基于突触可塑性与神经炎症研究酸枣仁汤改善睡眠剥夺大鼠学习记忆的机制

来源 :湖北中医药大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:ccb332
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目的:本课题理论研究部分通过总结中医对失眠、学习记忆障碍与酸枣仁汤的认识,旨在为酸枣仁汤防治失眠引起的学习记忆障碍提供理论依据;实验研究部分通过构建慢性睡眠剥夺大鼠模型,并予酸枣仁汤干预,观察干预前后大鼠学习记忆功能、突触可塑性、NLRP3炎性小体等的变化,旨在明确酸枣仁汤介导突触可塑性与神经炎症改善大鼠学习记忆的作用机制。方法:1.理论部分:基于中医古籍与近年来的文献资料,总结中医对失眠病症、学习记忆障碍病名、病因、病机的认识,对失眠与学习记忆障碍之间的关联进行阐述,并结合酸枣仁汤的组方分析和临床实验研究,为酸枣仁汤防治失眠引起的学习记忆障碍提供理论依据。2.实验部分:将60只SD雄性大鼠随机分为5组,即正常对照组(Normal control Group,NG)、模型组(Model Group,MOD)、艾司唑仑组(ESTazolam Group,EST)、酸枣仁汤低剂量组(Suanzaoren Decoction Low-dose Group,SZRDL)和酸枣仁汤高剂量组(Suanzaoren Decoction High-dose Group,SZRDH),每组12只。NG组常规饲养,不造模,其他4组通过多平台水环境法建立慢性睡眠剥夺模型。除NG组外,其他4组每天连续睡眠剥夺12h,持续剥夺30d。造模和给药同时进行,NG组和MOD组按照10mL·kg-1·d-1的剂量灌胃纯水,EST组按照0.54mg·kg-1·d-1,10mL·kg-1·d-1的剂量灌胃艾司唑仑药液,SZRDL组按照4.59g·kg-1·d-1,10mL·kg-1·d-1的剂量灌胃酸枣仁汤药液,SZRDH组按照18.36mg·kg-1·d-1,10mL·kg-1·d-1的剂量灌胃酸枣仁汤药液。观察造模及给药期间各组大鼠的精神、饮食、摄水及体重等一般情况。灌胃结束之后进行以下的实验:通过Morris水迷宫实验与跳台实验评价各组大鼠的学习记忆能力;采用自主活动箱观察各组大鼠的自主活动的能力;采用尼氏染色法和高尔基染色法观察各组大鼠海马CA3区神经元突触的病理形态变化;通过免疫荧光和免疫组化观察突触可塑性关键蛋白PSD95、SYP及突触信号传递的关键蛋白NMDAR1(NR1)、NMDAR2A(NR2A)、NMDAR2B(NR2B)的表达水平;采用ELISA检测血清和海马中IL-1β和TNF-α的表达水平;采用Real time-PCR检测海马中IL-1β、TNF-αmRNA表达水平;采用Real time-PCR、免疫组化和western bolt检测NLRP3炎症小体通路中NLRP3、ASC、caspase-1、IL-1β、IL-18关键因子的蛋白和mRNA表达水平。结果:1.理论研究结果失眠属于中医“不寐”病症范畴,失眠的中医病因复杂繁多,以情志异常、饮食不节、外淫邪气等多见,这些病因引起阴阳失调、脏腑功能失调、气血亏虚进而导致失眠病症。学习记忆障碍属于中医“健忘”范畴,失眠与学习记忆障碍关系密切,一方面,阴血亏虚,神失所养是两者重要的共同病机;另一方面,失眠可引起学习记忆损害。因此,养血安神法是防治失眠与学习记忆损害重要的治法。酸枣仁汤作为养血安神法的代表方剂,近年来研究显示酸枣仁汤不仅能改善睡眠,减轻焦虑抑郁,还能改善学习记忆,为酸枣仁汤防治失眠引起的学习记忆损害提供理论依据。2.实验一结果2.1各组大鼠一般情况:睡眠剥夺及给药期间,NG组大鼠一般情况良好,毛发致密有光泽,尾巴、爪子颜色色红有光泽,精神良好,反应灵敏,摄食、饮水和二便无明显异常。与NG组比较,MOD组大鼠在睡眠剥夺前3天,摄食稍有增加,烦躁易激怒,但此后出现摄食和饮水明显减少,毛发无光泽易脱落,尾巴、爪子色泽偏淡无光泽,精神萎靡,神情呆滞,反应迟钝,时有落水现象。与MOD组比较,SZRDL组和SZRTH组大鼠摄食和饮水明显增加,毛发脱落较少,精神较振奋,警觉力增加。但EST组大鼠表现有精神萎靡、反映迟钝、嗜睡等趋向。2.2各组大鼠体重变化:睡眠剥夺及给药期间,NG组大鼠体重迅速增加。MOD组大鼠体重略有增加,但其增幅明显低于NG组大鼠。EST组、SZRDL组和SZRTH组大鼠体重也有增加,但其增幅明显低于NG组大鼠。与NG组大鼠比较,MOD组大鼠体重偏低,但差异没有统计学意义(P>0.05)。