不同抗精神病藥物對MK-801誘導精神分裂癥大鼠認知功能、學習記憶能力和糖脂代謝的影響

徐曉津，房茂勝，繆 楹，黎維勇

精神分裂癥是一種異質性精神障礙，在世界范圍內患病率約為0.4%，臨床主要表現為三大類，一為妄想、幻覺、思維障礙等陽性癥狀，二為乏力、自暴自棄、社交退縮、思維貧乏等陰性癥狀，三為認知功能障礙[1]。研究表明，精神分裂癥患者并發代謝綜合征的風險增加[2]，可能與遺傳因素、抗精神病藥物的不良反應及不健康的飲食、生活方式相關[3]。目前，精神分裂癥的病理機制還未完全明確，抗精神病藥物作用有效率和作用時間不理想，且部分藥物易產生神經和代謝方面的不良反應[4]。氯氮平、利培酮、齊拉西酮是第二代抗精神病藥物，較第一代藥物阻斷5-羥色胺(5-HT)受體2A(5-HT2A)的能力更強，錐體外系不良反應發生率也較低，但存在代謝方面不良反應[5]。阿立哌唑屬于第三代抗精神病藥物，為多巴胺D2受體部分激動劑，與其他抗精神病藥物比較耐受性更好。研究表明，與氯氮平、利培酮和奧氮平等藥物相比，阿立哌唑可降低患者體質量、血糖和膽固醇水平[6]。本研究通過建立地卓西平(MK-801)誘導的精神分裂癥大鼠模型，探究不同抗精神病藥物對其認知功能、學習記憶、糖脂代謝的影響，探討藥物的安全性。

1 材料與方法

1.1實驗動物 SPF級SD雄性大鼠36只，6～7周齡，體質量226～250 g，購于北京維通利華實驗動物技術有限公司，許可證號：SCXK(京)2016-0006。大鼠飼養于20～24 ℃，濕度40%～60%環境，所有實驗動物操作均經動物倫理委員會批準。

1.2主要藥品、儀器與試劑 氯氮平片(上海上藥信誼藥廠有限公司，國藥準字H31021152)，利培酮片(常州四藥制藥有限公司，國藥準字H20051731)，阿立哌唑片(浙江大冢制藥有限公司，國藥準字H20061304)，鹽酸齊拉西酮膠囊(江蘇恩華藥業股份有限公司，國藥準字H20061142)，MK-801(美國Sigma Aldrich公司)；便攜式血糖儀及配套試紙(美國羅氏公司)，全自動生化分析儀BS-200(深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司)，糖化血紅蛋白(HbA1c)檢測儀(Bio-Rad公司)，大鼠載脂蛋白A-1(ApoA-1)、載脂蛋白B(ApoB)、胰島素ELISA試劑盒(上海酶研生物科技有限公司)。

1.3方法

1.3.1動物分組、模型建立和藥物干預：將36只大鼠隨機分為空白對照組、模型組、氯氮平組、利培酮組、阿立哌唑組和齊拉西酮組，每組6只。適應性喂養1周后，除空白對照組外，其余大鼠均按照文獻[7]方法復制精神分裂癥模型，腹腔注射MK-801溶液(0.2 mg/kg)，空白對照組腹腔注射等量生理鹽水，1/d，持續14 d，禁食12 h檢測空腹血糖，并剪尾取血進行生化指標檢測，取血后消毒包扎傷口。第15天開始行為學觀察評估大鼠認知功能和學習記憶能力。行為學實驗結束后開始藥物干預，氯氮平組、利培酮組、阿立哌唑組和齊拉西酮組分別予以相應藥物灌胃，劑量分別為5、0.05、3、10 mg/kg，空白對照組和模型組大鼠予以等體積生理鹽水灌胃，1/d，持續28 d后再次進行行為學觀察。

1.3.2Morris水迷宮實驗：按照文獻[8]方法，將圓形水池等分為4個象限，在目標象限中放置隱藏圓形平臺。將大鼠隨機放置于一個象限，60 s內大鼠找到并爬上平臺的時間計為逃跑潛伏期，若60 s內未找到平臺，則逃跑潛伏期為60 s。大鼠找到平臺后可于平臺上停留20～30 s，然后放回籠具中休息20～30 s后重復實驗。測試結束2 h后撤去水池中平臺，將大鼠放入水池，記錄并計算60 s內大鼠在目標象限停留時間比例。

