mGluRs對鋁致大鼠學習記憶障礙的影響

魏建宏　牛　僑

(山西醫科大學汾陽學院，山西　汾陽　032200)

?

·基礎研究·

mGluRs對鋁致大鼠學習記憶障礙的影響

魏建宏牛僑1

(山西醫科大學汾陽學院，山西汾陽032200)

〔摘要〕目的觀察大鼠染鋁后神經行為的改變以及海馬區病理組織學的變化，研究代謝性谷氨酸受體(mGluRs)對鋁致大鼠學習記憶障礙的影響。方法健康SD大鼠隨機分為3組，經側腦室分別注射生理鹽水、0.75% Al3+和1.5% Al3+溶液3 μl，連續5 d，而后處死分離雙側海馬，用免疫組化PAP法和Western印跡檢測mGluR1、mGluR3、mGluR7的表達。結果鏡下顯示，隨著染毒劑量的增加，大鼠海馬區棕黃色陽性細胞增多；圖像分析軟件分析和Western印跡檢測均可說明染鋁組中mGluR3和mGluR7的表達明顯升高(P<0.05)，但mGluR1的表達沒有明顯變化。結論鋁可致大鼠神經行為發生改變，導致學習和記憶能力障礙，且與mGluR3和mGluR7的表達升高有關。

〔關鍵詞〕mGluRs；鋁；學習記憶

鋁可以多種途徑進入人體，損傷神經系統，引起神經細胞凋亡；直接損傷突觸可塑性，影響記憶過程。體內、外實驗表明，鋁可以抑制大鼠腦突觸小體對谷氨酸的攝取，增強谷氨酸介導的興奮性神經毒性。可見，鋁神經毒性的重要原因之一可能是海馬谷氨酸含量的改變〔1,2〕。有研究表明，代謝性谷氨酸受體(mGluRs)與神經細胞凋亡和學習記憶密切相關，神經遞質與其受體之間相互調節，在小鼠的認知和學習記憶過程中可能有重要作用〔3,4〕。本實驗擬探討mGluRs對鋁致大鼠學習記憶障礙的影響。

1材料與方法

1.1實驗動物和取材山西醫科大學動物實驗中心提供健康SD大鼠。按體重隨機分為3組，每組12只，連續5 d經側腦室分別注射生理鹽水、0.75% Al3+、1.5% Al3+液體各3 μl，從注射開始8 d后每組取一半大鼠腦組織的海馬部位進行固定、石蠟包埋、切片，用于免疫組織化學PAP法檢測mGluRs的表達；其余取腦后分離雙側海馬，用Western印跡檢測mGluR1、mGluR3、mGluR7在海馬CA1區的表達。

1.2免疫組織化學PAP法各組大鼠選擇保持一致的切片段面。按照試劑盒說明書步驟操作。鼠抗mGluR1、mGluR3、mGluR7抗體，4℃過夜。抗鼠或抗兔IgG，37℃20 min。HRP標記的鏈霉卵白素，37℃20 min。DAB顯色。常規梯度酒精脫水，二甲苯透明，樹膠封片。0.01 mol/L PBS代替一抗作陰性對照。免疫組化測定海馬神經細胞中mGluRs表達的變化，圖像分析系統進行密度掃描。

1.3Western印跡測定蛋白含量每組海馬組織加入全細胞裂解液0.6 ml勻漿。按照試劑盒說明操作。一抗(1∶200)，4℃過夜。二抗(1∶200)，37℃ 2 h。DAB顯色劑顯色，至棕色條帶清晰可見。凝膠圖像分析系統掃描膠片，分析目標帶的分子量和凈光密度值。

2結果

2.1免疫組織化學PAP法觀察不同劑量染鋁組海馬mGluRs的表達棕黃色陽性神經元分布于各組大鼠海馬CA1區錐體細胞層，且隨劑量增加，細胞連接逐漸松散，層次不清。圖像分析軟件顯示，mGluR3和mGluR7的表達隨著染毒劑量的增加而逐漸增加，見圖1和表1。

圖1　海馬CA1區mGluRs陽性細胞的分布(PAP法，×400)

2.2Western印跡測定不同劑量染鋁組海馬CA1區mGluRs表達的變化mGluR1蛋白表達沒有明顯變化(P>0.05)。mGluR3和mGluR7蛋白高表達，隨劑量的升高變化比較明顯(P<0.05)，見圖2和表2。

表1　三組海馬CA1區mGluRs陽性細胞

與對照組相比：1)P<0.05

圖2　大鼠海馬CA1區mGluRs的表達

指標對照組0.75%Al3+組1.5%Al3+組mGluR1/β-actin0.875±0.1320.910±0.4211.227±0.514mGluR3/β-actin1.132±0.2172.341±0.7321)3.276±0.9681)mGluR7/β-actin0.679±0.2091.793±0.4571)3.132±0.1581)

與對照組相比：1)P<0.05

3討論

鋁是一種神經性毒物，長時間腦內蓄積可損害學習記憶功能。鋁可引起脂質過氧化導致細胞內自由基增多，可影響LTP的形成和維持，影響學習記憶〔3〕。Untand等〔5〕認為mGluRs在學習記憶過程中有重要的作用，可能參與了LTP的產生與維持在神經系統的損害及疾病中扮演重要的角色〔4~6〕。