与MOD组大鼠比较,EST组、SZRDL组和SZRTH组大鼠体重有所增加,差异也没有统计学意义(P>0.05)2.3 Morris水迷宫实验结果:定位航行试验结果:与NG组比较,MOD组大鼠上平台潜伏期和游泳总路程明显增加(P<0.01)。与MOD比较,SZRDL组和SZRDH组大鼠上平台潜伏期和游泳总路程均有不同程度减少(P<0.01,P<0.05),EST组大鼠上平台潜伏期和游泳总路程也有减少,但差异没有统计学意义(P>0.05)。与SZRDL组比较,SZRDH组大鼠上平台潜伏期和游泳总路程均有减少,但差异没有统计学意义(P>0.05)。空间探查试验:与NG组比较,MOD组大鼠穿越平台的次数与目标象限时间显著减少(P<0.01),而第1次抵原平台时间则明显增加(P<0.01)。与MOD组比较,SZRDL组和SZRDH组大鼠穿越平台次数和目标象限时间有所增加(P<0.01,P<0.05),而第1次抵原平台时间则有所减少(P<0.05);与MOD组比较,EST组大鼠大鼠穿越平台次数和目标象限时间增加、第1次抵原平台时间则减少,但差异无统计学意义(P>0.05)。与SZRDL组比较,SZRDH组大鼠穿越平台次数、目标象限时间和第1次抵原平台时间均有变化,但差异没有统计学意义(P>0.05)。2.4跳台实验结果:与NG组比较,MOD组大鼠出错次数明显增加(P<0.01),而潜伏期则明显减少(P<0.01)。与MOD组比较,SZRDL组和SZRDH组大鼠出错次数均有不同程度减少(P<0.01,P<0.05),而潜伏期则有不同程度增加(P<0.01,P<0.05),EST组大鼠大鼠出错次数减少、潜伏期增加,但差异没有统计学意义(P>0.05)。与SZRDL组比较,SZRDH组大鼠出错次数和潜伏期均有变化,但差异没有统计学意义(P>0.05)。2.5自主活动实验结果:与NG组比较,MOD组大鼠活动时间和运动距离显著增加(P<0.01),静止时间有所减少(P<0.05)。与MOD组比较,EST组、SZRDL组和SZRDH组大鼠活动时间和运动距离减少(P<0.01,P<0.05),静止时间增加(P<0.01,P<0.05)。与SZRDL组比较,SZRDH组大鼠运动距离、活动时间和静止时间均有变化,但差异没有统计学意义(P>0.05)。3.实验二结果3.1尼氏染色结果:NG组大鼠海马CA3区神经元清晰完整,排列紧密,细胞结构完整,细胞内核仁清晰,胞质内可见丰富的尼氏小体。MOD组大鼠神经元排列欠规则,细胞周围间隙增宽,胞质内尼氏小体明显减少。而给予睡眠剥夺大鼠酸枣仁汤后,SZRDL组和SZRDH组大鼠海马CA3区神经元排列好转,尼氏体减少得以改善。但给予睡眠剥夺大鼠艾司唑仑,EST组大鼠海马CA3区神经元排列紊乱和尼氏体数量减少情况改善不明显。通过对各组大鼠海马CA3区神经元数量统计,我们发现MOD组大鼠海马CA3区神经元数量明显减少(P<0.01)。与MOD组比较,SZRDL组和SZRDH组海马CA3区神经元数量有所增加(P<0.01,P<0.05),EST组大鼠海马CA3区神经元数量变化不明显,差异没有统计学意义(P>0.05)。与SZRDL组比较,SZRDH组大鼠海马CA3区神经元数量变化不明显,差异没有统计学意义(P>0.05)。3.2高尔基染色结果:NG组大鼠海马CA3区神经元树突棘数量丰富且密度较高。与NG组比较,MOD组大鼠CA3区神经元树突棘密度明显减少(P<0.01)。与MOD组比较,SZRDL组和SZRDH组海马CA3区神经元树突棘密度有所增加(P<0.01,P<0.05),EST组大鼠海马CA3区神经元树突棘密度也有所增加,但差异没有统计学意义(P>0.05)。与SZRDL组比较,SZRDH组大鼠海马CA3区神经元树突棘密度变化不明显,差异没有统计学意义(P>0.05)。3.3免疫组化实验结果:与NG组比较,MOD组大鼠海马CA3区NR1、NR2A和NR2B的IOD值明显减少(P<0.01)。与MOD组比较,SZRDL组和SZRDH组大鼠海马CA3区NR1、NR2A和NR2B的IOD值有所增加(P<0.01,P<0.05),EST组大鼠海马CA3区NR1、NR2A和NR2B的IOD值变化不明显,差异没有统计学意义(P>0.05)。与SZRDL组比较,SZRDH组大鼠海马CA3区NR1、NR2A和NR2B的IOD值变化不明显,差异没有统计学意义(P>0.05)。3.4免疫荧光实验结果:与NG组比较,MOD组大鼠海马CA3区PSD95和SYP的绿色荧光强度和荧光数量明显减少。与MOD组比较,SZRDL组和SZRDH组大鼠海马CA3区PSD95和SYP的绿色荧光强度和荧光数量有所增加,而EST组大鼠海马CA3区PSD95和SYP的绿色荧光强度和荧光数量变化不明显。