熱性驚厥對大鼠情感行為及學習記憶的影響
熱性驚厥腦損傷方麵的研究已受到國內外學者的關注。臨床研究發現早年反複熱性驚厥發作和日後生一定聯係;實驗證實熱性驚厥可導致未成熟腦海馬區神經元變性壞死,細胞器及突觸病理性超微結構變化。作者采用熱水浴法建立熱性驚厥大鼠模型,探討熱性驚厥對大鼠情感行為以及學習記憶能力的影響。
1 對象和方法
1 . 1 對象 21日齡雄性SD(Sp raque2Dawley)大鼠36隻(西安交通大學醫學院實驗動物中心提供) ,體重為(50±5)g ;隨機數字法均分為熱性驚厥組(FS) 、發熱對照組(F G) 、正常對照組(N G) ,每組大鼠數目均為12隻;各組均於標準環境下飼養,自由進食飲水。
1 . 2 方法
1 . 2 . 1 建立熱性驚厥模型 采用熱水浴法建立熱性驚厥大鼠模型:將FS組大鼠放入一透明玻璃筒中(直徑10 cm ,高50 cm) ,該筒下部有多個小孔和外部相通;將筒豎放於恒溫(45 . 0±0 . 25) ℃水浴箱(100 cm×70 cm×50 cm)中,通過向玻璃筒底墊放橡膠墊片以調節筒中水的高度,以大鼠沿筒壁站立時僅露出頸部以上為準;每隻大鼠上、下午均用該方法誘發驚厥一次,連續5 d共10次;觀察驚厥的發生並記錄驚厥發生的潛伏期(大鼠入水至驚厥開始的時間間隔,記錄單位為min) 、級彆、持續時間(大鼠驚厥開始至驚厥結束的時間間隔,記錄單位為秒) 。F G組大鼠以同樣的方法在熱水中浸浴2min而未發生驚厥。N G組不進行任何
處理。驚厥級彆參照W J iang等的標準: 0 級為未發生抽風;1級為麵部抽動;2級為點頭;3級攣抽搐;4級為全身強直;5級為全身強直陣攣。
1 . 2 . 2 曠場試驗(open field test ,O F T) 將一60 cm×60 cm×60 cm的無頂木盒底部等分為36個小方格,完成10次驚厥的大鼠放置於木盒底部的中央,記錄5min內大鼠活動經過的格子數的得分、後肢性站立的次數以及排出糞便的粒數。記分標準為:大鼠1/ 2以上身體進入相鄰方格記1分,後肢性站立記1分,合計為其總分。研究認為,經過的格子數的得分反映動
物的興奮性;後肢性站立的次數代表大鼠對陌生環境的適應能力; 排出糞便的粒數提示大鼠的緊張程度。
1 . 2 . 3 避暗試驗(passive avoidance test , PA T) SF K2Ⅰ型避暗測試箱(日本產)分明、暗兩室,其間有小門相通;避暗習性使大鼠本能地選擇進入暗室,進入暗室的大鼠即刻遭受電擊(3 mA ,50 Hz)而被動地逃回**的明室。5 min不進入暗室則被認為完成了學習,記錄遭受10次熱性驚厥後大鼠在完成學習前錯誤地進入暗室的次數,主要反映大鼠近期學習的能力; 24 h
後再次放回明室,記錄大鼠由明室進入暗室的時間,即為記憶潛伏期,主要反映大鼠近期記憶的能力。
1 . 2 . 4 Morris水迷宮試驗(Morris water maze test ,MWM T) Morris水迷宮由圓形水池(直徑130 cm ,高50 cm) 、攝像頭以及操作分析係統(微機及軟件)組成。圓形水麵被通過圓心的兩條假想垂線劃分為4個象限。試驗前**使大鼠在水池內自由遊泳2 min ,以熟悉環境。試驗時間共4 . 5 d ,在其中一個象限的正中水域內放置一個圓形透明站台(直徑10 cm ,高28
cm) ,站台隱於水麵下2 cm處,水溫保持於24℃左右。每天上、下午各進行4次試驗,每隻大鼠隨機從每個象限的中點麵壁式入水1次,大鼠入水後儘力逃避水患,當發現站台後則棲身其上,圖像采集係統及分析係統自動記錄大鼠找到站台的潛伏期(escape latency) 。如果120秒仍未找到站台,由操作者將大鼠引上站台休息4秒,並將潛伏期記為120秒。每隻大鼠上、下午4次成績的均值作為一個時段值(sectio n , Ⅰ2Ⅸ)進行分析。
1 . 3 統計學處理 所有計量資料均以…x ±s 表示。依資料性質進行方差分析,檢驗水準為α= 0 . 05。
2 結 果
