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实验一:+Gz对大鼠学习和记忆的影响目的:持续性正加速度(+Gz)可使血液向下半身转移,引起脑组织缺血缺氧,飞行员意识丧失(+G induced loss of consciousness,G-LOC)。动物实验表明, +Gz暴露可引起大鼠认知功能损害,但由于G值参数的不统一,评价学习和记忆的实验方法不同,得出的结论也不一致。因此我们很难评价+Gz暴露后认知功能。故在本实验中,我们结合前期的实验确定的G值参数,采用Morris水迷宫探讨+10Gz/5min暴露对大鼠学习和记忆能力的影响。方法:16只雄性SD大鼠随机分为两组+1Gz/5min对照组(Sham), +10Gz/5min暴露(n=8)。两组动物于暴露后2h,采用Morris水迷宫进行空间搜索实验和定位航行实验,自动视频分析系统记录大鼠逃避潜伏期(Escape Latency),游泳距离(Pathlength to the platform),游泳速度(Swimming Speed),目标象限所占时间百分比(Percentage of target quadrant),穿越站台的次数(Number of crossing the platform)。结果:Morris水迷宫实验结果显示:①.定位航行实验中, +Gz组逃避潜伏期及游泳路程于第二﹑第三天较Sham组明显延长。逃避潜伏期及游泳路径[F (1, 14) = 4.98, P<0.01],[F (1, 14) = 5.93, P<0.01],游泳速度两组之间无明显统计差异[F (1, 14) = 1.95, P>0.05 ];②.空间探索实验中,+Gz组大鼠目标象限的百分比较Sham组相比明显缩短(44.15±2.35 V 27.45±1.65, P < 0.01),跨越原平台位置的次数较对照组相比也明显减少(4.25±0.67 V 1.73±0.75, P < 0.01)。结论:Morris水迷宫实验可以用来作为评价+Gz暴露后学习和记忆的实验方法,该测试方法稳定可靠。+10Gz/5min暴露并不影响大鼠的运动能力,但可以造成大鼠学习和记忆能力障碍。实验二:电针预处理对+Gz暴露大鼠学习和记忆的影响目的:采用电针刺激“百会穴”预处理,探讨电针预处理是否能够改善正加速度(+Gz)造成的大鼠学习和记忆能力损伤。方法:40只雄性SD大鼠随机分为5组(n=8)+1Gz对照组(Sham)、戊巴比妥钠(Con)组、电针预处理组(EA)、+Gz (+Gz)组和电针预处理-+Gz (EA-+Gz)组。除Sham组和+Gz组外其余各组动物每只均腹腔注射(ip) 2%戊巴比妥钠40mg/kg麻醉,连续5d;+1Gz对照组仅给予+1Gz/5min;EA组电针刺激百会穴30 min/d,连续5d,最后一次预处理后24h给予+1Gz/5min;Con组和+Gz暴露组给予+10Gz/5min暴露;EA-+Gz组接受电针刺激百会穴30min/d,连续5d,最后一次预处理后24h给予+10Gz/5min。所有动物于暴露后2h,采用Morris水迷宫实验探讨大鼠的空间学习和记忆的变化情况。视频自动分析系统记录空间搜索实验和定位航行实验,记录如实验一中各项指标。结果:定位航行实验中,五组大鼠逃避潜伏期和路程[F (4, 35) = 5.98, P<0.01],[F (4, 35 = 6.32, P<0.01]。Sham组、EA组无明显统计差异,与上述两组相比,+Gz组及Con组的逃避潜伏期及游泳路径于暴露后第二天及第三天明显延长(P<0.05),而EA-+Gz组大鼠的逃避潜伏期及游泳路径较+Gz组有所缩短,但仍然长于其余两组(P<0.05);五组之间游泳速度相似,无统计差异[F (4, 35) = 1.65, P>0.05]。