1.3.3曠場實驗：按照文獻[8]方法，將大鼠放入曠場實驗觀察箱內，利用ethovision軟件分析5 min內大鼠的運動軌跡，記錄大鼠移動距離、移動速度和后肢站立次數。

1.3.4Y迷宮實驗：按照文獻[9]方法，關閉Y迷宮新異臂，將大鼠放入Y迷宮中自由探索10 min，再放回籠子休息2 h后，打開所有臂，重新將大鼠放入Y迷宮自由探索，記錄5 min內大鼠進入新異臂次數、時間。

1.3.5生化指標檢測：藥物干預后行為學觀察結束后，所有大鼠禁食12 h，檢測空腹血糖，0.3%戊巴比妥鈉麻醉后取腹主動脈血，采用全自動生化分析儀檢測空腹血糖(FPG)、超敏C反應蛋白(hs-CRP)、三酰甘油(TG)、總膽固醇(TC)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)，HbA1c檢測儀檢測HbA1c水平。

1.3.6胰島素及血清ApoA-1、ApoB水平：按試劑盒說明書要求，在96孔板中加入準備好的樣品和標準品，37 ℃反應30 min，洗板5次，加入酶標試劑，37 ℃反應30 min，洗板5次，加入顯色液，37 ℃顯色10 min，加入終止液，酶標儀讀取OD450值并計算。

2 結果

2.1不同抗精神病藥物對MK-801誘導精神分裂癥大鼠認知功能的影響 治療前，與空白對照組比較，其余各組大鼠5 min內移動距離、移動速度和后肢站立次數均升高(P<0.05)；治療后，與同組治療前和模型組比較，氯氮平組、利培酮組、阿立哌唑組、齊拉西酮組5 min內移動距離、移動速度和后肢站立次數均降低(P<0.05)。見表1。

表1 不同抗精神病藥物對MK-801誘導精神分裂癥大鼠認知功能的影響

2.2不同抗精神病藥物對MK-801誘導精神分裂癥大鼠學習記憶能力的影響

2.2.1水迷宮實驗結果：與空白對照組治療前比較，其余各組大鼠逃跑潛伏期延長，目標象限停留時間比例降低(P<0.05)。治療后，與空白對照組比較，模型組大鼠逃跑潛伏期延長，目標象限停留時間比例降低(P<0.05)。治療后，與同組治療前和模型組比較，氯氮平組、利培酮組、阿立哌唑組、齊拉西酮組大鼠逃跑潛伏期縮短，目標象限停留時間比例升高(P<0.05)。見表2。

表2 不同抗精神病藥物對MK-801誘導精神分裂癥大鼠水迷宮指標的影響

2.2.2Y迷宮實驗結果：與空白對照組治療前比較，其余各組大鼠中進入新異臂次數減少，在新異臂停留時間縮短(P<0.05)；治療后，與空白對照組比較，模型組大鼠上述指標降低(P<0.05)。治療后，與同組治療前和模型組比較，氯氮平組、利培酮組、阿立哌唑組、齊拉西酮組進入新異臂次數增加，在新異臂停留時間延長(P<0.05)。見表3。

表3 不同抗精神病藥物對MK-801誘導精神分裂癥大鼠Y迷宮指標影響

2.3不同抗精神病藥物對MK-801誘導精神分裂癥大鼠糖脂代謝的影響 與同組治療前比較，氯氮平組、利培酮組血清FPG、HbA1c、hs-CRP、TG、TC、LDL-C水平升高，空腹胰島素(FINS)、HDL-C水平降低(P<0.05)；與模型組治療后比較，氯氮平組、利培酮組FPG、HbA1c、hs-CRP、TG、TC、LDL-C水平升高，FINS、HDL-C水平降低(P<0.05)；治療后氯氮平組、利培酮組與阿立哌唑組、齊拉西酮組治療后FINS、FPG、HbA1c、hs-CRP、TG、TC、HDL-C、LDL-C比較差異均有統計學意義(P<0.05)。見表4、5。

