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1、牛磺酸对学习与记忆障碍的改善作用2001年l1月NOV2001华南师范大学(自然科学版)JOURNALOFS(NIHCHINANORMALUN日瞳(NAI.IRMAENCEEDmON)2001年第4期NO4.2001文章编号:1000546(2001)04001605牛磺酸对学习与记忆障碍的改善作用刘美莲,李楚华,吴育槐,宋靖芳,董川宏,肖鹏(1华南师范大学生物学系,广东广州5la3l;2.华南师范大学实验中心,广东广州510631)摘要:探讨牛磺酸制剂对D一半乳糖诱导的学习与记忆障碍的预防及改善作用,以及牛磺酸对脑内微量元素古量的影响.结果表明:药物对照组(腹腔注射D一半乳糖共6周,10d后
2、进行行为训练)动物学习记忆能力显着低于空白对照组和生理盐水组(P<O.O1);药物组I(腹腔注射D一半乳糖6周,并从第3局起加注射牛磺酸制剂)和药物组(腹腔注射D一半乳糖共6局后改注射牛磺酸制剂共l0d)的学习记忆能力与空白对照组和生理盐水组比较无显着性差异(P>O.05)提示适量的外源性牛磺酸能有效地预防或改善D一半乳糖诱导的学习与记忆障碍.药物对照组动物脑中微量元素的含量明显低于空白对照组和生理盐水组(P<O01);药物组I脑内zn的含量明显增加(尸<O01);药物组脑内的含量高于空白对照组和生理盐水组,但没有统计学意义(P>0o5)提示牛磺酸预防或改善D一半
3、乳糖诱导的学习记忆障碍可能与微量元素的含量有关关键词:牛磺酸;D一半乳糖;Zn;学习:记忆中国分类号:O42文献标识码:A牛磺酸是一种条件营养素,在体内具有广泛的生物活性.Gaul发现生长发育中的动物脑及新生儿大脑中牛磺酸含量明显高于成年动物大脑中牛磺酸的含量.国内外对牛磺酸的研究表明,牛磺酸与大脑发育有密切的关系另外,ZIl在学习记忆中的作用早为人所知,机体缺锌可损害学习记忆能力.有实验报道:给正常大鼠腹腔注射少量锌发现对大鼠条件反射的建立有促进作用,且伴有不同脑区RNA,DNA台成增加l2_3J.再者,本室已探讨过一定剂量的D一半乳糖能诱导动物建立学习记忆障碍模型l4J.然而牛磺酸制剂对D
4、一半乳糖诱导的学习记忆障碍动物是否有预防或改善作用,及其可能的作用机制如何,牛磺酸对这些动物脑内微量元素ZIl含量有否影响,这方面工作在国内外报道甚少.本工作对此进行探讨.1材料与方法1.1实验动物及药品实验动物为昆明品系体质量222g雄性小白鼠,由广州第一军医大学实验中心提供.共5o只,随机分为5组:(1)空白对照组(n=10),不作任何处理,饲养6周;(2)生理盐水对照组(n:10),注等量生理盐水共6周;(3)药物对照组(n=10),腹腔注射D一半乳糖(50rnkg.d)共6周,10d后进行行为训练;(4)药物组I(/7,=10),腹腔注射D一半乳糖6周(浓度同上),并从第3周起加注射牛
5、磺酸制剂(15mWkg.d);(5)药物组lI(n=10),腹腔注射D一半乳糖(浓度收藕日期:伽0l一0903作者简介:刘美莲(1946一).女(投燕).广东广州人.副教授.硕士同上)共6周,后改注射牛磺酸制剂(30mg/kg.d)共10d各组均于上述计划停药后分别进行行为训练,实验结束后立即取脑测定微量元素Zn的含量.1.2行为检测模型三等分辐射式迷宫检测明暗辨别学习,以90%的正确反应率为学会标准,以评价学习速率;以一次性被动回避反应法检查动物的记忆能力,检查电击后1,5,10d的记忆并以300s为上限,凡300s仍不步人暗箱的,视为记忆保持良好其余方法及观察指标参考本室以往的工作【.1.