②.空间探索实验中,+Gz组及Con组大鼠的目标象限活动的时间百分比占总时间百分比明显下降,显著低于Sham组(P< 0.01)。EA-+Gz组与+Gz组相比时间有所增加,但仍低于Sham组( (P < 0.05)。+Gz组穿越站台的次数较Sham组也明显减少,EA-+Gz组较+Gz组有所增加,但仍低于Sham组和EA组(P < 0.05)。结论:连续5天,每天30min电针“百会穴”预处理可以在一定程度上改善+Gz暴露所造成的学习和记忆能力障碍;仅给予连续5天电针预处理及戊巴比妥钠不会影响大鼠学习和记忆能力。实验三:电针预处理抑制+Gz暴露后神经元细胞凋亡改善大鼠认知功能障碍目的:探讨凋亡及相关分子在电针预处理改善+Gz暴露后大鼠学习和记忆中的作用。方法:45只雄性SD大鼠随机分为3组(n=15): +1Gz对照组(Sham)、+Gz组(+Gz)和电针预处理-+Gz暴露组(EA-+Gz)。Sham组仅给予+1Gz/5min作为对照;+Gz组给予+10Gz/5min暴露;EA-+Gz组接受电针刺激百会穴30min/d,连续5d,最后一次预处理后24h给予+10Gz/5min。选取暴露后不同时间点(6h,12h,24h)进行HE和TUNEL染色分析大鼠海马CA1区细胞形态及凋亡情况,并通过检测凋亡共同通路下游分子Caspase-3活性验证神经元凋亡,通过免疫组化,RT-PCR,Western Blotting检测凋亡上游分子P53情况,从而进一步验证形态学观察的可靠性。结果:+Gz暴露后的早期阶段(6-12h)海马锥状神经元细胞主要以水肿为主,胞浆浅染,有极少数细胞核深染的凋亡细胞;暴露后24h,凋亡细胞及形态改变细胞数目增多,主要分布在海马CA1区。给予电针预处理后,可以减少神经元细胞凋亡。除此之外,+10Gz/5min可以诱导海马CA1区Caspase-3活性升高,6h较为显著,并持续到12h。而电针预处理可以减少Caspase-3活性升高。通过免疫组化,RT-PCR, Western Blotting发现电针预处理还可显著减少+Gz暴露引起的P53mRNA及蛋白表达升高。结论:电针预处理可以有效减轻海马神经元病理损害,减少海马CA1区神经元细胞凋亡,减少+Gz暴露后Caspase-3活性增加以及P53mRNA及蛋白表达上调,改善+Gz暴露后大鼠学习和记忆能力。实验四:电针预处理对+Gz暴露后大鼠脑红蛋白表达的影响目的:探讨电针“百会穴”预处理对+Gz暴露后脑红蛋白的表达影响。方法:15只雄性SD大鼠随机分为3组(n=5): +1Gz对照组(Sham)、+Gz组(+Gz)和电针预处理-+Gz暴露组(EA-+Gz)。Sham组仅给予+1Gz/5min作为对照;+Gz暴露组给予+10Gz/5min暴露;EA-+Gz组接受电针刺激百会穴30min/d,连续5d,最后一次预处理后24h给予+10Gz/5min。所有动物于暴露后24h处死,利用免疫组化,间接免疫荧光,以及Western Blotting等方法观察电针预处理后,+Gz暴露后大鼠脑组织不同区域脑红蛋白(NgB)表达及分布情况。结果:+Gz暴露后24h,顶叶梨状皮质NgB蛋白表达升高,不同区域升高不同;海马NgB表达下降;丘脑NgB表达类似颅顶,但部分细胞形态改变较大。电针预处理可以进一步增强皮层NgB的表达升高,但对海马区域NgB影响不大。结论: +Gz暴露本身能够上调NgB蛋白的表达,而电针预处理进一步升高该蛋白的表达,推测电针通过上调NgB表达减少+Gz暴露引起的脑组织损伤。