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目的：(1)观察咖啡因对慢性低O<,22>高CO<,2>`大鼠空间学习记忆的影响; (2)检测大鼠海马、皮层区域NMDARlmRNA和GFAPmRNA的表达水平,初步探讨咖啡因对慢性低O<,2>高CO<,2>诱导的大鼠空间学习记忆改变的可能机制.
方法：将SPF级雄性SpragtJe-Dawley(SD)大鼠64只,体重180-220g,随机分为4组:正常对照组(NC组,n=16),低O<,2>高CO<,2>4w组(HH组,n=16),低O<,2>高CO<,2>+咖啡因0.1mg/ml 4w组(HCl组,n=16),低O<,2>高CO<,2>+咖啡因0.3mg/ml 4w组(HC2组,n=16).将后3组大鼠置于常压低O<,2>高CO<,2>舱内,通过N<,2>和CO<,2>调节降低舱内O<,2>浓度使其维持在9～11﹪,CO<,2>浓度为5.5～6.5﹪,每天8小时,每周6天.对照组大鼠除吸入空气外,其它条件与后3组相同.实验到达4w后,各组大鼠行Morris水迷宫实验,结束后,用戊巴比妥钠(35 mg/kg体重)腹腔注射麻醉,采用右心导管法检测肺动脉平均压(mPAP),左颈总动脉插管测颈动脉平均压(mCAP),分别称取右心室(RV)和左心室加室间隔(LV+S)的重量,以RV/(LV+S)重量比作为评价右心室肥大指标.其余大鼠则断头,分离海马和皮层.采用原位杂交法观察大鼠海马及皮层区NMDARlmRNA的表达与分布情况; RT-PCR法分别测定上述区域GFAPmRNA表达水平.
结果：
(1)HH组mPAP、RV/(LV+S).均高于NC组(P(0.01);
(2)Morris水迷宫实验显示,HH组和HC1组与NC组相比大鼠寻找站台的平均逃避潜伏期延长、游泳总距离增加(P<0.05);HC2组与HH组比较有显著性差异(P<0.05);
(3)原位杂交法检测发现,NMDARlmRNA阳性细胞广泛分布于海马和皮层区,在海马主要集中于海马锥体细胞层及齿状回颗粒细胞层.与NC组比较, HH组和HCl组大鼠海马锥体细胞层NRlmRNA表达的平均光密度降低(P<0.05),而HCl组和HC2组与HH组相比平均光密度升高(P<0.05);
(4)RT-PCR检测提示,离体海马及皮层区GFAPmRNA表达水平在NC组较低.与NC组比较,HH组、HC1组和HC2组大鼠GFAPmRNA与内参GAPDH基因水平灰度值比值(GFAP/GAPDH)升高(P<0.05),而HC1组和HC2组与HH组相比灰度值比值降低(P<0.05);
(5)Pearson相关分析显示,4组大鼠海马区NMDARlmRNA的吸光度值与平均逃避潜伏期有明显的负相关性(P(0.01),而GFAPmRNA的吸光度值与平均逃避潜伏期则呈明显的正相关性(P<0.01).
结论：(1)慢性低O<,2>高CO<,2>肺动脉高压大鼠存在空间学习障碍,咖啡因可改善这种学习记忆障碍;(2)慢性低O<,2>高CO<,2>肺动脉高压大鼠海马和皮层区域的NMDAR1的mRNA表达可减少,咖啡因干预可使这些变化缩小; (3)慢性低O<,2>高CO<,2>肺动脉高压大鼠海马和皮层区域的GFAP的mRNA表达可增加,咖啡因干预可缩小这些变化;(4)慢性低O<,2>高CO<,2>可能通过抑制海马和皮层区的NMDAR1mRNA表达和增加海马和皮层区域的GFAP的mRNA表达,从而导致空间学习记忆能力下降; (5)咖啡因可能通过改变海马和皮层区的NMDAR1和GFAP的mRNA表达,从而改善空间学习记忆能力.