脑源性神经营养因子对改善东莨菪碱致学习记忆障碍的实验研究*
作者：陈 蓉 高顺生 饶颖竹
单位：陈 蓉 广东省湛江师范学院生物系，湛江，524048；高顺生 广东省湛江师范学院体育系；饶颖竹 广东省湛江市临床医学研究所
关键词：脑源性神经营养因子；东莨菪碱；学习记忆障碍
脑源性神经营养因子对改善东莨菪碱致 学习记忆障碍的实验研究 摘要 目的：探讨脑源性神经营养因子对中枢神经系统高级机能活动的作用机理，为临床应用脑源性神经营养因子治疗学习记忆障碍疾病提供实验依据。方法：以小鼠为实验对象,采用学习记忆行为训练和生化测定的方法，观察脑源性神经营养因子对东莨菪碱致学习记忆障碍、海马脑区蛋白质含量的影响。结果：脑源性神经营养因子能显著地改善东莨菪碱所致的学习记忆障碍，使东莨菪碱实验小鼠海马脑区的蛋白质含量显著增加。结论：脑源性神经营养因子对东莨菪碱所致的小鼠学习记忆障碍的改善与康复均具有明显作用。
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Effects of brain-derived neurotrophic factor on scopolamine-induced memory dysfunction rats
CHEN Rong, GAO Shunsheng, RAO Yingzhu
Chinese Journal of Rehabilitation Medicine, 1999, 14(4):159～161
Abstract Objective: To study the effects of brain-derived neurotrophic factor(BDNF) on the higher nervous activities of central nervous system,and provide the experimental evidence for the therapeutic possibility of BDNF. Method: Learning-behavioral training and biochemistry determination were employed.The number of learning trial( NT of learning) and the rate of right memory response(RR of memory,%,) were investigated, and the content of protein in hippocampus were determinated. Result:BDNF prevented the memory dysfunction induced by Scopolamine (P<0.05); The content of brain protein in hippocampus were increased by BDNF in rats of Scop-group (P<0.05).Conclusion:BDNF had effects on improvement of scopolamine -induced memory dysfunction.
, 百拇医药
Author＇s address Dept. of Biology, Zhanjiang Normal College, Zhanjiang, 524048
Key words Brain-derived neurotrophic factor; Scopolamine; Learning and memory dysfunction
脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)是重要的神经生长因子之一，为一种由脑组织合成的小分子碱性蛋白质，在大脑皮层、海马等中枢神经系统部位含量较丰富，具有促进神经细胞生长、发育，以及神经细胞损伤后修复等作用〔1～4〕。本研究采用学习记忆行为训练与生化测定相结合的方法，观察、分析BDNF对东莨菪碱(Scopolamine，Scop)所致学习记忆障碍的小鼠的学习记忆能力和海马脑区蛋白质含量的影响，为进一步探讨BDNF对学习记忆障碍等中枢神经系统疾病的作用机理及临床应用提供实验依据。
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1 材料和方法1.1 实验材料
1.1.1 实验动物:1月龄昆明种小鼠，每只体重20±2g，购自广东医学院实验动物中心。
1.1.2 药物:Scop由上海禾丰制药厂生产。BDNF从人胚脑提取液中提取，电泳纯。其它试剂均为分析纯。
1.2 实验方法
1.2.1 实验分组:将小鼠随机分为5组：正常对照组、Scop组〔5〕、Scop+BDNF不同剂量组(0.50mg/公斤体重、1.00mg/公斤体重、1.50mg/公斤体重)，每组10只，雌雄各半。分别尾静脉注射BDNF，正常对照组、Scop组给予等量生理盐水。每日给药1次，连续15日，于第16日开始进行避暗学习记忆行为训练实验。
实验动物饲养在22±3℃实验室中，自由饮水，自然光照。
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1.2.2 学习记忆行为训练：训练采用张家港市教学实验器械厂生产的MG-3型迷宫刺激器。迷宫通道由辐射形的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ臂组成，每臂顶端有一指示灯，指示灯亮，则此臂底部铜棒不通电，为安全区，其余两黑暗臂底通电，刺激器控制各通道的通电情况。