6、3脑内微量元素的测定用原子吸收分光光度计和铜锌空心阴极灯.首先配置不同浓度的Zn标准系列溶液,将此标准系列溶液直接喷雾到空气一乙炔火焰中测Zn.作出标准曲线.然后将待测的动物脑进行消化处理,将已经处理的样品对照标准曲线,测出Zn的含量J.数据处理采用检验.2结果与分析2.1牛磺酸制剂对D一半乳糖诱导的学习障碍的影响2.1.1各组动物每实验日行为正确反应率比较表1各组动物每实验Et行为正确反应率比较(%)MSD与空白对照组和盐水对照组比较:P(O.01;与药物对照组比较:P(O.仇由表1可见,在每实验日的训练过程中,药物对照组动物的行为正确反应率明显低于空白对照组和盐水对照组的(P<0O1
7、),表明D一半乳糖对动物的学习能力有阻碍作用;而药物组I和药物组动物的行为正确反应率与空白对照组和盐水对照组比较,均无显着差异(P>O.05);与药物对照组比较,药物组I和药物组动物的行为正确反应率均显着提高(P(O.01).提示牛磺酸有预防或改善D一半乳糖所致学习障碍作用.2.1.2牛磺酸制剂对动物达标所需训练班数的影响从表2可知,药物对照组达学会标准所需训练次数(18017)明显高于空白对照组的(868)及盐水对照组的(877)(P(0.01),表明D一半乳糖干扰了小鼠的学习能力,使得小鼠的学习速率变慢.药物组I和药物组所需训练次数(11012,12110)虽高于空白对照组(868)
8、和盐水对照组(877),但没有统计学差异.而药物组I和药物组所需次数却明显低于药物对照组的(P<0.O1).17表2各组动物达学会标准所需训练次数比较MSD与空白对照组和盐水对照组比较:P<0O1;与药物对照组比较:P<001上结果表明,在先给D一半乳糖2周,第36周同时注射牛磺酸制剂的情况下,牛磺酸制剂能使小鼠的学习能力维持在正常水平的范围内,消除D一半乳糖将要引起的对学习的障碍作用;在已建立学习障碍模型后(注射D一半乳糖共6周),牛磺酸制剂能有效改善D一半乳糖所致的学习障碍.2.2牛磺酸制剂对D一半乳糖诱导的记忆障碍的影响表3各组动物步入潜伏期的比较(t/s)MSD与空白
9、对照组和盐水对照组比较:P<0.叭;与药物对照组比较:P<0.05由表3可见,电击后第l天,第5天和第lO天,药物对照组动物步入潜伏期均显着低于空白对照组和生理盐水组(P<0.01);药物组I与空白对照组和盐水对照组无显着性的差异(P>0.05);药物组同空白对照组比较,电击后第l天有显着差异(P<0.01),但到了第l0天药物组的潜伏期明显延长,不存在差异.药物组I在电击后第l天和第5天以及药物组在电击后第l0天步入潜伏期均明显高于药物对照组(P<0.O1).上结果表明:由于D一半乳糖的作用,小鼠步入潜伏期明显缩短,记忆能力明显下降.而牛磺酸制剂能使小鼠的
10、记忆能力达到正常水平,对D一半乳糖诱导的记忆障碍起预防或改善作用.2.3牛磺酸制剂对脑内微量元素Zn含量的影响表4各组动物脑中z的含量比较c)/?g.)MSD与空白对照组和盐水对照组比较:P<0.叭;与药物对照组比较:P<0Ol从表4可看出,药物对照组动物脑中微量元素zn的含量(025)明显低于空白对照组和生理盐水组(1.380.06和l27014)(P<001);而药物组I和药物组动物脑中微量元素含量与药物对照组比较,明显增加(P<0.01).提示牛磺酸预防或改善D一半乳糖所致的学习与记忆障碍可能与脑中微量元素Zn的含量有关.183讨论牛磺酸是一种由胱氨酸转化而来的口
11、一氨基酸,是普遍存在于动物组织细胞内的一种游离氨基酸l6J.牛磺酸特异性分布于大脑皮层,小脑,海马及嗅球等区域.D一半乳糖属生理性营养成分,在体内利用的过程中,除产生过量的自由基,不发生任何副作用,即D一半乳糖的实验模式不会带来自由基损伤以外的效应.有资料表明D一半乳糖对学习记忆的障碍作用,其机制可能是:D一半乳糖在体内半乳糖氧化酶(GAO)作用下产生大量的超氧阴离子自由基,自由基使脂质过氧化酶分解形成终产物丙二醛,迅速与磷脂酰乙醇胺交联成荧光色素,然后与蛋白质,肽类,脂类结合形成板层状脂褐质.大脑脂褐质含量增加是神经元受损老化的标志之一.当神经元胞浆的大部分空问蓄积脂揭质时,细胞核,细胞器受
12、压变形,影响神经元的正常代谢传递功能L8_8,在行为上表现为学习记忆能力的下降.同时D一半乳糖亦引起动物体内的超氧化物歧化酶(SOD)活力下降.SOD是体内重要的自由基清除剂,若SOD活性降低,则使机体抗氧化能力下降,加重自由基的损害作用适量的外源性牛磺酸能预防或改善D一半乳糖的致障碍作用,有促进学习记忆的作用,其作用机制可能是与(SOD)活性增高,有效地清除自由基,抗脂质过氧化,抗损伤有关【9,10J.有研究表明,牛磺酸可使大脑组织脂褐质含量下降,使超氧化物歧化酶(soD)活性增高_B.因此,牛磺酸中s0D的作用能有效地清除D一半乳糖产生的过量自由基,使动物的细胞和组织免受损害,维持大脑的正
