川芎嗪對d－半乳糖所致衰老大鼠學習記憶功能和海馬CA1區長時程增強的影響

楊 坦 王衛娜

南陽醫學高等專科學校生理教研室，河南 南陽 473061

川芎嗪對d－半乳糖所致衰老大鼠學習記憶功能和海馬CA1區長時程增強的影響

楊 坦 王衛娜

南陽醫學高等專科學校生理教研室，河南 南陽 473061

目的：觀察川芎嗪對d－半乳糖所致AD模型大鼠學習記憶功能和海馬Schaffer側枝－CA1通路LTP的影響，并探討其可能機制。方法：24只大鼠隨機分為對照組、模型組和TMP組，以d－半乳糖注射建立衰老大鼠模型，TMP組腹腔注射TMP干預。水迷宮實驗檢測大鼠學習記憶能力，電生理實驗比較強直刺激前后海馬CA1區PS幅度變化。結果：在水迷宮實驗中，模型組大鼠潛伏期延長，錯誤次數增多，TMP明顯改善衰老大鼠學習記憶功能。電生理實驗中，模型組強直刺激后平均PS增幅明顯低于對照組，TMP組能提高衰老大鼠PS增幅。結論：TMP能提高衰老大鼠的空間學習和記憶能力，其機制可能與TMP能改善d－半乳糖對大鼠海馬CA1區LTP的抑制有關。

川芎嗪；學習記憶；海馬CA1區；長時程增強

阿爾茨海默病（Alzheimer disease，AD）是一種表現為認知功能下降、學習記憶能力減退的神經退行性病變［1］。海馬結構在學習記憶功能中起重要作用，長時程增強（long－term potentiation，LTP）是突觸可塑性變化的一種基本類型，表現為突觸傳遞效能的持續增強，被認為是學習與記憶的生物學基礎和研究的良好模型［2］。川芎嗪（Tetramethylpyrazine，TMP）是傳統中藥川芎的有效成分之一，除具有改善微循環，保護心、腦血管和防治心腦缺血等功效外，近年也來有報道稱TMP具有改善學習記憶功能［3］。本研究通過Morris水迷宮試驗觀察川芎嗪對AD模型大鼠學習記憶功能影響，采用在體細胞外電位記錄方法檢測海馬CA1區LTP的變化，并對其作用機制進行探討。

1 儀器與材料

1.1 實驗動物 24只Sprague－Dawley（SD）大鼠，體重為180～220g（由武漢大學醫學部動物實驗中心提供），雌雄不拘。飼養過程中，室溫23℃左右，保持通風，每日光照時間10h。隨機表法將動物隨機分為3組：對照組、模型組與TMP組。模型組和TMP組用5%d－半乳糖溶液按120mg／（kg·d）的劑量頸后部皮下注射，對照組注射同劑量的生理鹽水。同時，TMP組每天腹腔注射TMP 10mg／kg，對照組和模型組注射同劑量生理鹽水。42d后開始進行水迷宮實驗。

1.2 儀器與試劑 Morris水迷宮系統（北京微信斯達科技公司）；江灣I－C型立體定向儀 （第二軍醫大學器材處）；RM6240B型多道生理信號采集系統（成都儀器廠）；鹽酸川芎嗪為河南福森藥業產品；d－半乳糖購于上海試劑二廠。

2 實驗方法

2.1 Morris水迷宮測試 水迷宮測試包括定位航行試驗和空間搜索試驗，測試具體方法如以前文獻 ［4］所述，大鼠學習和記憶的能力用定位航行試驗進行評估，隨機在迷宮中設立入水點，大鼠入水后，記錄潛伏期 （即從入水到找到并爬上平臺所需時間），每日進行訓練2次持續5d。大鼠空間位置記憶能力的評估采用空間搜索試驗，在水迷宮訓練的第6天，撤除水平臺，將大鼠在任選的入水點放入水中，測定在120s內跨過水迷宮四個象限原平臺相應所在位置的次數，以正確探索次數 （穿越原平臺所在象限相應位置的次數）和錯誤次數 （穿越非原平臺所在其它三個象限相應位置的總次數）來評估。

2.2 電生理實驗 在Morris迷宮實驗結束后，單刺激海馬Schaffer側枝誘發CA1區場電位。強直刺激誘導海馬誘發場電位LTP。動物手術、刺激參數及記錄方法同文獻 ［4］。再給予相同參數的單刺激至少在2h以上。記錄并對比強直刺激前后海馬CA1區場電位幅度。

2.3 電極部位的鑒定 記錄結束后處死動物，對電極記錄部位進行組織學鑒定。刺激位置和記錄點正確的納入統計學處理。

2.4 統計分析 數據以均數±標準誤的形式表示，用SPSS17.0軟件進行單因素方差分析，P＜0.05表示差別有統計學意義，應用Excel軟件作圖。

3 結果

3.1 水迷宮實驗結果

3.1.1 定向航行試驗 在訓練開始的第一天，各組潛伏期數據之間無差異（P＞0.05）。自訓練的第二天起，各組潛伏期均出現逐次縮短的趨勢，但模型組大鼠尋找平臺時間明顯慢于對照組，經統計學檢驗，差異有統計學意義 （P＜0.05）；同模型組相比，TMP組潛伏期下降明顯，差異具有統計學意義（P＜0.05）。試驗中潛伏期變化見圖1。

3.1.2 空間搜索試驗 該試驗中，模型組大鼠穿越目標平臺位置的平均正確探索次數為（7.12±0.79）次，明顯少于對照組數值（15.63±0.94）次，經檢驗差異有統計學意義（P＜0.05）。TMP組大鼠穿越目標平臺平均次數為（13.87 ±0.83）次，高于模型組的平均值（P＜0.05）。各組不同象限穿越次數百分比 （穿越該象限原平臺位置的次數占總次數的百分比）如圖2所示。

