作者:孙斌,朱芳,刘琳琳,李思澎,梁建,张咏梅
【摘要】 目的 观察侧脑室分别给予纳洛酮、催产素(oxytocin, OT)对小鼠学习记忆的影响及阿片受体在OT影响小鼠学习记忆中的作用。方法 按分层随即区组设计将小鼠分成4组(n=7):生理盐水组(NS组)、纳洛酮组(Nal组)、OT组、Nal+OT组。采用避暗实验分别测定给药后第1天、第2天小鼠的潜伏期及错误次数。结果 用药后第2天,与NS组相比,OT组错误次数增加(P<0.01),潜伏期缩短(P<0.05);与OT组相比:Nal+OT组的错误次数减少(P<0.05),潜伏期差异无统计学意义(P >0.05)。结论 在本实验条件下,侧脑室微量注射OT能损伤小鼠的记忆功能,而侧脑室给予阿片受体拮抗剂纳洛酮后,逆转OT所致的记忆损伤,提示OT损害记忆的作用与阿片受体有关。
【关键词】 催产素;纳洛酮;避暗实验;记忆
Abstract: Objective To investigate the effect of naloxone or oxytocin (OT) microinjection into lateral cerebral ventricle on the memory in mice, and to explore the role of opioid receptor in the effect of OT on memory in mice. Methods The mice were randomly pided into 4 groups (n=7 each): normal saline group (NS group), naloxone Nal group, OT group, Nal+OT group. The times of the errors and the duration of latency were respectively recorded on the first day and the second day after the drug administration in step- through task. Results On the second day, as compared to the NS group, the times of errors increased (P<0.01) and the duration of latency decreased (P<0.05) in the step-through task in the OT group; Compared with the OT group, the times of errors decreased (P < 0.05) while there were no significant differences in the duration of latency (P>0.05) in the step-through task in the Nal+OT group. Conclusion Under this experiment conditions, microinjection of OT lateral cerebral ventricle could impair the memory in mice. Meanwhile, naloxone, the opioid receptor antagonist, could reverse the effect of OT. therefore, the opioid receptor mediated the effects of OT on the memory.
Key words: oxytocin; naloxone; step-through task; memory
催产素(oxytocin,OT)是一种九肽构成的激素,由下丘脑室旁核和视上核大细胞分泌后,经下丘脑-垂体束运送到神经垂体储存,当机体需要时由神经垂体释放到血液中。脑内许多部位有OT受体,如:大脑皮质部分区域、基底神经核、边缘系统、背侧丘脑、下丘脑、脑干和脊髓。大量研究表明OT除了参与与生育有关的一些行为外,还在复杂的社会行为和应激中发挥作用[1]。此外,OT与学习记忆的关系密切,侧脑室、海马、基底神经核或中缝背核微量注射OT后,可通过影响记忆的巩固和读取过程而导致遗忘,因而被称为遗忘肽[1-2]。中枢内给予OT可调节脑内阿片肽、多巴胺、五羟色胺和谷氨酸的释放。但是,OT对小鼠学习记忆的影响是否与阿片受体有关尚未见文献报道。本研究利用避暗实验,并通过预先侧脑室注射阿片受体的特异性拮抗药纳络酮(naloxone),观察阿片受体是否参与OT对小鼠记忆的影响。
1 材料和方法
1.1 实验动物 昆明种小鼠,雌性,体重 20~25 g,由徐州医学院实验动物中心提供。实验前2天使小鼠熟悉实验室环境,自由摄食饮水,每日固定时间进行实验。
1.2 主要试剂和仪器 ZH - 500型小鼠避暗仪(安徽淮北正华生物仪器设备有限公司),实验装置分明暗两室,两室之间有一直径为3 cm大小的圆洞,两室底部均铺以铜栅,暗室接电。盐酸纳洛酮注射液(北京四环药业有限公司, 批号20091207);OT(上海禾丰制药有限公司, 批号091204);2 种药物均以生理盐水(NS)稀释至所需浓度。
1.3 侧脑室微量注射 将小鼠的头部固定,在小鼠两耳连线与双眼连线之间,在颅骨中线旁2 mm处,用微量注射器垂直刺入2 mm(预先将塑料套管在针尖固定),给药容积为2.5 μl,在30 s内完成注射,留针2 min。
1.4 动物分组及处理 按分层随即区组设计分组,使各组平均体重基本相同。小鼠分成4组 (n=7 ):NS组、纳洛酮(1 μg)组(Nal组)、OT(5 ng)组、Nal(1 μg)+OT(5 ng)组 (Nal+OT组)。各组小鼠均于训练前30 min侧脑室给药,其中Nal+OT组于训练前30 min侧脑室给予纳洛酮后,再于训练前15 min侧脑室微量注射OT。每次侧脑室均注射2.5 μl。
