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生物学基础
吗啡成瘾对大鼠及小鼠学习与记忆能力影响的实验研究
生物学基础
2007-07-08 10:29:47 来自:中国行为医学科学 作者:马光瑜 樊小力 徐小虎 韩太真 阅读量:1

    【摘要】 目的:研究吗啡成瘾对大鼠及小鼠学习与记忆能力的影响。方法:将24只SD大鼠及50只昆明小鼠分别随机分成3组:即吗啡成瘾组、吗啡成瘾后戒断组和对照组。然后分组对动物 进行Morris水迷宫训练。结果:(1)在Morris水迷宫掩蔽平台次训练 中,吗啡成瘾组动物(大鼠和小鼠)的逃避潜伏期与对照组及吗啡戒断组动物相比,均明显延长(P<0.01);(2)对照组动物的逃避潜伏期最短;(3)在Morris水迷宫可见平台学习中,无论是大鼠还是小鼠, 三组动物逃避潜伏期均随着学习训练逐渐缩短,无明显组间差别(P>0.05)。结论:吗啡成瘾可明显损害动物的学习记忆能力。

    【关键词】 吗啡成瘾;学习记忆;Morris水迷宫;逃避潜伏期

  学习和记忆是脑的高级功能之一,阿片肽对学习记忆的影响作用还不清楚。为了研究吗啡成瘾状态下动物的记忆能力是否受损,并比较吗啡成瘾动物与吗啡戒断动物的记忆现象有何不同和探索吗啡成瘾对学习记忆影响的预后,本研究采用Morris水迷宫研究方法对吗啡依赖、吗啡戒断及正常动物进行比较。

  材料与方法

  一、实验动物分组及用药

  本实验用15~20天龄的SD大鼠24只,体重24~36g,雌雄不拘。28~36天龄昆明小鼠50只,体重25~35g,雌雄不拘。将SD大鼠及昆明小鼠分为2批进行实验,实验方法相同。将动物随机分成吗啡成瘾组、吗啡戒断组和对照组。吗啡成瘾组及戒断组大鼠腹腔内注射(ip)吗啡,剂量由10mg/kg增加到40mg/kg,每天注射3次,连续注射7天。在此期间,给对照组动物注射等剂量生理盐水。从第8天开始,对动物进行Morris水迷宫训练。在训练期间只有吗啡成瘾组动物继续接受吗啡注射(以第7天的剂量维持),其他两组动物只接受生理盐水注射。

  二、Morris水迷宫训练

  Morris水迷宫训练包括隐匿平台搜索实验和探索试验。先让动物熟悉平台2次,然后每只动物每天训练2次,连续训练3天,可分别得到6组潜伏期数据和6组探索试验数据。该数据反映动物的学习与记忆能力。为了排除吗啡成瘾可能引起的感觉及运动功能障碍对空间学习记忆的影响,最后进行可见平台试验。可见平台试验用另外26只昆明小鼠进行。

  三、实验数据处理

  实验所得数据均用平均数标准差(±s)表示,各组数据均采用方差分析进行统计学处理,如P≥0.05,则表示有统计学差异,如P<0.01,则有显著差异。

  结果

  一、Morris水迷宫隐匿平台搜寻试验

  1.SD大鼠组实验结果

  对照组(NS组)动物的逃避潜伏期明显短于吗啡成瘾组,每一次结果均有显著差异(P<0.01)。对照组与吗啡戒断组的前4次训练潜伏期亦有明显差异(P<0.01),戒断组动物的逃避潜伏期明显长于对照组。但第3天的训练结果显示这两组的潜伏期趋向于相近(P<0.05)。吗啡成瘾组动物的逃避潜伏期与吗啡戒断组动物相比,第3次训练就呈现明显不同(P<0.01),吗啡成瘾组动物的逃避潜伏期明显长于吗啡戒断组(见表1)。

表1 SD大鼠组实验结果(±s)秒

实验动物组别 第1次潜伏期

  (秒)

第2次潜伏期

  (秒)

第3次潜伏期

  (秒)

第4次潜伏期

  (秒)

第5次潜伏期

  (秒)

第6次潜伏期

  (秒)

