东莨菪碱所致记忆障碍的脑内突触机制，本文主要内容关键词为：莨菪论文,突触论文,障碍论文,机制论文,记忆论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1 引言
衰老性记忆障碍是老年人常见的临床症状，也是中枢神经系统衰老的主要表现之一，其脑内机制虽远未阐明，但大量研究表明，中枢胆碱能系统结构和功能的衰变是老年痴呆的重要原因〔1〕。此外， 已有文献表明，随着年龄的老化其学习记忆能力逐渐低下，老年哺乳动物海马等脑区Ach含量减少，Ach酶活性降低，M型胆碱受体密度降低， 若给予抗胆碱药或拟胆碱药可分别加重或改善其学习障碍〔2〕。本室以前的研究和许多文献都已证明，抗胆碱药物东莨菪碱能使小鼠的记忆发生障碍。但有关东莨菪碱所致记忆障碍的脑内突触机制却未见报道。由于海马是学习记忆的重要脑区，而突触是神经信息传递的关键部位，因此，本研究以抗胆碱药物东莨菪碱（Scopolamine）为工具药进行海马内微量注射，造成记忆障碍的动物模型，然后观察小鼠海马CA[,3]区内突触界面结构参数的变化，并以[3]H—Leu为标记物进行同位素示踪。 观察了东莨菪碱对小鼠海马突触体摄取[3]H—Leu的影响， 初步探讨东莨菪碱所致记忆障碍的脑内突触机制，为阐明衰老性记忆障碍的机理提供基础资料。
2 材料与方法
2.1 实验动物
选用1月龄昆明品系雄性小鼠，体重为20±2克，购自南京药物研究所。
2.2 药品
溴氢东莨菪碱由上海天丰制药厂生产。
D,L—[4,5—[3]H—]亮氨酸（Leu） 系中国科学院原子能研究所产品，放射性比活度为3.885TBq·MMol·L[-1]， 每管用量为0.5uci（18.5mg·kg[-1],ip）。其它试剂均为分析纯。
2.3 海马内定位微量注射和行为检测
参照王革平等〔3〕的方法， 对小鼠海马（双侧）定位注射东莨菪碱[19.2ng／（u／·只）]，注射等量生理盐水为对照。 以一次性被动回避反应〔4〕（one—trial passive avoidance response）模型检测海马注射东莨菪碱对记忆保持（memory retention）的影响。实验开始前，将鼠尾朝暗箱洞口，把小鼠放在通道上，由于趋暗习性，动物很快进入暗箱， 记录其在通道上停留的时间， 即步入潜伏期（ StepThrough Latency,STL）。正式实验时，当动物进入暗箱后，立刻给电击，（电击的参数为0.3mA,50Hz,5秒），电击训练后立即分别给实验组和对照组注射东莨菪碱和等量生理盐水。以电击24小时后的STL 作为记忆保持指标（实验观察以300秒为限），STL越长说明记忆保持越好。检测结果以每组的STL中位数按MaNN和Whitney方法进行非参数等级检验的统计处理。
2.4 脑内取材和突触界面结构参数的测量
行为检测结束后，从上述两组小鼠中随机取两只，迅速处死，取脑块固定于5%戊二醛中，待脑块变硬后，参照边缘系统解剖图〔5〕取海马CA[,3]区，按照常规方法制备超薄切片， 用JEM —100S 型电镜拍摄GrayⅠ型突触（见图1）照片，再以XY —生物医学图像分析仪对突触间隙宽度、突触后致密物质厚度（Post-Synaptic Density,PSD ）和突触活性区长度进行定量分析。活性区长度与PSD厚度参考Cüildner〔6〕方法测量，每个突触间隙宽度用多点平均法测定，每组测定50张左右电镜照片，分别将照片和照片中的突触进行编号，按号码测量。本实验的观察和测量采用双盲法进行，所得数据用平均值表示，用t 检测法进行统计处理。
2.5 [3]H—Leu掺入实验
突触体分离设备按本室过去报道的方法〔7〕进行。 按实验分组给药。各管加入[,3]H—Leu后，在37℃下温浴30min， 冰浴终止反应。突触体沉淀经Krebs磷酸缓冲液洗涤三次以后， 按常规方法制备测量样品。用Beckman LS—9800型全自动液体闪烁仪计数仪测定样品得放射性强度，以每毫克蛋白每分钟衰变数（Dpm／mg蛋白）表示3H —亮氨酸的掺入量。东莨菪碱对海马突触体摄入[3]H—Leu的影响以平均值表示， 进行t检验。
3 实验结果