训练前将小鼠放在通道臂中适应5min，接通电源，调节刺激器随机变换安全区的位置。安全区指示灯亮2s后，如果小鼠仍停留在黑暗臂或跑入另一黑暗臂，足底即遭电击(电刺激强度为50V)，直到小鼠跑入安全区，电击停止，完成一次学习任务。间隔30s，进行下次训练。如小鼠由起始臂直接跑入安全区，为一次正确反应，跑入非安全区，则为一次错误反应。每日每只小鼠训练20次，以学习正确反应率达到100%为学会的标准，记录达到学会标准所需的训练次数，作为衡量学习能力的指标。在达到学会标准后，间隔1日，将刺激强度调为0，以同样方法进行记忆效果测试，记录20次行为测试中的记忆正确反应率，作为衡量记忆能力的指标，并将全部实验数据进行统计学处理。
1.2.3 脑蛋白含量的测定：在全部行为实验结束后，将各组小鼠快速断头处死，取海马部位分别称重，加入Tris-HCl缓冲液(pH7.2)研磨匀浆，离心、过滤。采用Lowry法测定海马脑区的蛋白质含量。
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2 结果2.1 BDNF对Scop所致学习记忆障碍小鼠学习记忆能力的影响
本研究通过动物实验结果表明，Scop学习记忆障碍造型组学会的训练次数极显著地多于正常对照组(P<0.01)，记忆正确反应率则极显著降低(P<0.01)；尾静脉注射BDNF(0.50mg/公斤体重、1.00mg/公斤体重、1.50mg/公斤体重)的Scop记忆障碍组，与Scop组比较，训练次数显著减少(P<0.05)，记忆正确反应率显著提高(P<0.05)。结果提示，BDNF可改善Scop所致学习记忆障碍，对促进其学习记忆能力的恢复均具有明显的作用，见附表。
附表 BDNF对东莨菪碱所致学习记忆障碍小鼠的影响 (n=10)
组别
剂量
(mg/公斤体重)
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学会的训练次数
(
±s)
记忆正确反应率
(%，±s)
海马蛋白含量
(mg/公斤体重)
正常对照组
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63.5±16.1
74.7±9.4
87.1±5.4
东莨菪碱造型组
158.6±24.4①
13.5±8.3①
43.1±5.9①
东莨菪碱造型+BDNF组
0.50
102.5±19.3②
39.6±8.8②
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61.4±5.5②
1.00
90.4±15.8②
47.2±9.2②
66.7±5.8②
1.50
91.7±17.2②
44.3±8.9②
65.2±5.8②
注：①与正常对照组比较，P<0.01；②与Scop组比较，P<0.05
, 百拇医药
2.2 BDNF对Scop所致学习记忆障碍小鼠海马脑区蛋白质含量的影响
从附表可见，与正常对照组比较，Scop学习记忆障碍造型组小鼠海马脑区的蛋白含量极显著降低(P<0.01)；在给予BDNF后，Scop组实验小鼠海马脑区的蛋白含量均显著增加(P<0.05)。
3 讨论 BDNF是Bardel从哺乳动物脑中分离出来的一种碱性蛋白〔6〕。近年来对其氨基酸序列、基因表达和生物活性进行了大量的研究〔1～4,7〕，BDNF在大脑皮层、海马等中枢神经系统部位含量较丰富，具有促进神经细胞生长、发育，以及神经细胞损伤后修复等作用。目前尚未见有关于BDNF对学习记忆等中枢神经系统高级机能的作用及机制的报道。为了探讨BDNF对小鼠学习记忆能力作用的神经机制，为临床应用BDNF治疗学习记忆障碍疾病提供实验依据。我们采用学习记忆行为训练实验，应用能显著降低小鼠学习记忆能力的抗胆碱药物Scop建立学习记忆障碍模型〔5〕，观察到BDNF能显著改善Scop所致的学习记忆障碍，使实验小鼠的学习记忆能力得到一定的恢复。
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本研究的生化测定结果显示，Scop造型对照组小鼠的海马脑区的蛋白质含量显著低于正常对照组，给予Scop造型组BDNF后，实验小鼠的海马脑区的蛋白质含量明显增加(P<0.05)。海马脑区蛋白质合成能力的高低与学习记忆有密切关系〔8～9〕。有报道表明Scop所致学习记忆障碍的机制可能是由于Scop抑制了脑内突触体蛋白质的合成，影响神经信息的突触传递，导致小鼠的学习记忆能力受到影响〔5〕。结果表明，BDNF对Scop所致学习记忆障碍小鼠的作用可能通过影响抗胆碱药物Scop对突触体蛋白质合成的作用，使海马脑区蛋白质合成增加，从而改善了实验小鼠的学习记忆障碍，提高了学习记忆能力。但BDNF对Scop所致学习记忆障碍的改善与康复作用机理及其量效关系有待进一步研究。
* 本研究为广东省湛江师范学院青年教师重点科研项目
参考文献
, 百拇医药
1 Rosenthal A, Goeddle DV, Nguyen, et al.Primary structure and biological activity of human brain-derived neurotrophic factor.Endocrinology,1991,129:1289.