对照组 66.2± 7.0 60.6± 6.8 53.2± 5.9 47.2± 7.2 34.2 ±2.7 34.3± 2.3
戒断组 99.3±12.0 93.0 ±7.9 89.0 ±9.0 72.6 ±8.3 61.6 ±7.0 34.3 ±7.8
成瘾组 101.3±12.0 94.6 ±8.9 107.3±5.7 86.8± 9.0 85.1± 7.9 80.6 ±8.3

  2.小鼠组实验结果

  在小鼠组实验中,对照组动物的逃避潜伏期从第2次实验开始到第6次实验结束都明显短于吗啡成瘾组(P<0.01)(第1次实验P>0.05);对照组与吗啡戒断组相比其逃避潜伏期无明显差异(P>0.05)。吗啡成瘾组与戒断组相比,其潜伏期明显为长(P<0.01),见表2。

表2 小鼠组实验结果(±s)秒

实验动物组别 第1次潜伏期

  (秒)

第2次潜伏期

  (秒)

第3次潜伏期

  (秒)

第4次潜伏期

  (秒)

第5次潜伏期

  (秒)

第6次潜伏期

  (秒)

对照组 36.3 ±8.2 23.6± 6.8 18.3± 6.9 15.4± 5.2 15.5±2.7 8.4± 6.3
戒断组 47.3±13.0 24.0 ±5.9 22.0 ±6.0 12.6 ±6.3 10.3 ±7.0 11.3 ±3.8
成瘾组 63.5±8.0 42.6 ±8.9 46.8±5.9 28.8± 9.3 26.1± 5.9 21.3 ±6.3

  二、探索实验

  用26只小鼠进行探索实验,结果发现,吗啡成瘾组小鼠表现出明显的定位记忆障碍,每分钟穿越隐匿平台位置的平均次数仅(6.0±1.8)次,而且常有朝向错误。而对照组和吗啡戒断组小鼠的平均探索次数分别为每分钟(10.3±2.6)次和(10.2±2.8)次,明显多于吗啡成瘾组。

  三、可见平台实验

  选用26只昆明小鼠(吗啡成瘾组9只,吗啡戒断组9只,对照组8只)进行可见平台实验,结果发现,吗啡成瘾组、吗啡戒断组和对照组小鼠的逃避潜伏期没有表现出明显的组间差异(P>0.05)。三组动物均随着训练次数的增加其逃避潜伏期逐渐缩短。

    讨论

  1984年Baratti 发现,吗啡受体拮抗剂纳洛酮可以改善小鼠的记忆[1]。1991年,Stone和Walker 等人发现单次大剂量吗啡注射就可使Y-迷宫中的小鼠记忆受损;连续使用3天吗啡之后,对记忆的损害作用明显加重[2]。他们同时还观察到了一种现象: 连续5天对小鼠使用吗啡后,吗啡对小鼠自主选择中记忆的影响逐渐消失。这种随使用时间延长而对记忆损害作用减小的原因可能是由于吗啡受体的调节作用所致[3]。Kaneto 等人用小鼠一次性被动回避实验的方法研究发现,吗啡对记忆过程具有双向影响效应,训练前单剂量用药可以导致遗忘,而测试前用药,可以易化记忆过程。他们认为吗啡对记忆的这种双向影响效应都是通过对μ受体调节而实现的[4]。Harris 等人的研究发现,慢性使用吗啡的机体,细胞膜的信息传导系统如G蛋白及cAMP等也对吗啡耐受性起到重要调节作用[5]。尽管有关吗啡对记忆的影响作用机理还不清楚,但单次使用吗啡可以使记忆受损这一观点却得到了大多数学者的认同和进一步实验的证实。但有关慢性使用吗啡对短时记忆有无影响,目前仍有争议。1991年Spain和Newsom报道,慢性使用吗啡并不损害放射形迷宫中动物的短时记忆[6],1996年Yu Zhi Ling[7]等人在对小鼠的Y迷宫实验中也得到了相似的结果。然而Sala等人通过对慢性使用吗啡及戒断状态下的大鼠进行行为学研究,结果发现慢性使用吗啡可以造成渐进性短时记忆损害[8]。