3.1 东莨菪碱对小鼠记忆保持力的影响
海马微量注射东莨菪碱对小鼠记忆保持力的影响观察结果见表1。表1 的数据表明，电击前，两组小鼠步入潜伏期无明显差异（P＞0.05），但电击后24小时东莨菪碱组小鼠的STL中位数仅为86.6秒， 而对照组的STL为300秒，说明海马内注射东莨菪碱后，可极显著破坏小鼠的记忆保持力（P＜0.01）。
表1 海马注射东莨菪碱对小鼠记忆保持力的影响
步入潜伏期(秒)
组别 倒数 电击前电击后24小时
中位数 四分位数
中位数中分位数
对照组 9
6.4 3.9—15.2300 17.3—300
东莨菪碱组 7
4.3 3.4—5.8 86.8** 14.9—182.2
**P〈0.01，与对照组相比
3.2 东莨菪碱对海马CA3区突触界面结构参数的影响
东莨菪碱对海马CA[,3]区突触界面结构参数的影响的检测分析结果列入表2，由表2数据可知，海马注射东莨菪碱可使海马CA[,3]区PSD 厚度显著变小（ P＜0.01）。而突触间隙宽度和突触活性带长度未见有显著性差异（P＞0.05）。
3.3 东莨菪碱对海马突触体[3]H—Leu摄入量的影响
图2显示，东莨菪碱组海马突触体总蛋白的[3]H—Leu摄入量极显著地低于生理盐水对照组（P＜0.001），说明东莨菪碱能极显著降低海马突触体对[3]H—Leu的摄取。
表2 注射东莨菪碱后海马CA[,3] 区突触界面结构参数的变
化（平均值±标准差）
组别 突触活性长度突触间隙宽度PSD厚度
(nm) (nm)(nm)
对照组
317.61±98.56
20.09±4.2981.05±19.52
(n=50)(n=51) (n=49)
东莨菪碱组 311.01±86.99
19.07±40.53
65.90±12.75**
(n=47)(n=44)
(n=47)
注：n为突触数。 **p〈0.01，与对照相比。
4 讨论
海马作为学习记忆的关键脑区，其蛋白质合成能力的高低与学习记忆应有密切的关系，本室曾用多种动物行为模型证明DGAVP和org2766易化记忆的效应与其影响海马突触体蛋白质合成有关〔7,8〕， 本研究结果表明东莨菪碱显著降低突触体[3]H—Leu的摄取， 即显著影响了蛋白质的合成，这与宏观上动物记忆障碍的行为表现相一致。而脑内突触界面结构参数与学习记忆变化的相关性已成为目前学习记忆脑内突触机制的研究热点，本室以前的研究已经证明，突触界面一些结构参数（如突触间隙宽度和PSD厚度等），易受药物〔9〕，年龄〔10〕等影响而发生可塑性变化，从本研究结果看来，造成记忆障碍的抗胆碱能药东莨菪碱能引起海马CA[,3] 区内突触体蛋白合成作用极显著降低，并引起PSD厚度极显著变小。因此综合上述结果，我们推测东莨菪碱所致记忆障碍的脑内突触机制可能是由于东莨菪碱对突触后胆碱能受体产生阻断作用，抑制了突触体内蛋白质的合成，使突触发生形态学上的改变（如PSD 厚度变小等），因而影响神经信息在突触的传递，最终影响小鼠的记忆功能，这也可能正是老年性记忆障碍的机理之一。当然，正如有些学者所指出的，衰老性记忆障碍的机理十分复杂，人脑内胆碱能系统蜕变并不是唯一的病因，还受中毒因素、遗传因素等影响。本研究将行为上东莨菪碱所致的记忆障碍与结构上相关脑区的突触界面结构参数的变化以及突触体内蛋白质的合成的变化结合起来进行研究，有助于从亚微水平上探讨衰老性记忆障碍的脑内突触机制。
（注：本文初稿收到日期：1997—11—14，修改稿收到日期：1998—01—09。）（注：国家自然科学基金（39370347）资助项目）IITHE SYNAPTIC MECHANISM OF SCOPOLAMINE—INDUCED MEMORYDYSFUNCTION IN THE BRAIN
Department of Biology,Zhejiang Normal University,Jinhua321004
Neurobiology Research Laboratory,Department of BiologicalScience and Technology,Nanjing University,Nanjing,210093