GLP-1對鏈尿佐菌素誘導的癡呆大鼠在Morris水迷宮中行為學的保護作用

[摘要] 目的 探討胰高血糖素樣多肽1(GLP-1)對鏈尿佐菌素(STZ)所誘導的阿爾茨海默病(AD)樣大鼠實驗動物模型在行為學和病理學的作用。方法 將24只大鼠隨機平均分成對照組、AD模型組和GLP-1保護組。對照組側腦室予以注射生理鹽水;AD模型組側腦室注射STZ;GLP-1保護組側腦室注射STZ+ GLP-1。Morris水迷宮檢測學習記憶功能。結果 Morris水迷宮定位航行實驗，AD模型組的逃避潛伏期比對照組和GLP-1保護組的都長，而對照組與GLP-1保護組間的逃避潛伏期無差異;空間探索實驗，對照組、AD模型組和GLP-1保護組在原平臺象限游泳時間與總時間比分別為(49.00±3.04)%、(28.92±4.08)%、(32.30±4.52)%。結論 GLP-1能改善AD模型大鼠的學習記憶功能。

[關鍵詞] 阿爾茨海默病; 胰高血糖素樣多肽1; 鏈尿佐菌素

[中圖分類號] R749.16 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701(2010)07-07-03

Protection of GLP-1 on STZ-induced Dementia Rat Model in Morris Water Maze Behavior

ZHANG Zhifeng1 LI Lin2 GAO Ying2 ZHU Baozhong2

1.Shanxi Medical University，Taiyuan 030001，China;2.Geriatrics Institutes，the College of Basic Medicine of Shanxi Medical University，Taiyuan 030001，China

[Abstract] ObjectiveTo study protective effect of GLP-1(glucagon-like peptide-1) on behavior and pathology in Alzheimer disease(AD)rats induced by streptozocin(STZ). MethodsTwenty-four rats were randomly divided into three groups:control group，AD model group and GLP-1 protection group. The control group received intracerebroventricular injection of saline. The AD model group received intracerebroventricular injection of STZ，and the GLP-1 protection group received intracerebroventricular injection of STZ plus GLP-1. The capacity of learning and memory of the rats was detected by Morris water maze. ResultsIn Morris water maze place navigation test，the escape latency of the AD model group was longer than that of the control group and GLP-1 protection group each day(P<0.05)，with no significant differencein the escape latency between the control and GLP-1 protection groups. In the space exploration test，the percentage in the platform quadrant of all the three groups was(49.00±3.04)%，(28.92±4.08)% and(32.30±4.52)%，respectively. ConclusionGLP-1 can enhance the capacity of learning and memory of the rats induced by STZ in Morris water maze.

[Key words]Alzheimer disease; Glucagon-like peptide-1; Streptozocin

阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)是一種常見的中樞神經系統進行性的退行性疾病。其病因學和發病機制極其復雜，其中糖代謝病因紊亂學說在近年來備受關注。2型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus，T2DM)和AD共同的病因學顯示出相同治療技術的可能性[1]。AD最賦特征性的病理學改變是β-淀粉樣肽(β-amyloid peptide，Aβ)聚集而成的老年斑;腦神經細胞內Tau蛋白異常磷酸化誘導的神經纖維纏結。

STZ一般是用來誘導T2DM實驗動物模型的[2]，但由于其能誘導多種AD病理學變化，所以也可被用于誘導AD實驗動物模型[3]。而GLP-1是一種由36～37個氨基酸組成的內源性胰島素樣腸肽，具有血糖調節作用，且已有多種長效GLP-1商品劑型應用于臨床治療T2DM[4]。研究還顯示GLP-1具有神經保護和抑制Aβ表達的作用[5-7]，提示GLP-1可能成為防治AD的藥物。在本研究，我們用STZ誘導實驗動物腦損傷，同時用GLP-1進行治療，以實驗動物Morris水迷宮行為學變化為觀察指標，來初步研究GLP-1對STZ誘導的AD樣實驗動物腦損傷的保護作用。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