2 . 1 熱性驚厥發生情況 FS組全部誘發出熱性驚厥,共誘發驚厥120次,無1例死亡。5、4、3、2、1級驚厥次數(及百分比)分彆為89(74 . 0 %) 、5(4 . 6 %) 、20(16 . 5 %) 、4(3 . 5 %) 、2(1 . 4 %)次;驚厥發生的潛伏期為(4 . 02±0 . 76)min ;驚厥持續時間為(1 . 01±0 . 53)min。
2 . 2 曠場試驗中情感行為的改變 FS組大鼠穿格得分分值(37 . 48±7 . 09)*低,後肢性站立的次數(12 . 11±4 . 41)*少, 5 min 內排出的糞便粒數(10 . 62±2 .32)*多; FS組與N G、F G組相比在穿格得分(q= 4 .72 ,4 . 18 ;P< 0 . 01) 、後肢性站立的次數(q= 5 . 12 ,4 .85 ;P< 0 . 01)以及排出糞便粒數(q= 5 . 33 ,5 . 02 ;P<0 . 01)等方麵的差異有非常顯著性。此外,在排出糞便
粒數方麵,N G、F G組差異亦有非常顯著性(q= 3 . 17 ,P< 0 . 05) 。
2 . 3 避暗試驗中學習記憶的變化 FS組大鼠在達到學會程度時所犯錯誤次數(4 . 02±1 . 29)*多,同N G、F G組相比差異有非常顯著性( q= 6 . 2 4 , 5 . 3 1 ;P<0 . 01) 。24 h後FS組大鼠的記憶潛伏期(169 . 71±103 . 22)*短,同N G、F G組相比差異有非常顯著性(q= 5 . 69 ,5 . 28 ;P< 0 . 01) 。結果表明反複熱性驚厥發作可以損害大鼠短期學習記憶能力。
2 . 4 Morris水迷宮試驗中空間學習能力的變化 FS組大鼠在Morris水迷宮中尋找隱匿站台的能力,表現為逃逸潛伏期顯著延長,提示反複熱性驚厥發作可損害大鼠空間學習能力;方差分析表明FS組同N G、F G組在逃逸潛伏期方麵差異有非常顯著性( F= 152 . 46 ,P< 0 . 01)
3 討 論
熱性驚厥是兒科*常見的急症之一,因發作時臨床表現突然、劇烈而對家庭成員及社會造成**影響。熱性驚厥能否對患兒日後情感行為以及學習
記憶造成損害已引起學者的關注。
3 . 1 本熱性驚厥動物模型的科學性 本實驗采用熱水浴法建立熱性驚厥模型並對實驗器具加以改造,使熱性驚厥組大鼠全部誘發不同級彆的驚厥,既往文獻報道大鼠易溺死的情況得以改善。實驗器具(底部帶空的玻璃圓筒)的改善也使大鼠的糞便不易排到水浴箱中,從而保證了實驗操作過程的整潔衛生。同其他模型相比建立熱性驚厥模型是一種理想
的實驗方法。
3 . 2 熱性驚厥對情感行為及學習記憶的影響 本實驗發現FS組大鼠在曠場試驗中的興奮性下降,適應新環境的能力降低,同時易於發生緊張的**反應;避暗試驗結果表明反複熱性驚厥發作可以降低大鼠的短時學習記憶能力。Morris水迷宮是由英國心理學家Morris設計的用以反映小型齧齒動物空間學習記憶能力的理想裝置,可用以**或應激對人類學習記憶能力損害的比擬性研究。FS組大鼠在Morris水迷宮中逃逸潛伏期顯著延長,反映大鼠空間學習能力受損。以上結果表明,反複熱性驚厥發作可導致大鼠的情感行為以及學習記憶能力受損,和以往的研究相似。
3 . 3 熱性驚厥影響情感行為及學習記憶的可能機製反複熱性驚厥發作導致大鼠情感行為以及學習記憶能力受損的機製不明。既往研究發現反複熱性驚厥發作可導致腦海馬區結構發生病理變化,包括海馬區神經元變性壞死、突觸形態學改變(突觸間隙異常增寬)、海 馬 區 異 常 苔 蘚 樣 纖 維 發 芽(mossy fibresp routing),以及由此所導致的突觸聯係異常、與學習記憶關係密切的NMDA(N2甲基2D天冬氨酸)受體分布表達異常和信號轉導通路異常。而海馬結構是屬於古皮質,是邊緣係統的重要組成部分。海馬與丘腦前核群、板內核群、下丘腦**丘腦束、扣帶等結構組成的環路是調節行為、學習記憶以及情緒反應的
重要神經解剖學基礎。因而上述有關海馬結構功能改變的發現可能是解釋反複熱性驚厥發作導致大鼠情感行為以及學習記憶能力受損的重要內容。但這些過程之間的關係以及每個過程對腦功能受損的影響程度尚待進一步深入研究。
熱性驚厥腦損傷方麵的基礎實驗,以及對熱性驚厥患兒日後生活質量的隨訪研究,應引起
學者的關注。