1.5 避暗实验法 训练时先将小鼠放入反应箱中适应 3 min,再将暗室底铜栅通 40 V、50 Hz交流电,最后将小鼠背对洞口放入明室,小鼠进入暗室即受电击。训练时记录第1次进入暗室的时间(步入潜伏期,step-through latency,STL),STL大于180 s者弃去不用。记录5 min内第1次进入暗室的时间(潜伏期)和进入次数(错误次数)作为基础成绩。如果5 min时小鼠仍未进入暗室,错误次数记为0次,潜伏期记为300 s。48 h后再次将小鼠放入明室,记录5 min内第1次进入暗室的时间(潜伏期)和进入次数(错误次数)。
1.6 统计学处理 数据用±s表示,采用SPSS 13.0 统计软件进行分析,多组间比较采用完全随机设计方差分析法(ANOVA),两两比较采用q检验。P<0.05为差异有统计学意义。
2 结 果
如表1所示:在用药前各组小鼠的错误次数和潜伏期差异无统计学意义(P>0.05),表明各组小鼠基础智力相似。用药第1天,避暗实验中各组小鼠的错误次数和潜伏期差异均无统计学意义(P>0.05);用药第2天与NS组相比,Nal组的潜伏期及错误次数无明显差异(P>0.05),而OT组错误次数明显增加(P<0.01),潜伏期明显缩短(P<0.05),表明侧脑室微量注射1 μg纳洛酮对小鼠的学习记忆无明显影响,而侧脑室微量注射5 ngOT对小鼠的记忆有损伤。与OT组相比,Nal+OT组的错误次数明显减少(P<0.05),潜伏期有增加趋势,但差异无统计学意义(P>0.05),表明纳洛酮可能逆转OT所致的记忆损伤。表1 纳洛酮对OT所致小鼠记忆减退的影响(避暗法,n=7,±s)
3 讨 论
在中枢神经系统内许多部位存在着OT神经元、OT纤维及其受体。OT在中枢神经系统内发挥多种作用,如心血管功能的调节、体温调节、痛觉调制、对行为活动的影响等,OT能明显消弱记忆过程,即消弱记忆的巩固、储存与回忆过程[3-4] 。我们的实验结果再次证实了这一观点,我们观察到侧脑室微量注射OT后,与NS组相比,小鼠避暗实验的错误次数明显增加,潜伏期缩短,表明OT对小鼠的记忆有损伤作用。
那么,OT对记忆的消弱作用是否与脑内的阿片受体有关呢?目前尚未见到相关报道。已有研究表明:阿片受体与记忆密切相关[5],阿片类药物成瘾之后,其记忆十分强烈,而且可导致终生难忘,说明学习记忆功能参与了阿片的成瘾过程;纳洛酮作为阿片受体拮抗药,对各型阿片受体都有竞争性拮抗作用,本身不产生明显药理作用,是常用的工具药。McGaugh等[6-7]认为阿片肽抑制杏仁核中去甲肾上腺素递质的释放,使记忆减弱,而纳洛酮可解除这种抑制作用。此外,OT可通过激活OT受体,抑制海马CA1区神经元对外周传入电信号的反应,中枢内阿片系统也参与OT的这种抑制作用,当用纳洛酮阻断阿片受体后,OT的抑制作用明显减弱[8]。而海马是影响动物学习记忆过程的主要作用部位,老年痴呆患者的海马及颞叶的OT水平明显增高[3]。在本实验中,我们观察到侧脑室单独给予阿片受体拮抗药纳洛酮后,与生理盐水组相比,错误次数和潜伏期差异均无统计学意义,表明单独应用1 μg纳洛酮对小鼠的记忆并无明显影响。但在给予OT之前预先给予纳洛酮,与单独应用OT组相比,小鼠的错误次数明显减少,避暗潜伏期增加,说明纳洛酮可以逆转OT对记忆的损害作用,提示阿片受体参与OT减退记忆的作用。
综上所述,我们认为,中枢神经系统内的阿片受体可能参与了OT对记忆的减退作用。
参考文献
[1] de Oliveira LF, Camboim C, Diehl F, et al. Glucocorticoid- mediated effects of systemic oxytocin upon memory retrieval [J]. Neurobiol Learn Mem, 2007, 87(1): 67-71.
[2] Wu W, Yu LC. Roles of oxytocin in spatial learning and memory in the nucleus basalis of Meynert in rats [J]. Regulatory Peptides, 2004, 120(1-3): 119-125.
[3] 邹叶青, 柳丰萍, 高建群, 等. 催产素的研究进展 [J]. 广州医学院学报, 2007, 35 (6): 61-64.
[4] 梅镇彤.学习和记忆的神经生物学[M].上海:上海科技教育出版社,1997:95-97.
[5] Omrani A, Ghadami MR, Fathi N, et al. Naloxone improves impairment of spatial performance induced by pentylenetetrazol kindling in rats [J]. Neuroscience, 2007, 145 (3): 824 - 831.
[6] McGaugh JL, Introini-Collison IB, Cahill LF, et al. Neuromodulatory systems and memory storage: role of the amygdala [J ]. Behav Brain Res, 1993, 58 (1-2): 81-90.
[7] McGaugh JL, Cahill L. Interaction of neuromodulatory systems in modulating memory storage [J ]. Behav Brain Res, 1997, 83 (1-2): 31-38.
[8] 陈静芳, 胡祁生, 胡胜娣, 等. 大鼠脑海马CA1区神经元诱发放电过程中催产素与阿片受体的参与和调制作用 [J]. 中国临床康复, 2005, 9(45) : 158-160.