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目的:在成功制备缺锌大鼠动物模型的基础上,观察缺锌对生长大鼠认知行为、突触传递效能、抗氧化功能及海马神经细胞凋亡的影响,重点探讨缺锌对生长期大鼠海马cAMP/PKA和MEK/ERK信号通路中几种重要信号分子表达的影响,以期阐明缺锌致认知功能损伤的信号转导机制。方法:(1)缺锌大鼠模型的建立。健康雄性Wistar大鼠96只,体重60g～80g,随机分为三组:足锌组(ZA)、缺锌组(ZD)、对喂组(PF),其中ZD组喂饲缺锌饲料(1.5mg/kg),ZA组和PF组喂饲足锌饲料(30mg/kg)。以当日ZD组摄食量作为次日PF组的给料量。动物单笼喂养,自由饮用去离子水。实验期一个月。(2)锌营养状况评价。采用火焰原子吸收法测定大鼠血浆锌和海马锌含量,TSQ荧光法检测海马CA3区锌的分布和含量,连续监测法测定血浆碱性磷酸酶(ALP)活性。(3)学习记忆能力检测。通过被动回避实验和Y-迷宫实验观察缺锌对实验大鼠学习记忆能力的影响。(4)LTP诱导实验。通过诱导大鼠海马齿状回LTP观察缺锌对大鼠海马突触传递效能的影响。(5)生化指标的检测。采用碱性羟胺比色法分别测定全血、海马及皮层乙酰胆碱(Ach)的含量;荧光分光光度法测定海马、皮层单胺类神经递质多巴胺(DA)、去甲肾上腺素(NE)、5-羟色胺(5-HT)的含量。采用硫代巴比妥酸法测定大鼠血清、海马和皮层丙二醛(MDA)含量;采用相关试剂盒分别检测大鼠血清、海马和皮层超氧化物歧化酶(SOD)活性、总抗氧化力(T-AOC)。以流式细胞术检测大鼠海马神经细胞凋亡率。(6)信号通路中信号分子的检测。采用放射免疫分析法(RIA)测定大鼠血浆、海马和皮层组织cAMP含量;应用PepTag?检测系统测定海马和皮层PKA活性。分别应用Western blot和RT-PCR法检测大鼠海马和皮层p-MEK、p-ERK1/2、p-CREB和BDNF蛋白的表达水平以及CREB mRNA、BDNF mRNA的转录水平。结果:(1)实验期间,ZD组大鼠精神萎靡,活动减少,生长迟缓,并逐渐出现明显的脱毛、嘴角炎和趾间炎等缺锌症状。(2)与ZA组和PF组比较,ZD组大鼠体重、摄食量、血浆锌含量、海马CA3区锌含量、ALP活力均明显降低(P<0.05)。(3)与ZA组和PF组相比,ZD组大鼠的避暗潜伏期明显缩短(P<0.05),在Y迷宫测试中的错误反应次数显著增加(P<0.05)。(4)三组大鼠均诱导出LTP;但ZD组大鼠在高频刺激后,各个时间点的群峰电位(PS)增长幅度较ZA组和PF组显著降低(P<0.05)。(5)与ZA组和PF组相比,ZD组大鼠全血Ach含量显著升高(P<0.05),海马Ach含量有下降趋势,但无显著性差异;ZD组大鼠皮层Ach含量与ZA组相比显著降低(P<0.05),但与PF组比较无显著性差异;ZD组脑组织NE、5-HT、DA等单胺类神经递质含量较ZA组和PF组不同程度升高(P<0.05)。(6)与ZA组和PF组相比,ZD组大鼠血清、海马和皮层MDA含量显著增加(P<0.05), SOD活性及T-AOC降低(P<0.05);并且ZD组大鼠海马神经细胞凋亡率显著升高(P<0.05)。(7)与ZA组比较,ZD组和PF组大鼠海马cAMP含量显著升高(P<0.05),ZD组较PF组有升高趋势;而ZD组大鼠血浆和皮层cAMP含量显著高于ZA组和PF组(P<0.05),ZA组与PF组间无差异;ZD组大鼠海马和皮层PKA活性较ZA组和PF组均显著降低(P<0.05),PF组又显著低于ZA组(P<0.05)。(8)ZD组海马和皮层p-MEK、p-ERK1/2蛋白表达水平较ZA组和PF组均明显下调,而ZA组和PF组之间没有显著性差异。(9)与ZA组和PF组相比, ZD组海马和皮层p-CREB、BDNF蛋白表达水平及CREB mRNA、BDNF mRNA水平均明显下调,而ZA组和PF组之间也分别有不同程度的改变。结论:(1)成功建立了缺锌大鼠动物模型。(2)锌缺乏可使大鼠学习记忆功能受损。(3)锌缺乏可导致大鼠海马脑区突触传递效能降低,胆碱能及单胺类神经递质含量异常改变,抗氧化防御系统功能降低,海马神经元凋亡率增高,进而在行为上表现出学习记忆功能降低。(4)锌缺乏可导致大鼠海马和皮层cAMP-PKA及MEK-ERK信号通路中主要信号分子发生异常改变,使CREB磷酸化水平下降,BDNF蛋白表达水平下降,从而抑制LTP的形成并损伤学习记忆,这可能是缺锌致学习记忆功能损伤的重要分子机制。