2 Lefebvre PP, et al. Neurotrophins affect survival and neuritogenesis by adult injured auditory neurons in vitro. Neuroreport,1994,5:865.
3 陈蓉.脑源性神经营养因子对体外培养的海马神经细胞的作用研究. 湛江师范学院学报,1997,18(2):69.
4 Goodman LJ，et al.Regulated release and polarized localization of brain-derived neurotrophic factor in hippocampal neurons.Mol Cell Neurosci,1996,7(3):222.
, 百拇医药
5 章子贵,徐小红,吴馥梅.东莨菪碱所致记忆障碍的脑内突触机制. 心理学报,1998,30(3):332.
6 Barde Y.A.et al.Purification of new neurotrophic factor from mammalian brain.EMBO J,1982,1(5):549.
7 Schaf M.J.et al.Corticosterone regulates expression of BDNF and trkB but NT-3trkC mRNA in the rat hippocampus. J Neurosci Res,1997,48(4):334.
8 韩怡凡,陈先瑜.中枢胆碱能递质系统与学习记忆关系的研究.生理科学进展,1983,14(3):216.
9 洪岸.老年大鼠学习记忆减退的神经基础.生理科学进展,1995,26(3):240.
收稿日期：1999-03-18, 百拇医药
单位：陈 蓉 广东省湛江师范学院生物系，湛江，524048；高顺生 广东省湛江师范学院体育系；饶颖竹 广东省湛江市临床医学研究所
关键词：脑源性神经营养因子；东莨菪碱；学习记忆障碍
脑源性神经营养因子对改善东莨菪碱致 学习记忆障碍的实验研究 摘要 目的：探讨脑源性神经营养因子对中枢神经系统高级机能活动的作用机理，为临床应用脑源性神经营养因子治疗学习记忆障碍疾病提供实验依据。方法：以小鼠为实验对象,采用学习记忆行为训练和生化测定的方法，观察脑源性神经营养因子对东莨菪碱致学习记忆障碍、海马脑区蛋白质含量的影响。结果：脑源性神经营养因子能显著地改善东莨菪碱所致的学习记忆障碍，使东莨菪碱实验小鼠海马脑区的蛋白质含量显著增加。结论：脑源性神经营养因子对东莨菪碱所致的小鼠学习记忆障碍的改善与康复均具有明显作用。
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Effects of brain-derived neurotrophic factor on scopolamine-induced memory dysfunction rats
CHEN Rong, GAO Shunsheng, RAO Yingzhu
Chinese Journal of Rehabilitation Medicine, 1999, 14(4):159～161
Abstract Objective: To study the effects of brain-derived neurotrophic factor(BDNF) on the higher nervous activities of central nervous system,and provide the experimental evidence for the therapeutic possibility of BDNF. Method: Learning-behavioral training and biochemistry determination were employed.The number of learning trial( NT of learning) and the rate of right memory response(RR of memory,%,) were investigated, and the content of protein in hippocampus were determinated. Result:BDNF prevented the memory dysfunction induced by Scopolamine (P<0.05); The content of brain protein in hippocampus were increased by BDNF in rats of Scop-group (P<0.05).Conclusion:BDNF had effects on improvement of scopolamine -induced memory dysfunction.