本實驗結果表明mGluR3和mGluR7的表達隨著染鋁劑量的增加而升高，這與筆者以前研究結果一致〔7〕，表明mGluR3和mGluR7的表達升高可能是介導了鋁的神經毒性過程。多數文獻報道第Ⅱ、Ⅲ組mGluRs在腦的神經毒性中具有保護作用〔8~10〕；也有研究證明，Ⅱ、Ⅲ組mGluRs可抑制神經元內谷氨酸的過度釋放，降低神經毒性作用〔11，12〕。由此可以說明mGluR3和mGluR7的表達升高可能是介導了鋁的神經毒性，也可能是鋁的神經毒性引起保護性的升高。

本實驗從鋁引起mGluRs表達改變來研究鋁的神經毒性機制，對防治鋁神經毒性實現早期干預具有重要的意義。

4參考文獻

1Yang YX，Niu Q.Chronic aluminum contact different brain regions of rats the BCL-2 gene expression〔J〕.Environment Occupat Med，2002；19(4)：209-12，218.

2Niu PY，He SC，Niu Q.Gastrodia elata on dye aluminum in the rat brain cortex SOD and MDA〔J〕.Influ Environment Occupat Med，2003；20(5)：357-9.

3Grover LM，Yan C.Evidence for involvement of group Ⅱ/Ⅲ metabotropic glutamate receptors in NMDA receptor-independent long-term potentiation in area CA1 of rat hippocampus〔J〕.J Neurophysiol，1999；82(6)：2956-69.

4Niu Q，Niu PY，He SC.Gastrodia elata on aluminum to affect learning and memory disorders in rats〔J〕.Health Res,2004;33(1)：45-7.

5Untand D，Pampillo M，Caruso C，etal.Role of metabotropic gliutamate receptors in the control of neuroendocrine function〔J〕.Neuropharmacology，2008;55(4)：577-83.

6Wang M，Chen JT，Ruan DY，etal.The influence of developmental period of aluminum exposure on synaptic plasticity in the adult rat dentate gyrus in vivo〔J〕.Neuroscience,2002；113(2)：411-9.

7Wei JH.Metabolic glutamic acid receptor expression in aluminum to the damage of learning and memory in mice〔D〕.Master thesis of shanxi medical university，2008.

8Bruno V，Copani A，Bonanno L.Activation of group Ⅲ metabotropic glutamate receptors is neuroprotective in cortical cultures〔J〕.Eur J Pharmacol，1996;310(1)：61-6.

9Kingston AE，O′Neill MJ，Lam A，etal.Neuroprotection bymetabotropic glutamate receptor glutamate receptor agonists：L Y354740，L Y379268 and L Y389795〔J〕.Eur J Pharmacol，1999;377(2)：155-65.

10Bruno V，Battaglia G，Copani A，etal.Activation of class Ⅱ or Ⅲ metabotropic glutamate receptors protects cultured cortical neurons against excitotoxic degeneration〔J〕.Eur J Neurosci，1995;7：1906-13.

11Xi ZX，Shen H，Baker DA，etal.Inhibition of non-vesicular glutamate release by group Ⅲ metabotropic glutamate receptors in the nucleus accumbens〔J〕.Neurochem，2003;87(10)：1204-12.

12Millan C，Lujan R，Shigemoto R，etal.Subtype-specific expression of group Ⅲ metabotropic glutamate receptors and Ca2+channels in single nerve terminals〔J〕.J Biol Chem，2002;277：47796-803.

〔2015-09-17修回〕

(編輯李相軍)

Effect of mGluRs on learning and memory dysfunction in rats induced by aluminum

WEI Jian-Hong, NIU Qiao.

Fenyang College, Shanxi Medical University, Fenyang 032200, Shanxi, China

【Abstract】ObjectiveTo observe the effects of mice after dyed aluminum on nerve behavior and the pathological and histological changes of the hippocampus, and the effect of mGluRs on the disorder of learning and memory in mice.MethodsHealthy Kunming mice were randomly divided into 3 groups, with 10 mice in each group. Saline, 0.75% Al3+and 1.5% Al3+were respectively injected into lateral ventricle for five days. Then the mice were executed separation of bilateral hippocampus. The expressions of mGluRs1, mGluRs3 and mGluRs7 were detected by the immunohistochemistry PAP method and Western blot.ResultsThe microscopic showed that with the increasing of infected dose, the number of positive orange-brown hippocampus cells increased. Image analysis software analysis and Western blot detection all showed that the expressions of mGluRs3 and mGluRs7 in aluminum group were increased significantly (P<0.05), but there was no significant difference in the expression of mGluRs1. ConclusionsAluminum could cause the mice neural behavior change, learning and memory impairment, which associates with elevated expressions of mGluR3 and mGluR7.

【Key words】mGluRs；Aluminum; Learning and memory

〔中圖分類號〕R3

〔文獻標識碼〕A

〔文章編號〕1005-9202(2016)05-1025-03；

doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.05.001

基金項目：國家自然科學基金資助項目(30671777)；山西省自然科學基金資助項目(2013011052-2)

1山西醫科大學

第一作者：魏建宏(1972-)，男，醫學碩士，副教授，主要從事神經毒理學研究。