group rats moved freely at equal times.Immunohistochemical assay was used to investigate the expressions of S100β、nNOS and iNOS. S100β+ and nNOS+ cells were counted at a magnification of 400×, in four microscopic fields and assessed for statistical significance with One-Way ANOVA and LSD. Results Training group rats had increased numbers of S100β+ astrocytes and nNOS+ neurons in hippocampus and dentate gyrus compared with sham-training group and control group rats (P<0.01).Furthermore,in the training group,but not in the sham-training group and control group, rats also show a few iNOS+ astrocytes and its distribution in hippocampus and dentate gyrus correlated closely with the expression levels of S100β.Conclusion The training-related increases in S100β and NOS expression are important to the mechanism of learning and memory. Meanwhile,the synergism between S100β and nitric oxide (NO) might have relevance to acquisition of long-term memory. However,the exact regulation mechanism needs further investigation.
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【Key words】 Hippocampus Learning and memory S100β Nitric oxide synthase
近年来，海马被认为是空间学习记忆的关键结构，其相关的分子机制已成为研究热点。目前对经典递质及神经肽的研究已相当深入，钙结合蛋白S100β和一氧化氮合酶(NOS)及其催化产生的一氧化氮(NO)在学习记忆中的作用也越来越受重视。然而，学习记忆过程中海马S100β和NOS的表达情况及其相关性却鲜见报道。本文通过观察大鼠空间学习记忆训练过程中海马S100β和NOS(包括nNOS和iNOS)表达的变化，进一步探讨S100β及NOS/NO在学习记忆机制中的作用。
材料与方法
一、实验分组：雄性SD大鼠(由第一军医大学实验动物中心提供)，鼠龄8～12周，体重250～300g，常规环境饲养。迷宫筛选自发活动活跃，对电击敏感，逃避迅速的大鼠26只，随机分为 (1)训练组(n=10)；(2)假训练组(n=8)；(3)对照组(n=8)。
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二、学习记忆训练
1.迷宫训练：Y型电迷宫(张家港生物医学仪器厂)，电流强度0.7mA，选用电压40V，电击延时2秒。设一臂为起步区，按Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅰ臂顺序轮流作为安全区。训练组大鼠在起步区静置3分钟，予以电击致其逃至安全区，灯光持续15秒，然后熄灯休息45秒，开始下一次操作，直至连续10次正确逃避为一轮，每日训练2轮(9点及21点)，连续一周。假训练组除去灯光指示并随机选定安全区；对照组不施以电击和灯光指示，Y迷宫内自由活动；操作时间及轮次同训练组。
2.跳台训练：采用跳台反射仪(张家港生物医学仪器厂)，将大鼠置于平台上，如其跳下平台后，跳出跳台箱或在60秒内未跳回平台，则再次将其放回平台，直至其掌握为止。训练次数和时间同迷宫训练，假训练组任其随意跳跃活动，时间同训练组，对照组不予跳台训练。
三、免疫组化：采用SABC法。S100β、nNOS和iNOS一抗均购自Sigma公司，内源性生物素封闭液(ABB)、SABC试剂盒、DAB由武汉BOSTER公司提供。各组大鼠在末次训练结束后，予深麻醉(水合氯醛45mg/100g),4%多聚甲醛透心灌注，断头取脑，标记前囟，上述固定液后固定3小时，入4℃ 30%蔗糖直至标本沉底。恒冷切片机(Leica公司)在标记点后3.2～4.2mm范围内连续冠状切片，片厚50um；分为S100β、nNOS、iNOS及阴性对照共4套；0.01M PH7.4PBS接片，经甲醇过氧化氢、0.3%TritonX100、ABB处理后，切片入一抗(1：100)及正常血清，4℃孵育48h，入二抗室温3h，SABC室温反应2h，DAB/H2O2呈色，明胶贴片，脱水透明，中性树胶封固。PBS代替一抗作阴性对照。
, 百拇医药
统计方法：每只大鼠的S100β、nNOS各5张切片，在光镜下分别随机选取右侧海马CA1、CA2、CA3及DG各4个视野(×400)，分别计数S100β和nNOS阳性细胞数，算出每个视野的均数，采用方差分析及多重比较进行显著性检验。
结果
一、训练组大鼠均能在12次以内掌握正确的逃避方向，大多在5～8次之间，呈正态分布，随着训练次数增加，尝试次数呈减少趋势，经过7天的训练，10只大鼠均能完全掌握正确逃避(尝试次数为0)，提示已形成长时记忆。假训练组大鼠均为随机逃避。
二、免疫组化观察
1.S100β免疫组化结果：S100β阳性细胞在海马结构中呈非均一性分布以CA3区、CA1区内侧部较为密集。光镜下胞体较小，突起多呈放射状，伸入周围的神经毡中，从形态上判断大多为星形胶质细胞。其胞浆和突起均呈阳性染色，阳性细胞密集区可见细胞间的神经毡也呈弱阳性反应。学习记忆训练组大鼠海马各亚区阳性细胞数均增多，以CA1、CA3区和齿状回尤为显著(P均<0.01)，胞浆和突起染色加深。假训练组和对照组比较无明显变化(表1)。