, 百拇医药
Author＇s address Dept. of Biology, Zhanjiang Normal College, Zhanjiang, 524048
Key words Brain-derived neurotrophic factor; Scopolamine; Learning and memory dysfunction
脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)是重要的神经生长因子之一，为一种由脑组织合成的小分子碱性蛋白质，在大脑皮层、海马等中枢神经系统部位含量较丰富，具有促进神经细胞生长、发育，以及神经细胞损伤后修复等作用〔1～4〕。本研究采用学习记忆行为训练与生化测定相结合的方法，观察、分析BDNF对东莨菪碱(Scopolamine，Scop)所致学习记忆障碍的小鼠的学习记忆能力和海马脑区蛋白质含量的影响，为进一步探讨BDNF对学习记忆障碍等中枢神经系统疾病的作用机理及临床应用提供实验依据。
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1 材料和方法1.1 实验材料
1.1.1 实验动物:1月龄昆明种小鼠，每只体重20±2g，购自广东医学院实验动物中心。
1.1.2 药物:Scop由上海禾丰制药厂生产。BDNF从人胚脑提取液中提取，电泳纯。其它试剂均为分析纯。
1.2 实验方法
1.2.1 实验分组:将小鼠随机分为5组：正常对照组、Scop组〔5〕、Scop+BDNF不同剂量组(0.50mg/公斤体重、1.00mg/公斤体重、1.50mg/公斤体重)，每组10只，雌雄各半。分别尾静脉注射BDNF，正常对照组、Scop组给予等量生理盐水。每日给药1次，连续15日，于第16日开始进行避暗学习记忆行为训练实验。
实验动物饲养在22±3℃实验室中，自由饮水，自然光照。
, 百拇医药
1.2.2 学习记忆行为训练：训练采用张家港市教学实验器械厂生产的MG-3型迷宫刺激器。迷宫通道由辐射形的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ臂组成，每臂顶端有一指示灯，指示灯亮，则此臂底部铜棒不通电，为安全区，其余两黑暗臂底通电，刺激器控制各通道的通电情况。
训练前将小鼠放在通道臂中适应5min，接通电源，调节刺激器随机变换安全区的位置。安全区指示灯亮2s后，如果小鼠仍停留在黑暗臂或跑入另一黑暗臂，足底即遭电击(电刺激强度为50V)，直到小鼠跑入安全区，电击停止，完成一次学习任务。间隔30s，进行下次训练。如小鼠由起始臂直接跑入安全区，为一次正确反应，跑入非安全区，则为一次错误反应。每日每只小鼠训练20次，以学习正确反应率达到100%为学会的标准，记录达到学会标准所需的训练次数，作为衡量学习能力的指标。在达到学会标准后，间隔1日，将刺激强度调为0，以同样方法进行记忆效果测试，记录20次行为测试中的记忆正确反应率，作为衡量记忆能力的指标，并将全部实验数据进行统计学处理。
1.2.3 脑蛋白含量的测定：在全部行为实验结束后，将各组小鼠快速断头处死，取海马部位分别称重，加入Tris-HCl缓冲液(pH7.2)研磨匀浆，离心、过滤。采用Lowry法测定海马脑区的蛋白质含量。
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2 结果2.1 BDNF对Scop所致学习记忆障碍小鼠学习记忆能力的影响
本研究通过动物实验结果表明，Scop学习记忆障碍造型组学会的训练次数极显著地多于正常对照组(P<0.01)，记忆正确反应率则极显著降低(P<0.01)；尾静脉注射BDNF(0.50mg/公斤体重、1.00mg/公斤体重、1.50mg/公斤体重)的Scop记忆障碍组，与Scop组比较，训练次数显著减少(P<0.05)，记忆正确反应率显著提高(P<0.05)。结果提示，BDNF可改善Scop所致学习记忆障碍，对促进其学习记忆能力的恢复均具有明显的作用，见附表。
附表 BDNF对东莨菪碱所致学习记忆障碍小鼠的影响 (n=10)
组别
剂量
(mg/公斤体重)
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学会的训练次数
(
±s)记忆正确反应率
(%，
±s)海马蛋白含量
(mg/公斤体重)
正常对照组
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63.5±16.1
74.7±9.4
87.1±5.4
东莨菪碱造型组
158.6±24.4①
13.5±8.3①
43.1±5.9①
东莨菪碱造型+BDNF组
0.50
102.5±19.3②
39.6±8.8②