表4 不同抗精神病藥物對MK-801誘導精神分裂癥大鼠糖代謝影響

3 討論

MK-801是一種非競爭性N-甲基-D-天冬氨酸受體拮抗劑，通過拮抗N-甲基-D-天冬氨酸受體，阻礙神經遞質傳遞，也可使海馬神經元突觸生長異常[10]。MK-801可誘導嚙齒類動物產生多動和刻板行為，與精神分裂癥的陽性癥狀一致[11]，因此常用于建立精神分裂癥動物模型。本研究行為學實驗結果顯示，大鼠在5 min內移動距離、移動速度和后肢站立次數、逃跑潛伏期均增加，而在目標象限停留時間比例、進入新異臂次數、在新異臂停留時間均減少，提示大鼠處于焦慮、恐懼等興奮狀態，表明MK-801可損傷大鼠認知功能和學習記憶能力，模型復制成功。

普遍認為精神分裂癥的陽性癥狀是由中腦邊緣多巴胺能通路激活多巴胺D2受體引起的，而陰性癥狀可能與中皮層多巴胺能通路中多巴胺D1受體活性降低有關。大多數目前可用的抗精神病藥物的作用機制為阻斷中樞神經系統中的多巴胺受體。第二代抗精神病藥物如氯氮平、利培酮、齊拉西酮等，是精神分裂癥的一線治療藥物，通過與更廣泛的受體結合發揮作用，包括多巴胺受體、5-HT受體、毒蕈堿受體[12]。除了多巴胺D2受體占用率降低之外，第二代抗精神病藥物對5-HT2A受體的拮抗或反向激動作用使發生錐體外系不良反應風險降低，改善了患者陰性癥狀和藥物耐受性。阿立哌唑屬于第三代藥物，為多巴胺D2受體部分激動劑，臨床效果良好。本研究發現氯氮平、利培酮、阿立哌唑、齊拉西酮對MK-801誘導的精神分裂癥大鼠的行為學異常均有明顯改善，與孔令光等[13]和朱虹等[14]的研究結果一致，表明四種藥物均可有效改善MK-801誘導精神分裂癥大鼠的認知功能和學習記憶能力。

表5 不同抗精神病藥物對MK-801誘導精神分裂癥大鼠脂代謝影響

精神疾病患者死亡原因中，約60%是由于并發癥，而其中主要的并發癥是心血管疾病[15]。許多抗精神病藥物，尤其是第二代抗精神病藥物可導致患者出現體質量增加、腹部肥胖、糖脂代謝異常及胰島素抵抗[16]。氯氮平是少數對難治性精神分裂癥有治療作用的藥物，但因不良反應常在治療中與其他藥物聯合使用。利培酮通過對5-HT2A受體和多巴胺D2受體進行拮抗進而發揮治療作用，但是用藥過程中會引起體質量增加、代謝紊亂等不良反應[17-19]。阿立哌唑通過對多巴胺D2受體的機制進行阻斷，可有效緩解精神分裂癥陽性癥狀，且無明顯不良反應[20-24]。齊拉西酮是對精神分裂癥多個靶點均具有再攝取抑制作用的非典型抗精神病藥物，不良反應報道較少[25]。本研究結果顯示，氯氮平和利培酮可提高血清FPG、HbA1c、hs-CRP、TG、TC、LDL-C水平，降低FINS、HDL-C水平，而阿立哌唑、齊拉西酮組上述指標變化不明顯，與馬德和李麗[26]、白延欣等[27]研究結果類似，表明氯氮平和利培酮影響MK-801誘導的精神分裂癥大鼠糖脂代謝。研究認為，第二代抗精神病藥物可通過作用于基因、炎性因子、神經遞質、內分泌等多方面增加患者肥胖風險[28]，也有研究認為抗精神病藥物受體結合譜與代謝失調有關，如5-HT受體，但目前抗精神病藥物對代謝參數影響的機制尚無定論。

綜上所述，氯氮平、利培酮、阿立哌唑、齊拉西酮均可改善MK-801誘導精神分裂癥大鼠的認知功能和學習記憶能力，但氯氮平、利培酮會對大鼠糖脂代謝產生不良影響。本研究的不足之處在于未對抗精神病藥物的作用機制及影響糖脂代謝的機制進行分析，未來將開展進一步研究，以指導臨床實踐。