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2.nNOS免疫组化结果：nNOS阳性细胞均为神经元，胞浆和突起浓染，大部分集中于锥体细胞层和颗粒细胞层内或边缘。胞体多为锥形或梭形，其突起或伸入分子层，或囿于局部。训练组大鼠海马各亚区及齿状回阳性细胞数目较假训练组及对照组明显增多(P均<0.01)。阳性染色的突起数量亦增加，并沿细胞带垂直方向走行。假训练组和对照组比较无明显变化(表2)。
表1 高倍镜下各组大鼠海马及齿状回S100β阳性细胞数比较(
±s) 组别例数
CA1
CA2
CA3
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DG
对照组
8
38.75±2.92
41.88±4.38
48.37±4.07
25.25±3.23
假训练组
8
40.50±3.59
42.37±4.56
49.13±2.90
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24.50±2.62
训练组
10
57.13±6.49**
52.13±5.46*
65.87±4.02**
37.87±3.39**
注：与对照组和假训练组比较，*P<0.05，** P<0.01；对照组与假训练组之间无显著差异(P>0.05) 表2 高倍镜下各组大鼠海马及齿状回nNOS阳性细胞数比较(
±s) 组别, 百拇医药
例数
CA1
CA2
CA3
DG
对照组
8
8.87±1.64
11.63±1.68
12.87±2.03
7.25±1.03
假训练组
8
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9.63±1.92
12.25±1.91
12.89±2.90
6.75±1.28
训练组
10
13.88±2.3*
17.75±3.19*
18.87±1.99*
12.23±1.56*
注：与对照组和假训练组比较，*P<0.01；对照组与假训练组之间无显著差异(P>0.05)。
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3.iNOS免疫组化结果：对照组和假训练组海马结构内几无iNOS的表达。训练组海马及齿状回均有少量iNOS阳性细胞，其形态大多与S100β阳性细胞一致，推测为星形胶质细胞；亦有少数胞体小、突起少的阳性细胞可能为小胶质细胞。iNOS阳性细胞的总体分布与S100β阳性细胞分布一致，提示两者之间具有一定相关性。
讨论
一、S100β在学习记忆机制中的作用
海马长时程增强(LTP)是学习记忆的重要机制。而神经可塑性是学习记忆的结构基础，长时记忆形成伴随新突触的建立[1]。
S100β在神经可塑性中扮演重要角色，一方面，它与主要的突触蛋白结合并抑制它们磷酸化，影响神经生长和神经可塑性，尤其通过调节蛋白激酶C对生长相关蛋白GAP-43的磷酸化作用，促进轴突生长和突触再塑[2]；另一方面，S100β结合微管相关蛋白如Tau和MAP-2，对微管起稳定作用。S100β尚通过调节信使分子如钙离子、NO等的分布，参与信号传递和LTP形成。为了证实S100β参与学习记忆，Lewis等[3]曾用S100β抗血清对大鼠进行脑室注射，结果海马LTP现象受抑制，动物学习记忆能力下降。
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神经元不表达S100β，我们在海马中观察到的S100β阳性细胞均为星形胶质细胞，神经毡中亦有弱阳性反应，与文献报道一致[4]，提示神经元是分泌型S100β的作用靶细胞之一。越来越多证据表明，胶质细胞通过其分泌产物调控神经递质和信使分子水平，合成和释放神经营养因子等方式，参与各种脑功能的实现[5]。S100β正是这种分泌蛋白之一。本研究结果表明，在长时记忆形成过程中S100β表达上调可能具有重要意义，同时也是胶质细胞参与学习记忆这一复杂生理过程的佐证。
二、NOS/NO与学习记忆的关系
NOS是催化产生内源性NO的唯一酶类，包括神经元型NOS(nNOS)、内皮型NOS(eNOS)和诱导型NOS(iNOS)三种。它们在不同生理状态中发挥不同的作用，其中nNOS可能是参与学习记忆机制的关键酶。文献表明，动物学习记忆过程中，不同脑区的NO水平及NOS活性增高[6]。已证实NO可作为逆行信使，参与诱导并完成LTP[7]。学习过程中突触后NMDA受体及非NMDA受体激活，Ca2+内流与钙调蛋白一起活化nNOS，催化L-精氨酸产生NO，NO可自由而迅速地透过细胞膜，进入突触前成份，激活鸟苷酸环化酶，cGMP增加，进一步促进谷氨酸合成及递质释放；谷氨酸再作用于突触后NMDA及非NMDA受体而实现LTP诱导。本实验训练组大鼠海马及齿状回nNOS阳性细胞数量和染色强度增加，并出现通常情况下不表达的iNOS阳性细胞。结果提示，在学习记忆强化训练过程中海马对NO需求量增加，通过上调神经元和胶质细胞表达NOS，提高NO的产量及空间弥散浓度，可看成是一种生理性应激反应。
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三、S100β与NOS的相关性及其在学习记忆中的作用
体外研究证实，S100β可呈剂量依赖性诱导星形胶质细胞中iNOSmRNA和iNOS的表达增加，测定NO代谢产物亚硝酸盐浓度升高3～4倍[5]。我们通过免疫组化对比观察发现iNOS阳性细胞的区域分布与S100β阳性细胞大体一致，提示两者之间密切相关。S100β诱导iNOS表达上调的机制尚不明确，可能通过提高iNOS mRNA的转录水平和增加iNOS的稳定性，进而升高NO的生成量[8]。NO作为三维空间弥散性信使分子，有效地介导了细胞间的信号传递，增加突触可塑性，调节脑血流量，并参与调节经典递质如乙酰胆碱、多巴胺等的合成和释放[6]；而S100β则通过影响信使分子间接参与信号传递，推测它们之间的协同作用对短时记忆向长时转变具有重要意义，具体机制有待进一步探索。
必须指出，在学习记忆过程中S100β和NOS表达上调是在一定生理阈值内的反应。某些病理过程如以学习记忆损害为主要表现的Alzheimer病，脑内S100β和NOS过度表达，产生高浓度的S100β和NO并介导广泛的神经损伤过程，已被认为是Alzheimer病的致病机制之一[5，9]。正常情况下，脑内应存在精细的调节机制以避免导致神经损伤，目前认为，胶质细胞分泌的细胞因子参与了这种调节机制，但其细节远未明了。
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参考文献
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(收稿日期：1999—07—19), 百拇医药