阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)是一种原发性中枢神经系统退行性疾病，多起病于老年期，病程缓慢且不可逆，主要以认知和记忆功能损害及日常生活能力的减退为特征。其主要病理特征是神经元大量减少、老年斑及神经原纤维缠结的出现。关于AD发病机制的研究已经很多，亦形成了多种多样的假说。目前比较公认的是淀粉样β-蛋白(Aβ)级联假说。该假说认为，Aβ作为老年斑的主要成分，具有很强的神经毒性，在AD神经元变性和死亡中发挥重要的作用。Aβ的神经毒性主要表现在导致神经细胞钙平衡失调、引起一系列的炎症反应、诱导细胞发生氧化应激、改变细胞膜上的离子通道以及自身形成离子通道等。其中，Aβ发挥神经毒性作用、进而引发AD的氧化应激学说已经引起研究者的广泛关注。褪黑激素(Melatonin)也称褪黑素，是一种主要由松果体分泌的吲哚类激素。具有促进睡眠、调节时差、抗衰老、调节免疫、抗肿瘤等多项生理功能。近年来研究发现，褪黑激素是一种强有力的自由基清除剂和抗氧化剂，可以通过直接或间接的清除自由基而起到神经保护作用。然而，目前melatonin的研究多集中在对脑内Aβ的沉积、Tau蛋白的过度磷酸化以及抗氧化作用的一些生化指标上，melatonin是否能够对AD病人或AD动物模型行为学产生影响仍有待于进一步深入研究，melatonin对抗Aβ引起的脑内神经元电活动的改变或突触可塑性伤害的报道仍然很少。因此，本实验结合行为学和电生理手段，采用双侧海马注射Aβ31-35建立动物模型、模拟人体节律给予melatonin的方法，以析因设计观察探讨药物对大鼠空间学习记忆功能的影响以及可能的电生理作用，旨在为AD的预防和治疗提供新的思路。实验具体分为以下三部分：第一部分melatonin拮抗Aβ31-35引起的大鼠海马CA1区LTP压抑目的：本实验采用在体场电位记录方法，从突触可塑性的角度探讨慢性melatonin处理对海马CA1区长时程增强（LTP）的影响，旨在揭示melatonin保护作用的电生理机制。方法：45只成年雄性SD大鼠，随机分成六组（vehicle+saline，Aβ31-35+saline， Aβ1-42+saline, vehicle+melatonin, Aβ1-42+melatonin及Aβ31-35+melatonin）。双侧海马微量注射vehicle、Aβ31-35或Aβ1-42建立对照或AD动物模型后，经腹腔注射saline或melatonin处理10天，麻醉下进行在体双脉冲易化（PPF）及LTP的诱导和记录。结果：（1）Aβ31-35、Aβ1-42和melatonin处理对双脉冲易化无明显影响。给予双脉冲刺激之后，六组大鼠的EPSP2/EPSP1比值分别为171.1±8.0%、167.6±4.0%、177.2±8.9%、165.9±7.3%、172.9±7.1%及180.8±5.8%，无明显统计学差异（p>0.05）。（2）Aβ31-35、Aβ1-42和（或）melatonin处理不影响LTP的诱导。高频刺激后，六组大鼠的LTP值分别为205.2±8.7%、176.7±5.4%、179.4±4.6%、202.9±6.4%、183.8±3.8%及180.8±4.0%，各组间无明显统计学差异（p>0.05）。（3）双侧海马Aβ31-35和Aβ1-42注射对LTP的维持有明显抑制作用，而melatonin慢性处理对这种抑制有明显的拮抗效用。高频刺激后60分钟，Aβ31-35+saline及Aβ1-42+saline组大鼠的LTP值分别为115.7±6.7%和107.6±4.7%，显著低于vehicle+saline组大鼠的154.8±6.3%（p <0.001）；而Aβ31-35+melatonin及Aβ1-42+melatonin组的LTP值则分别为137.6±3.4%与127.1±5.3%，明显高于其相应的AD模型组（p <0.001）。结论：Aβ31-35、Aβ1-42或melatonin均对双脉冲易化及海马CA1区LTP的诱导没有明显作用，而melatonin慢性应用可以明显的拮抗由Aβ31-35或Aβ1-42诱导的LTP维持的下降。提示，Aβ31-35具有与Aβ1-42相似的神经毒性作用，可能是更短的Aβ活性片段；慢性给予melatonin对Aβ31-35或Aβ1-42诱导的海马CA1区突触可塑性的损伤有明显的逆转作用，其机制可能涉及突触后信号转导。