  本实验结果表明,吗啡成瘾(依赖)明显损害SD大鼠及小鼠的记忆功能;而吗啡戒断后的第一天大鼠的学习记忆受损严重,但随着戒断时间的延长,吗啡戒断动物的记忆已与正常组动物相类似,大鼠与小鼠的实验结果相似。Dougherty 等人报道,用Morris水迷宫测定连续使用吗啡7天的SD大鼠的学习记忆能力时,发现吗啡戒断早期影响动物学习能力,而吗啡戒断后期并不损害大鼠的记忆能力[9]。本实验结果与该实验结果相一致。在用探索试验观察动物的活动时发现,吗啡成瘾组动物的探索次数比对照组及戒断组要少得多。提示吗啡成瘾组动物的记忆保持能力明显受损。为了排除吗啡可能造成的动物感觉、知觉及运动功能的障碍而对动物逃避潜伏期的影响,还采用可视平台对不同组的动物进行了测试,结果三组动物的逃避潜伏期无显著差异(P>0.05)。这肯定了吗啡依赖对动物短时记忆功能的损害作用。

  有关吗啡依赖对学习记忆影响的机制迄今为止尚不清楚。研究表明,吗啡依赖全面影响体内生化代谢,如长期使用阿片达到依赖程度时,乙酰胆碱(ACh)释放和合成均受到抑制,使脑内ACh代谢异常,从而影响记忆[11]。吗啡依赖可严重影响NE等神经递质代谢,5-羟色胺、多巴胺等神经递质在吗啡成瘾期间受到抑制或功能降低,单胺类神经递质这种在吗啡依赖状态时功能抑制而戒断时 其功能异常或代偿性增强等改变,从而干扰学习与记忆过程[10~11]。另外我们的其他研究证实,吗啡可以改变细胞内Ca2+浓度。随着吗啡耐受的产生,突触体的Ca2+浓度上升(待发表资料)。Ca2+浓度上升则抑制腺苷酸环化酶的活性而损害记忆。总之,吗啡成瘾损害动物短时记忆,其机理有待于进一步深入研究。

  作者单位:马光瑜(515031 汕头大学医学院法医学研究所及精神卫生中心)

    参考文献

  1. Baratti CM,Introini IB,Huygens P. Possible interaction between central cholinergic muscarinic and opioid peptidergic systems during memory consolidation in mice. Behav Neural Biol, 1984,40:115~119.

  2.Stone WS,Walker F. Scopolamine and morphine induced impairments of spontaneous alternation performance in mice:Reversal with glucose and with cholinergic and adrenergic agonists. Behav Neurosci, 1991,105:264~269.

  3.Brady LS. Opiate receptor regulation by opiate agonists and antagonists. In:Hammer RP ed. The neurobiology of opiates. USA:CRC Press Inc,1993:125~145.

  4.Kaneto H. Role of opioids in memory processes. In:Neurotransmitters in neuronal plastisity and psychiatric disorders. Excerpta Medica,Ltd Tokyo,1993,3~11.

  5.Harris HW, Nestler EF. Opiates regulation of signal-transduction pathways。In:Hammer RP ed. The neurobiology of opiates,USA:CRC Press Inc, 1993,301~332.

  6.Spain JW,Newsom G. Chronic opioids impair acquisition of both radial maze and Y-maze choice escape. Psychopharmacol 1991,105:10~15.

  7.YU Zhiing,Takahashi M,Kaneto H. Effects of acuteand chronic scopolamine and morphine on memory in mice:Using a Y-maze spontneous alternation task. Journal of China Pharmaceutical University, 1996,27(11):680~686.

  8.Sala M,Braida D,Leone MP,et al. Chronic morphine affects working memory during treatment and withdrawal in rats:Possible residual long-term impairment. Behav Pharmacol,1994,5:570~576.

  9.Buccafusco JJ. Inhibition of the morphine withdrawal syndrome by a novel muscarine antagonist(4-DAMP).Life Sci,1991,48:794~796.

  10.Chiara GD. In vivo brain dialysis of neurotransmitters. Trends Pharmacol. Sci, 1990,654:116~121.

  11.何鸣,杨德森,陈向一,等,吗啡依赖大鼠的行为与VTA单胺释放改变研究,中国临床心理学杂志,1995,3:1~11.

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