13、常代谢功能,维持正常的学习记忆能力.在本实验中,不管是牛磺酸对D一半乳糖诱导的学习记忆障碍的形成有预防作用,还是对已建立D一半乳糖学习记忆障碍小鼠的学习记忆能力有促进作用,均表明牛磺酸能提高障碍小鼠的学习记忆能力.这可能是由于牛磺酸使SOD活力增高,能有效地清除D一半乳糖产生的大量自由基,有预防或改善D一半乳糖的损害作用,保护脑细胞不受损伤,从而能够预防学习记忆障碍的产生,能有效地提高障碍动物的学习记忆能力.微量元素Zn与学习记忆的关系愈来愈受人们关注,海马是学习记忆的关键部位,海马含Zn量最高,Zn贮存在突触中,调节突触功能.zn含量的高低与学习记忆功能呈明显正相关?J.报道表明缺Zn大鼠L
14、TP(1ongtermpotentiation,LTP)诱发率为零,而正常大鼠IJ1P诱发率为100%国内研究表明智力低下儿童血清zn和超氧化物歧化酶活性明显低于正常儿童L12.本实验中,观察到牛磺酸制剂能使动物脑内微量元素Zn显着增加,从而能提高学习记忆能力.而D一半乳糖则相反,使Zn显着减少,产生学习记忆障碍.参考文献:1GauUGE.TaurirteandotherfreeaminoaidsinnfilkofmanandotherIrm山JEaIluHumanDevel,1978,(2):12】任椿娜,胨新民,孔样英,等暗箱及迷宫实验研究锌缺乏及锌过量对大鼠学习记忆的影响J:.现代预防医
15、学,1997,24(1):61623左巍锌与脑功能.国外医学医学地理分册,1995,16(3):97994:李楚华,荆美莲,邦岩,等D一半乳糖在学习记忆中的影响J.生理通讯,200O,19(1,增刊):l9225刘美莲,盂菁,李月梅,等噪声对脑心脏,肝脏元素影响的研究J中国环境科学,1996,16(4):285196钱小明,章俐,吴振国,等.衰老小鼠心,脑组织牛磺酸含量的变化J.营养,1991,16(3):318.7BariaySettwattzM,PalkovilM,I丑jthaA,elalHeterogeneousdistlibutimoffunctionallyimportantamin
16、oacidsinn0fttltagiDghaIIsJNeehemRes.1993,l8:417423.8钱小明,施志明,曼振国,等.衰老小鼠太脑牛磺酸与脂褐质含量的关系J.中国老年医学杂志,1995,14:111.9HmfleIlllologica1.aofmmine【JJ.JtsiolRes,1992,72【1):101.10(H,AzumaJ,A眦taN,etalMech锄0ftheprotective船d0l10f眦aIlsli80舶ali眦itueedmy,-ardial日J.card|仉aRes,19811,22:107.fl11任榕娜诲马缺锌对太鼠学习记忆的影响J.檄量元素与健康研
17、究,1995,12(t):5.12王殿卿.血清铜,锌过氧化物歧化酶与小儿智力低下关系的研究J.微量元素与健康研究,1995,12(2):17.n佃0们怔TOFTAVIIION1lI础OFLEARNINGANDMEMORYINdI(瓢LIllNeilianI.chuhmI.WUYuh.SONG地一,DONG一,XlAO(1.Dl-11d.,2.乜e耐呷【,山ChimN0rT衄IIj一竹,GI埘d啪510631tChim)Ahibt:neegeetofTmrmeontheharIIloflemmingandmemorythatwasinducedbytheDgalact0sewinveigated
18、.ere8ultBshowthat:1.Ttlegroupwh1adijectedD一种act0sehadsignifielydiminishedthenumberofcorrectreslnseandreducedthelateofsteptk,gh,buttheeeffeetwereiIlmvedsignifielybyTaurine.2.TheofZninthemicewhweetedD一t0si日l】ifieandyde凹e丑BedaBc0mparedwi山thatofcontrolgroup,andtheTaurineimprovedsj目一cantbthiseffeet.TheseresultsuggestedthattheTrinec日ninprvethehaIInoflearningandmenryinducedbyD一t0se,whichmayberelatedthectentofZninbrain.Keyw0凼:Taurine;D一tose;Zn;learning;reentry20【责任鳊辑黄玉萍】
