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研究背景慢性脑低灌注(chronic cerebral hypoperfusion,CCH)是引发认知相关疾病的主要原因,可促进神经变性疾病的进展。双侧颈总动脉结扎(two-vessel occlusion,2-VO)模型已经在啮齿类动物中被广泛地用于模拟CCH。此外,神经炎症在2-VO引起的认知障碍中具有重要影响。研究发现抑制神经炎症可能对2-VO导致的认知障碍有更好的治疗效果。双膦酸盐是一类针对佩吉特氏病、骨质疏松症等骨类相关疾病的药物。Etidronate-zinc(Eti-Zn)是一种新型双膦酸盐类化合物。目前,尚未报道Eti-Zn药物治疗对CCH的影响。在本研究中,我们致力于检测Eti-Zn对2-VO模型大鼠的学习记忆及突触可塑性的影响,并进一步探讨潜在机制,研究该作用是否与神经炎症有关。实验方法将大鼠随机分为3组:假手术组(Sham组),2-VO组和2-VO+Eti-Zn组。将成年期的雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠双侧颈总动脉永久闭塞诱导血管性痴呆模型。在手术两周后,治疗组尾静脉注射Eti-Zn(20mg/kg/day)一周。另外的两组给与注射给药组等量的生理盐水处理。治疗后,进行了一系列的测试。Morris水迷宫(Morris water maze,MWM))实验中训练不同组的大鼠,依此分辨他们空间学习记忆能力的差异性。同时,MWM测试中反向学习训练阶段和反向空间探索阶段的结果反映了大鼠记忆清除再学习能力。通过比较各组大鼠对新旧物体识别指数,观察其物体识别记忆能力。通过记录长时程增强(long-term potentiation,LTP)和去增益(depotentiation,DEP),判断突触可塑性的变化。本实验记录了Schaffer侧枝到海马CA1突触回路。另外,通过Golgi-Cox染色检测海马CA1区树突棘密度。我们还检测了海马中炎性细胞因子、突触相关蛋白和核因子-κB(nuclear factorκB,NF-κB)通路相关蛋白的表达水平;检测了离子钙接头蛋白(小胶质细胞标记物)的表达水平和NF-κBp65的核转位水平。实验结果(1)Morris水迷宫测试表明,Eti-Zn治疗减少了2-VO模型大鼠的逃避潜伏期,使大鼠平台区域穿越次数和目标象限的停留时间都增多。三组之间的游泳速度没有显著差异。说明双侧颈动脉结扎导致SD大鼠的空间认知能力损伤,Eti-Zn治疗可以改善大鼠受损的空间记忆与学习能力。(2)Eti-Zn治疗使得2-VO模型大鼠的反向训练阶段的逃避潜伏期明显减少。在反向测试阶段中,Eti-Zn治疗2-VO模型大鼠的目标所在象限停留时间百分比和平台区域穿行次数均明显增加。结果表明,Eti-Zn治疗可以改善2-VO模型大鼠的空间学习记忆清除后再学习能力。(3)新异物体识别实验显示:与Sham组相比,2-VO模型大鼠的长时程记忆阶段表现出较低新物体偏好。Eti-Zn治疗使大鼠的新物体识别指数升高。此结果表明,Eti-Zn能有效地减轻2-VO模型大鼠的物体识别记忆障碍。(4)in vivo电生理实验检测了海马Schaffer侧枝到CA1区的LTP和DEP。结果表明,与Sham组相比2-VO组的LTP明显降低,DEP则表现出显著增高。但Eti-Zn治疗组则发现该现象明显改善。我们发现使用Eti-Zn处理能显著改善2-VO大鼠的双向可塑性受损。(5)Eti-Zn显著上调N-甲基-D-天冬氨酸受体(N-methyl-D-aspartic acid receptor,NR)2A,NR2B,突触后致密蛋白95和突触素蛋白表达水平,并影响树突棘密度,改善树突棘的破坏。(6)Eti-Zn治疗可减少海马CA1区过度活化的小胶质细胞,减少神经炎性细胞因子的蛋白表达。(7)与Sham组相比,2-VO大鼠海马CA1区NF-κBp65的核转位显著增加。磷酸化的NF-κBp65蛋白表达水平上调。Eti-Zn显著降低NF-κBp65的核转位和NF-κB调控的炎性酶类蛋白表达水平。此结果证实Eti-Zn可通过抑制NF-κB信号途径抑制神经炎症反应。实验总结(1)Eti-Zn治疗减少缺血诱导的神经系统损伤,改善大鼠术后学习和记忆能力。(2)Eti-Zn可能通过降低2-VO模型大鼠的神经炎症水平,改善其突触可塑性和认知障碍。