3.2 海馬細胞外電位記錄 在全部24只大鼠，單刺激海馬Schaffer纖維均在海馬CA1區誘導出潛伏期和幅度穩定的群體峰電位（population spike，PS）。在對照組觀察到PS幅度在強直刺激后5min開始增大至強直刺激前PS平均值的（158.34±2.96）%，最大可增至（197.36±3.19）%，這種突觸效能的增大維持2h也并未衰減，即誘導出海馬CA1區LTP，強直刺激前后PS幅值的差異有統計學意義（P＜0.05）。

在模型組，強直刺激后平均PS幅值為強直刺激前的（122.56±3.17）%，明顯低于對照組強直刺激后平均PS增幅（182.70±2.86）%，P＜0.05表明差別有統計學意義，d－半乳糖所致衰老大鼠海馬CA1區的LTP受到明顯抑制（見圖3）。

TMP組強直刺激后平均增幅為（164.83±3.06）%，高于模型組，差異有統計學意義（P＜0.05），表明TMP腹腔注射對d－半乳糖所致衰老大鼠海馬CA1區LTP的抑制起到了較好的改善作用。

4 討論

學習能力減退和空間記憶障礙是AD的主要表現。包括LTP的突觸可塑性變化被認為是學習、記憶功能的可能機制之一［5］，AD的學習記憶功能減退與海馬突觸可塑性的變化有著重要的關系［6］。在本次Morris水迷宮實驗中，同對照組相比，模型組大鼠通過訓練尋找平臺的潛伏期下降速度遲緩，在空間搜索實驗中錯誤率高，表明AD模型組造模成功，d－半乳糖注射后，大鼠的空間學習和記憶能力明顯受損，模型組大鼠海馬CA1區LTP幅度明顯降低，d－半乳糖皮下注射導致大鼠學習記憶能力減退的同時還出現了大鼠海馬CA1區LTP，表明AD大鼠學習記憶功能障礙與海馬LTP的抑制有關。

TMP組大鼠水迷宮實驗中潛伏期降低速度明顯高于模型組，對原平臺位置的記憶清楚，錯誤次數少，表明TMP腹腔注射較好的改善了d－半乳糖所致大鼠學習記憶功能的損傷。同模型組相比，TMP腹腔注射可顯著提高海馬PS增幅，表明TMP對衰老大鼠學習記憶功能的保護作用可通過提高海馬突觸可塑性來實現。TMP在中樞神經系統中具有抑制細胞凋亡、提高超氧化物歧化酶 （SOD）和一氧化氮合成酶 （NOS）的活性等作用［7］，并可抑制衰老時細胞內的Ca2＋超載，保護神經元，這可能是TMP改善衰老大鼠海馬LTP的機制。

［1］DumontM，Beal MF.Neuroprotective strategies involving ROS in Alzheimer disease［J］.Free Radic Biol Med，2011，51（7）：1014－1026.

［2］Korte M，Herrnlann U，Zhang X，eta1.The role of APP and APLP for synaptic transmission，plasticity，and network function：lessons from genetic mouse models［J］.Exp Brain Res，2011，21（7）：435－440.

［3］楊雪梅.川芎嗪藥理作用研究進展［J］.中國生化藥物雜志，2010，31（3）：215－216.

［4］楊坦，劉萍，丁玉琴.鉛暴露對大鼠學習記憶功能和海馬CA1區LTP的影響［J］.醫學信息，2008，21（6）：872－876.

［5］Martin S.J，Grimwood P.D，Morris R.G.Synaptic plasticity and memory：an evaluation of the hypothesis［J］.Annu Rev Neurosci.2000，35（23）：649－711.

［6］Postina R，Schroeder A，Dewachter I，eta1.A disintegrin－metalloproteinase prevents amyloid plaque formation and hippocampal defects in an Alzheimer diseasemousemodel［J］.Clin Invest，2004，13：1456－1464.

［7］納鑫.汪雪蘭，皮榮標，等.川芎嗪對中樞神經系統的藥理作用及其機制的研究進展［J］.中藥新藥與臨床藥理，2008，18（1）：77－80.

Effects of Tetram ethylpyrazine on Learning and M emory Capability and Long－term Potenti ation in H ippocam pal CA1 of the D－galactose Induced Aging Rats

YANG Tan WANGWei-na
Departments of Physiology Nanyang Medical College，Nanyang 473000，China

Objective To observe the effects of tetramethylpyrazine on learning and memory capability and synaptic plasticity in hippocampal CA1 of aging rats induced by D－galactose.M ethods24 SD ratswere randomized into control group，Themodels of aging rats weremade by given injecting D－galactose（120mg·kg－1·d－1），The rats in the TMP group were treated with TMP solution（10mg·kg－1·d－1，ip），the rats in the control group were treated with the same dose of saline.After 28 days，the learning and memory capability were detected in Morriswatermaze.At the end of the experiment，electrophysiologicalmethod was used to observe the LTP in hippocampal CA1 area.Results The Morriswatermaze test showed that TMP significantly improved learning and memory performance in aging rats.In the electrophysiological experiments，PSamplitude significantly decreased inmodel group versus control，and TMP treatment restored PS amplitude.Conclusion TMP can improve learning andmemory capability and synaptic plasticity in the hippocampal CA1 of aging rats，and this effect could be attributed to improvement of synaptic dysfunction.

TMP；learning and memory；hippocampal CA1；LTP

R285.5

A

1007－8517（2015）01－0030－02

2014.10.11）

楊坦（1975－），男，副教授，主要從事神經生理研究。E－mail：yangtanadms＠163.com