尼古丁对空间学习记忆能力的影响

2013-10-16 15:29 阅读(?)评论(0)
 

    海马与学习空间记忆功能密切相关,选择性破坏投射到海马的隔-海马胆碱能神经纤维可导致大鼠空间学习记忆能力的下降。这表明胆碱能神经在海马相关的学习记忆中发挥了重要作用。尼古丁是胆碱能受体的激动剂,它可能通过激动海马部位胆碱能受体而发挥学习记忆调节作用。流行病学调查显示吸烟者患帕金森综合征和老年痴呆症的发病率远低于不吸烟者。动物实验研究提示尼古丁可通过提高胆碱乙酰转移酶的活性及对抗氧化应激改善痴呆小鼠的学习记忆功能。此外,尼古丁还参与恐惧记忆的长时储存调节。但尼古丁作为一种剧毒物质,在特定剂量下对机体是有损害的,学习记忆功能也因此有可能受损,较高剂量的尼古丁可能对学习记忆有不利影响Effect of nicotine on spatial learning and memory of mice.

    常用方法:Morris 水迷宫实验,整水温至22 ℃。向水池内加入牛奶至水不透明,调节水面高度使水没过平台05 cm。实验前30 min 将小鼠带入实验室以熟悉环境。每天中午实验开始前20 min 进行腹腔注射,注药位置为左下腹,尼古丁( 美国Sigma 公司) 组按250 nmol·kg 1注射尼古丁溶液,溶液平均体积为0 25 mL,对照组注射0 25 mL 纯水,2组均给药13 d

定位航行实验小鼠行为学训练和测试的实验装置为Morris 水迷宫。水迷宫为一池壁为黑色的圆形水池,水池内径120 cm,水深22 cm,水池靠中央处有1 个水下平台,平台直径9 cm。池壁周围悬挂蓝色窗帘以遮挡房间内的标志物,在水池内壁及周围用胶带固定不同形状的参照物。将水池平均分为4 个象限,分别标记为NW( north west) SW( south west) SE( south east) NE( north east) ,水迷宫平台位于SE 象限中间。定位航行实验时长7 d,每只小鼠每日在每个象限训练1 次,同一只小鼠2 次训练的时间间隔为25 min。用摄像头跟踪小鼠的游泳轨迹,用软件EthoVision XT 8( 德国Noldus 公司) 进行信号的采集与分析。每次游泳训练的最大时长为60 s,如果小鼠在60 s 内没有找到水下平台,将其引导至平台并让其在平台上停留30 s,这种60 s 内找不到水下平台的小鼠寻找平台的潜伏期( 以下简称潜伏期) 记为60 s。如果小鼠的潜伏期低于60 s,则以实际发生时间计。

    空间探索实验实验第8 天,即最后一次定位航行实验后24 h 进行空间探索实验。空间探索实验仅进行1 次,主要目的是测量小鼠空间位置记忆形成后的定位保持能力。同定位航行实验一样,此次实验的水温设定为22 ℃,水下平台距离水面高度为0 5 cm,周围的环境标志物完全一样。不同之处在于此次实验中将水面高度调节到预定高度后,移除水下平台; 小鼠的释放位置在目标象限的对侧,即NW 象限中间; 小鼠的游泳时间为300 s。用行为

   学记录软件EthoVision XT 8 记录这段时间内小鼠在SE 象限的游泳时间。

反向学习实验在本阶段试验中,水下平台的位置不在SE 象限,而是移到对侧( NW 象限) ,其他实验条件跟定位航行实验条件完全一样,测定小鼠在平台改变的情况下,寻找新的水下平台的潜伏期,反向学习实验共持续5 d

尼古丁是香烟的主要成分之一,可经皮肤和黏膜迅速吸收。在体内,尼古丁是烟碱受体的激动剂,烟碱受体是一个大的受体家族,它广泛分布于各种动物的中枢神经、外周神经及神经骨骼肌接头。激活烟碱受体会产生多方面的效应,而且这种效应具有剂量依赖性,低剂量尼古丁对痛觉具有调节作用,高剂量尼古丁则引起剧烈的行为变化并伴有肌肉的强直痉挛。

    采用尼古丁( 250 nmol·kg 1 ) 对小鼠进行腹腔注射,在定位航行实验阶段,2 组小鼠的潜伏期每日都在缩短,说明游泳训练次数越多,小鼠对水下平台的空间位置记忆越深刻。对照组小鼠的潜伏期每次都比尼古丁组长,其中第2 天、第3 2 组小鼠的潜伏期比较差异有统计学意义。空间探索实验主要用于探测小鼠空间位置记忆形成后的定位保持能力,结果发现,尼古丁组小鼠在目标象限的游泳时间明显低于对照组。这说明尼古丁可能阻碍记忆的形成与巩固。长期尼古丁暴露或者增加突触部位递质的浓度会造成烟碱受体表达下调,相反,长期应用尼古丁受体拮抗剂或降低突触部位神经递质的浓度则造成受体表达量的上调。本研究中每日均给小鼠用药,这可能导致了小鼠体内海马部位烟碱受体的含量下降,从而引起学习记忆功能的降低。此外,短期应用尼古丁可以使烟碱受体兴奋,长期应用尼古丁即使是低浓度也可以引起尼古丁受体敏感性降低。本实验中尼古丁给药长达13 d,长时间的给药可能引起小鼠海马烟碱受体敏感性下降,导致记忆的巩固变慢。有研究以递增剂量法连续13 d 皮下注射尼古丁并建立了尼古丁依赖模型,结果发现慢性尼古丁处理可增强大鼠场景性恐惧记忆。这与本次研究的结果相反,可能是由于参与恐惧记忆形成的主要是杏仁核,而海马则是影响空间记忆的主要脑区。此外,药物剂量、实验动物的种类和研究手段等都是造成这种巨大差异的重要原因。总之,尼古丁( 250 nmol·kg 1 ) 能降低小鼠空间学习能力。

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