第二部分melatonin慢性处理拮抗Aβ31-35引起的大鼠海马CA1区theta节律的抑制目的：本实验采用在体局部场电位记录方法，从海马神经元活动节律的角度探讨慢性melatonin处理对海马CA1区神经元的保护作用，旨在揭示melatonin保护作用的细胞回路机制。方法：成年雄性SD大鼠，随机分成四组（vehicle+saline，Aβ31-35+saline， vehicle+melatonin及Aβ31-35+melatonin），于双侧海马微量注射vehicle或Aβ31-35建立对照或AD动物模型后，给予腹腔注射saline或melatonin处理10天，麻醉下进行在体海马theta节律的诱导及记录。结果：（1）Aβ31-35和melatonin处理对海马CA1区theta节律的频率峰值无明显影响。给予夹尾刺激诱导theta节律之后，四组大鼠theta节律的频率峰值分别为3.34±0.17Hz，3.27±0.20Hz，3.25±0.13Hz及3.27±0.23Hz，无明显统计学差异（p>0.05）。（2）双侧海马Aβ31-35注射对theta节律功率有明显抑制作用，而melatonin慢性处理对这种抑制有明显的拮抗效用。对夹尾诱导的theta节律进行功率谱分析，发现Aβ31-35+saline组大鼠的功率值为25.46±1.80，明显低于vehicle+saline组大鼠的34.42±1.80（p <0.001）；而Aβ31-35+melatonin组功率值则为36.02±2.02，明显高于Aβ31-35+saline组（p <0.001）。结论：Aβ31-35或melatonin对夹尾诱导的theta节律的频率峰值没有明显影响，但melatonin可以明显拮抗由Aβ31-35诱导的theta功率值的下降。提示，慢性melatonin应用对Aβ31-35引起的海马CA1区海马神经元节律的改变有明显的保护作用。第三部分：Melatonin拮抗Aβ31-35引起的大鼠空间学习记忆伤害目的：本实验通过使用Morris水迷宫方法探讨Melatonin拮抗Aβ所致大鼠空间学习、记忆功能伤害的神经保护作用。方法：实验取运动灵活、无视力障碍的成年雄性SD大鼠(220-250g)随机分为vehicle+saline， Aβ31-35+saline， vehicle+melatonin及Aβ31-35+melatonin组，每组10只。在脑立体定位仪引导下，用微量注射泵将A31-35或生理盐水缓慢注入双侧海马CA1区，建立AD动物模型或对照模型。术后腹腔注射saline或melatonin10天，而后进行Morris水迷宫定位航行和空间探索实验，分别测定大鼠空间定位学习和记忆能力。主要指标包括大鼠寻找平台的平均逃避潜伏期和游过距离、撤除平台后大鼠在目标象限游泳时间和游过距离占游泳总时间或总距离的百分比。同时，测定各组大鼠的游泳速度和视力，以排除运动和视力等因素对实验结果的影响。结果：（1）定位航行实验显示，双侧海马注射Aβ31-35伤害了大鼠空间学习能力。vehicle+saline组大鼠逃避潜伏期在训练的第1、2、3、4、5天随着训练时间的推移明显下降， vehicle+melatonin在同时间的逃避潜伏期与vehicle+saline组没有明显的差异（p>0.05），而Aβ31-35+saline组在同一时间点的逃避潜伏期明显高于vehicle+saline组（p <0.001）。（2）melatonin慢性应用对Aβ31-35引起的大鼠空间学习功能下降有明显的拮抗作用。Aβ31-35+melatonin组大鼠在相同时间点的逃避潜伏期明显低于Aβ31-35+saline组大鼠（p <0.001）。（2）空间探索试验则显示，海马双侧注射Aβ31-35对大鼠的空间记忆功能有明显损伤，而melatonin慢性处理则对Aβ31-35引起的空间记忆功能下降有明显的改善作用。Aβ31-35+saline组在目标象限所用时间和游过距离占游泳总时间和距离的百分比明显低于vehicle+saline组(p <0.05)，而Aβ31-35+melatonin组大鼠在目标象限的时间和距离百分比均明显高于Aβ31-35+saline组(p <0.05)。（3）可视平台测试结果显示，各处理组大鼠游泳速度及到达平台的时间没有明显区别（p>0.05），表明大鼠的运动功能和视力没有受到所给药物的影响。结论：双侧海马注射Aβ31-35可以伤害大鼠的空间学习与记忆功能，提示31-35序列可能是Aβ分子中一个更短的活性片段。melatonin处理明显拮抗了Aβ31-35引起的空间学习记忆伤害，提示慢性给予melatonin具有一定的神经保护作用，对改善AD患者的认知功能可能具有重要意义。