慢性脑缺血对老龄大鼠学习记忆能力和髓鞘碱性蛋白的影响

【摘要】 目的 研究慢性脑缺血对老龄大鼠学习记忆能力和髓鞘碱性蛋白(MBP)的影响。方法 Wistar健康老龄大鼠50只，随机分为2组，假手术组和模型组；采用Morris智能水迷宫检测各组大鼠学习记忆能力的改变情况；采用免疫组化法结合彩色病理图像分析仪测量平均灰度值观察各组MBP在内囊和胼胝体的表达。结果 和假手术组比较，模型组学习记忆能力明显下降，MBP灰度值明显升高，差异具有统计学意义。结论 慢性脑缺血的病理改变可能涉及髓鞘脱失，髓鞘脱失可能为慢性脑缺血引起的认知功能障碍原因之一。

【关键词】 慢性脑缺血；学习记忆；髓鞘碱性蛋白

慢性脑缺血作为神经系统的一种常见病理状态，伴发于脑动脉硬化、脑血管性痴呆、阿尔茨海默病、Binswanger病及动静脉畸形等多种疾病的病理过程中，发病早期以认知功能损害为主要表现，最终可导致持久或进展性的认知与神经功能障碍〔1〕。其病理过程不仅包括神经元的变化而且存在白质髓鞘的损伤，神经元缺失可导致认知功能障碍已被大量研究证实，对白质髓鞘的损伤是否引起认知功能障碍的研究较少〔2，3〕。髓鞘碱性蛋白(MBP)是中枢神经髓鞘膜的主要成分，具有神经组织特异性，其含量变化可反应脑白质少突胶质细胞髓鞘的损伤的程度〔4〕。本文通过结扎老龄大鼠双侧颈总动脉建立慢性脑缺血模型，观察其学习记忆功能和MBP的变化，为进一步探索慢性脑缺血的防治途径建立实验基础。

　　1 材料与方法

　　1.1 实验动物与分组

　　健康Wistar大鼠50只，雌雄不拘，12～14月龄，体重450～550 g，由河南省郑州大学实验动物中心提供；随机分为假手术组和模型组，每组25只，2月后行行为学评价和免疫组化测定。

　　1.2 动物模型制作

　　参照〔1〕制作慢性脑灌注不足动物模型。大鼠术前12 h禁食，4 h禁水，用10%水合氯醛(0.3 ml/100 g)腹腔注射麻醉，保证手术期间有自主呼吸，仰卧固定，前部去毛消毒后，正中切开，分离出双侧颈总动脉，双重丝线结扎，间断缝合皮肤，术后送到通风的动物房饲养。假手术组除不结扎双侧颈总动脉外，余处理同动物模型制作。

　　1.3 Morris水迷宫行为的测定

　　定位航行试验：用于测量大鼠的学习和记忆能力，历时5 d。第1天让大鼠自由游泳2 min，从第2天起，每日分上﹑下午两段，每段训练4次，训练时选择四个不同象限为入水点，将大鼠面向池壁放入水中，观察并记录大鼠寻找并爬上平台的路线图，所需时间(逃避潜伏期)，如果大鼠在120 s内未找到平台，需将其引至平台，这时潜伏期记为120 s，每次训练间隔60 s，记录第5天的逃避潜伏期时间。空间搜索试验：用于测量大鼠学会寻找平台后对平台空间位置记忆的能力，即在第6天的第5次训练时撤除平台，然后任选一个入水点将大鼠面向池壁放入水中，测其在120 s内跨过原平台所在位置的次数。

　　1.4 取材与切片

　　行Morris迷宫测试后，10%水合氯醛(0.3 ml/100 g)腹腔注射麻醉，用4%的多聚甲醛经主动脉插管灌注固定，取脑后置于4%的多聚甲醛中后固定24 h，取视交叉到小脑的冠状切面，然后经洗涤、脱水、透明、浸蜡、包埋，冠状位切片，片厚3～4 μm，用于MBP免疫染色。采用SABC法，羊抗MBP多克隆抗体IgG使用效价为1∶100，DAB显色，步骤按说明书进行。MBP以细胞浆有棕黄色颗粒沉着为阳性细胞。应用Q550c型德国产Leica彩色病理图像分析仪，Qwin软件分析系统测量平均灰度值。

　　1.5 统计学处理

　　计量资料以x±s表示，使用SPSS10.0统计软件进行单因素方差分析和t检验。

　　2 结 果

　　2.1 一般情况

　　动物麻醉清醒后均出现不同程度的精神萎靡，反应迟钝，进食减少。术后1 d假手术组鼠精神恢复，反应灵敏，进食增多。模型组均表现运动减少、不能进食、反应迟钝，部分大鼠共济失调，3～5 d后大鼠精神、反应、进食逐渐恢复，1 w后接近正常。假手术组大鼠死亡2只，模型组大鼠结扎双侧颈总动脉后死亡7只，死亡率约为28.0%。