与SZRDL组比较,SZRDH组大鼠海马CA3区PSD95和SYP的绿色荧光强度和荧光数量变化不明显。4.实验三结果4.1ELISA实验结果:与NG组比较,MOD组大鼠血清和海马中IL-1β、TNF-α表达量明显升高(P<0.01)。与MOD组比较,SZRDL组和SZRDH组大鼠血清和海马中IL-1β、TNF-α表达量均有不同程度降低(P<0.01,P<0.05),EST组大鼠血清和海马中IL-1β、TNF-α表达量变化不明显,差异没有统计学意义(P>0.05)。与SZRDL组比较,SZRDH组大鼠血清和海马中IL-1β、TNF-α的表达量变化也不明显,差异没有统计学意义(P>0.05)。4.2Real time-PCR实验结果:与NG组比较,MOD组大鼠海马中IL-1β、TNF-αmRNA表达量明显升高(P<0.01)。与MOD组比较,SZRDL组和SZRDH组大鼠海马中IL-1β、TNF-αmRNA表达量均有不同程度降低(P<0.01,P<0.05),EST组大鼠海马中IL-1β、TNF-αmRNA表达量变化不明显,差异没有统计学意义(P>0.05)。与SZRDL组比较,SZRDH组大鼠海马中IL-1β、TNF-αmRNA的表达量变化也不明显,差异没有统计学意义(P>0.05)。5.实验四结果5.1Real time-PCR实验结果:与NG组比较,MOD组大鼠海马中NLRP3、ASC、caspase-1、IL-18 mRNA表达量明显升高(P<0.01)。与MOD组比较,SZRDL组和SZRDH组大鼠海马中NLRP3、ASC、caspase-1、IL-18 mRNA表达量均有不同程度降低(P<0.01,P<0.05),EST组大鼠海马中NLRP3、ASC、caspase-1、IL-18 mRNA表达量也有所减少,但差异没有统计学意义(P>0.05)。与SZRDL组比较,SZRDH组大鼠海马中NLRP3、ASC、caspase-1、IL-18 mRNA表达量变化不明显,差异没有统计学意义(P>0.05)。5.2免疫组化实验结果:与NG组比较,MOD组大鼠海马中NLRP3、ASC、Caspase-1、IL-1β、IL-18的IOD值明显升高(P<0.01)。与MOD组比较,SZRDL组和SZRDH组大鼠海马中NLRP3、ASC、Caspase-1、IL-1β、IL-18的IOD值均有不同程度降低(P<0.01,P<0.05),EST组大鼠海马中NLRP3、ASC、Caspase-1、IL-1β、IL-18的IOD值变化不明显,差异没有统计学意义(P>0.05)。与SZRDL组比较,SZRDH组大鼠海马中NLRP3、ASC、Caspase-1、IL-1β、IL-18的IOD值变化不明显,差异没有统计学意义(P>0.05)。5.3Western bolt实验结果:与NG组比较,MOD组大鼠海马中NLRP3、ASC、caspase-1、IL-1β、IL-18蛋白表达量明显升高(P<0.01)。与MOD组比较,SZRDL组和SZRDH组大鼠海马中NLRP3、ASC、caspase-1、IL-1β、IL-18蛋白表达量表达量均有不同程度降低(P<0.01,P<0.05),EST组大鼠海马中NLRP3、ASC、caspase-1、IL-1β、IL-18蛋白表达量有所减少,差异没有统计学意义(P>0.05)。与SZRDL组比较,SZRDH组大鼠海马中NLRP3、ASC、caspase-1、IL-1β、IL-18蛋白表达量变化不明显,差异没有统计学意义(P>0.05)。结论:1.理论研究结论:阴血亏虚,神失所养是失眠与学习记忆障碍重要的共同病机,酸枣仁汤作为养血安神法的代表方剂是防治失眠与学习记忆障碍的重要方药。2.慢性睡眠剥夺可引起大鼠出现学习记忆障碍和焦虑样行为,酸枣仁汤可以改善睡眠剥夺引起的学习记忆障碍和焦虑样行为;3.睡眠剥夺可以导致大鼠海马神经元突触受损,酸枣仁汤则可通过调节突触可塑性关键蛋白PSD95、SYP及突触信号传递关键蛋白NMDAR1(NR1)、NMDAR2A(NR2A)、NMDAR2B(NR2B)的表达水平以改善神经元突触损伤;4.睡眠剥夺可引起大鼠血清和海马中出现炎性反应,酸枣仁汤可通过抑制IL-1β和TNF-α的表达水平减轻睡眠剥夺模型大鼠脑内神经炎症;5.酸枣仁汤可通过抑制NLRP3炎性小体通路,减轻神经炎症防治睡眠剥夺引起的学习记忆障碍和焦虑样行为。
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