雄性Wistar 大鼠24只(由山西醫科大學實驗動物中心提供)，體重(250±10)g，隨機分為對照組、AD模型組和GLP-1保護組，每組8只。

1.2 實驗動物模型

動物禁食不禁水12h后，10%水合氯醛(3mL/kg)腹腔麻醉，立體定位儀固定，側腦室注射定位:前囟后1.0mm、矢狀縫側1.5mm處，深度3.5mm。AD模型(北京博奧森生物技術有限公司)組注射STZ(3mg/kg，10μL)[3];對照組注射10μL的生理鹽水;GLP1保護組注射10μL STZ半小時后再注射((Val8)GLP-1(一種長效GLP-1，10μL(Val8)GLP-1，50μM，由英國Dr.Christian H?觟lscher實驗室贊助)[9]。每次注入時間為10min，留針5min，緩慢出針。在第1、3天注射，共2次。

1.3 Morris水迷宮檢測

術后3周進行Morris水迷宮行為學測試[3]。Morris水迷宮是由一圓柱形不銹鋼水池、一可移動的平臺和一套圖像自動采集、處理系統等組成。水池直徑150cm，高70cm;平臺直徑15cm，高40cm。實驗內容包括定位航行實驗(連續5d，每天上、下午各2次)和空間探索實驗(第6天進行，上、下午各1次)。定位航行實驗是用大鼠在水中尋找平臺的逃避潛伏期來檢測大鼠的學習能力;空間探索實驗(取走平臺后)則是通過原平臺象限游泳時間與總時間之比來測試大鼠的記憶能力。我們設定，每次定位航行的時間最長為120s，當大鼠在120s內找到平臺后可停留10s;每次空間探索的時間也是120s。

1.4 統計學方法

結果以均數±標準差表示。多組均數間的比較使用的統計方法是重復測量方差分析和單因素方差分析，兩兩比較采用Bonferroni檢驗，且均是用SPSS 11.5統計軟件來處理。P<0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

GLP-1對AD模型大鼠空間學習記憶能力的影響。定位航行實驗示，各天AD模型組分別與對照組和GLP-1保護組大鼠相比，其逃避潛伏期明顯延長，差異有統計學意義(P<0.05)，而對照組與GLP-1保護組間比較無統計學差異(除第3天外，P=0.02)(表1)。

空間探索實驗示，對照組、GLP-1保護組與AD模型組相比，其在原平臺象限的時間比例明顯都比AD模型組大，差異有統計學意義(P<0.05);GLP-1保護組、AD模型組與對照組相比，又均比對照組的比例小，差異也有統計學意義(P<0.05)(表2，圖1)。

3 討論

直接用GLP-1來進行實驗有一缺陷就是其半衰期短，所以我們就選用了Christian H?觟lscher教授提供給我們的(Val8)GLP-1作為GLP-1的替代物來進行此實驗。

有關細胞培養與神經電生理研究顯示，GLP-1有抗Aβ、抗神經細胞凋亡的保護作用[5-7]，但無研究GLP-1在動物行為學作用的報道。所以本實驗采用了Morris水迷宮實驗技術，來檢測GLP-1對STZ所誘導的AD模型大鼠在Morris水迷宮中行為學的作用。

Morris水迷宮是英國心理學家Morris于20世紀80年代初設計并應用于腦學習記憶機制研究的一種實驗手段，其在AD研究中的應用非常普遍[3]。較為經典的Morris水迷宮，測試程序主要包括定位航行試驗和空間探索試驗兩個部分。其中定位航行試驗(place navigation)歷時數天，每天將大鼠面向池壁分別從4個入水點放入水中若干次，記錄其尋找到隱藏在水面下平臺的時間(逃避潛伏期，escape latency)。空間探索試驗(spatial probe)是在定位航行試驗后去除平臺，然后任選一個入水點將大鼠放入水池中，記錄其在一定時間內的游泳軌跡，考察大鼠對原平臺的記憶[12]。

我們的Morris水迷宮實驗結果顯示，在定位航行實驗中，5天里AD模型組的逃避潛伏期均比另兩組的長，而且GLP-1保護組與對照組的逃避潛伏期基本上無差異，這不僅提示造模是成功的，而且也提示GLP-1對STZ所誘導的癡呆大鼠的損傷在學習功能方面有一定的保護作用。但是在第3天的實驗中，GLP-1保護組的潛伏期(28.1±2.3)s與對照組的(22.0±1.8)s有差異(P=0.02)，這提示GLP-1雖對STZ所誘導的癡呆大鼠的損傷在學習功能方面有一定的保護作用，但未完全達到正常水平。在空間探索實驗里，也得到類似于上面的結果。

綜上所述，GLP-1對鏈尿佐菌素誘導的癡呆大鼠在Morris水迷宮中的行為學方面是有明顯保護作用的。

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(收稿日期:2010-01-04)