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61.4±5.5②
1.00
90.4±15.8②
47.2±9.2②
66.7±5.8②
1.50
91.7±17.2②
44.3±8.9②
65.2±5.8②
注：①与正常对照组比较，P<0.01；②与Scop组比较，P<0.05
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2.2 BDNF对Scop所致学习记忆障碍小鼠海马脑区蛋白质含量的影响
从附表可见，与正常对照组比较，Scop学习记忆障碍造型组小鼠海马脑区的蛋白含量极显著降低(P<0.01)；在给予BDNF后，Scop组实验小鼠海马脑区的蛋白含量均显著增加(P<0.05)。
3 讨论 BDNF是Bardel从哺乳动物脑中分离出来的一种碱性蛋白〔6〕。近年来对其氨基酸序列、基因表达和生物活性进行了大量的研究〔1～4,7〕，BDNF在大脑皮层、海马等中枢神经系统部位含量较丰富，具有促进神经细胞生长、发育，以及神经细胞损伤后修复等作用。目前尚未见有关于BDNF对学习记忆等中枢神经系统高级机能的作用及机制的报道。为了探讨BDNF对小鼠学习记忆能力作用的神经机制，为临床应用BDNF治疗学习记忆障碍疾病提供实验依据。我们采用学习记忆行为训练实验，应用能显著降低小鼠学习记忆能力的抗胆碱药物Scop建立学习记忆障碍模型〔5〕，观察到BDNF能显著改善Scop所致的学习记忆障碍，使实验小鼠的学习记忆能力得到一定的恢复。
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本研究的生化测定结果显示，Scop造型对照组小鼠的海马脑区的蛋白质含量显著低于正常对照组，给予Scop造型组BDNF后，实验小鼠的海马脑区的蛋白质含量明显增加(P<0.05)。海马脑区蛋白质合成能力的高低与学习记忆有密切关系〔8～9〕。有报道表明Scop所致学习记忆障碍的机制可能是由于Scop抑制了脑内突触体蛋白质的合成，影响神经信息的突触传递，导致小鼠的学习记忆能力受到影响〔5〕。结果表明，BDNF对Scop所致学习记忆障碍小鼠的作用可能通过影响抗胆碱药物Scop对突触体蛋白质合成的作用，使海马脑区蛋白质合成增加，从而改善了实验小鼠的学习记忆障碍，提高了学习记忆能力。但BDNF对Scop所致学习记忆障碍的改善与康复作用机理及其量效关系有待进一步研究。
* 本研究为广东省湛江师范学院青年教师重点科研项目
参考文献
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1 Rosenthal A, Goeddle DV, Nguyen, et al.Primary structure and biological activity of human brain-derived neurotrophic factor.Endocrinology,1991,129:1289.
2 Lefebvre PP, et al. Neurotrophins affect survival and neuritogenesis by adult injured auditory neurons in vitro. Neuroreport,1994,5:865.
3 陈蓉.脑源性神经营养因子对体外培养的海马神经细胞的作用研究. 湛江师范学院学报,1997,18(2):69.
4 Goodman LJ，et al.Regulated release and polarized localization of brain-derived neurotrophic factor in hippocampal neurons.Mol Cell Neurosci,1996,7(3):222.
, 百拇医药
5 章子贵,徐小红,吴馥梅.东莨菪碱所致记忆障碍的脑内突触机制. 心理学报,1998,30(3):332.
6 Barde Y.A.et al.Purification of new neurotrophic factor from mammalian brain.EMBO J,1982,1(5):549.
7 Schaf M.J.et al.Corticosterone regulates expression of BDNF and trkB but NT-3trkC mRNA in the rat hippocampus. J Neurosci Res,1997,48(4):334.
8 韩怡凡,陈先瑜.中枢胆碱能递质系统与学习记忆关系的研究.生理科学进展,1983,14(3):216.
9 洪岸.老年大鼠学习记忆减退的神经基础.生理科学进展,1995,26(3):240.
收稿日期：1999-03-18, 百拇医药