　　2.2 大鼠学习和记忆的能力的测定结果

　　模型组大鼠学习和记忆能力减退(P＜0.05)。见表1。表1 各组大鼠学习和记忆的能力结果比较(略)

　　2.3 慢性缺血对大鼠内囊和胼胝体MBP表达的影响

　　慢性缺血可导致大鼠内囊和胼胝体MBP表达增加(P＜0.05)。见表2。表2 各组大鼠不同脑区MBP灰度值的比较(略)

　　3 讨 论

　　1992年，De la Torre〔1〕首次永久性结扎大鼠双侧颈总动脉制作出慢性脑缺血的动物模型。由于该动物模型操作简便，重复性好，且完全结扎双侧颈总动脉缺血程度基本相同，使实验各组间、个体间均具有很大可比性。Morris水迷宫排除了动物在完成作业而经过的途中所留下的排泄物和所分泌的外激素对其成绩产生的影响，因此广泛用于学习记忆功能研究，其主要通过测定大鼠的定位航行和空间搜索能力来精确评价。

　　髓鞘是脑白质的重要成分，髓鞘的损伤可破坏信号传导，从而对中枢神经系统的整体功能造成严重影响。少突胶质细胞较星型胶质细胞小，它们成行地沿神经纤维排列，其突起末端扩展成扁平薄膜，包卷神经细胞的轴突周围形成髓鞘，是仅次于神经元的易损细胞。MBP是神经髓鞘特有的膜蛋白，位于髓鞘浆膜面，占髓鞘总蛋白的30%。由成熟少突胶质细胞合成分泌，与酸性脂质结合构成髓鞘的基本成分，形成稳定的膜状板层结构，在神经纤维起着绝缘和快速传导的作用，是维持神经元髓鞘结构和功能稳定的重要物质基础。因而，检测MBP可反映中枢神经系统白质的损害，是反映髓鞘脱失变化较特异敏感的指标〔4〕。

　　本实验研究发现，双侧颈总动脉结扎后2月，和假手术组比较，模型组学习记忆能力明显下降，MBP灰度值明显升高，从而推论慢性脑缺血可能引起白质髓鞘脱失，少突胶质细胞减少，引起神经纤维的绝缘和传导障碍，导致大鼠的学习记忆能力下降。

　　慢性脑缺血引起MBP免疫染色丢失，抑制少突胶质细胞减少的机制目前尚不清楚。其原因可能有以下几方面：①脑缺血后，被激活的小胶质细胞和持续性增生活化的星形细胞可直接破坏少突胶质细胞，同时缺血缺氧后星形细胞、小胶质细胞、巨噬细胞和中性白细胞被激活后释放大量的炎性细胞因子、蛋白酶、NO和氧自由基，这些物质均可直接或间接地造成少突胶质细胞损伤，最终导致脑白质缺血性脱髓鞘病理改变〔5〕。②少突胶质细胞含有丰富的铁和铁结合蛋白，谷胱甘肽含量则较低，而铁是自由基连锁反应的催化剂，还原型谷胱甘肽则是细胞内天然的自由基清道夫，应激后代谢过程显著依赖于氧化磷酸化，这种代谢特点决定了缺血缺氧易引起少突胶质细胞应激性损伤〔6〕。③半胱天冬酶（Caspase）的活化引起少突胶质细胞的凋亡。caspases是一组天门冬氨酸特异的半胱氨酸蛋白酶，属ICE蛋白酶家族，被激活后发生连续的级链反应，导致凋亡发生。缺血后少突胶质细胞中有caspase3的活化，提示caspase3参与少突胶质细胞缺氧缺血损伤〔7〕。另外，少突胶质细胞的死亡还和线粒体的损伤以及兴奋性神经递质受体过度活化等有关〔8，9〕。

　　慢性脑缺血的病理机制可能涉及多个方面，临床上单纯的神经元保护，并不能得到逾期的效果，因此充分考虑胶质细胞反应所起的作用，将有利于患者的恢复。

参考文献

　1 De la Torre JC，Fortin T，Park GA，et al.Chronic cerebrovascular insufficiency induces dementialike deficits in aged rats〔J〕.Brain Res，1992；582 (2):18695.

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　　3 Tomimoto H，Hara M，Wakita H，et al.Chronic cerebral hypoperfusion induces white matter lesions and loss of oligodenroglia with DNA fragmentation in the rat 〔J〕.Acta Neuropathol，2003;106(6):52734.

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