罗格列酮对散发性老年痴呆模型大鼠认知功能的影响

                           作者：张玉霖，欧阳昌汉，吴基良 

【摘要】  目的 观察罗格列酮对散发性老年痴呆（SAD）模型大鼠认知功能的影响。方法 雄性SD大鼠24只，随机分为假手术组、模型组和罗格列酮组。罗格列酮组于造模前1周开始每天按2mg/kg剂量灌服，连续15d。侧脑室注射10%链脲佐菌素（STZ）制备SAD大鼠模型，Morris水迷宫试验测定大鼠的学习记忆能力。结果 罗格列酮组第3d起能明显缩短定位航行试验中的逃避潜伏期，提高空间搜索试验中原平台位置的穿越次数。结论 罗格列酮对SAD大鼠的认知功能具有明显的改善作用。

【关键词】  散发性老年痴呆；罗格列酮；链脲佐菌素；认知；Morris水迷宫;大鼠

    ABSTRACT:Objective  To study the effect of rosiglitazone on the cognitive ability of the rats with sporadic Alzheimer's disease（SAD）．Methods  24 male SD rats were randomly divided into sham operated group，model group and rosiglitazone (RSG)  group．One week before the model was established,rats in treated group were intragastically administrated with RSG (2mg/kg) for consecutive 15 days,once a day．The model of SAD was induced by intracerebroventricular injection of streptozotocin,and morris water maze was used to test the learning and memory ability of rats.Results  RSG could significantly shorten the escape latency time from the third day in place navigation test,increase the number of passing through primary flat place in spatial probe test. Conclusion  Rosiglitazone could improve the cognitive ability of rats with SAD．

    KEY WORDS:Sporadic alzheimer's disease；Rosiglitazone；Streptozotocin；Cognitive abiIity；Morris water maze；Rat

    散发性老年痴呆(sporadic alzheimer's disease，SAD)是一种常见的神经元退行性疾病，其临床症状主要表现为认知能力下降和行为异常。随着生活水平的提高,老龄人口所占比重增大, SAD已成为一个急需解决的社会问题。虽然目前SAD的发病机制仍不清楚，但近年越来越多的研究表明胰岛素信号转导通路异常在SAD的发生、中具关键性作用。研究发现，在SAD的受累脑区，神经细胞胰岛素信号传导系统功能障碍，常伴随着细胞能量代谢紊乱,胰岛素抵抗可能是认知功能障碍的危险因素之一[1，2]。崔艳君等[3]认为减少脑内胰岛素抵抗或减轻胰岛素信号转导通路障碍是防治散发性老年痴呆的主要策略。

    罗格列酮(rosiglitazone，RSG)为一新型的噻唑烷二酮类胰岛素增敏剂，主要通过结合和活化过氧化物酶体增殖物激活的受体γ（PPARγ）而增强细胞对胰岛素作用的敏感性，减轻胰岛素抵抗。我们前期的研究[4]证实，罗格列酮可通过抗炎、抗氧化作用而保护缺血性脑损伤，但其是否能改善老年痴呆大鼠学习记忆功能，国内外尚未见报道。本研究采用侧脑室注射链脲佐菌素（STZ）制备SAD大鼠模型，以观察罗格列酮是否可以改善SAD大鼠的认知能力。

    1  材料与方法

    1.1  材料

    1.1.1  实验动物  

    健康雄性SD大鼠，体质量200～250g，由华中科技大学同济医学院实验动物中心提供。

    1.1.2  药品及试剂

    STZ(美国Sigma公司)：临用前以人工脑脊液配制成10%的溶液；马来酸罗格列酮片(商品名：文迪雅，批号：05040062):葛兰素史克公司产品，临用前以生理盐水配成所需浓度。

    1.1.3  实验仪器 

    Morris水迷宫为医学院药物研究所产品；脑立体定位仪、颅骨钻为美国Stoelting公司产品。

    1.2  方法

    1.2.1  动物分组与给药 

    实验动物随机分为3组：①假手术组(Sham组)：造模前生理盐水灌胃(4ml·kg-1·d-1)；②模型组(Model组)：造模前生理盐水灌胃(4ml·kg-1·d-1)；③罗格列酮组(RSG组)：造模前RSG 灌胃(2mg·kg-1·d-1)。各组连续灌胃15d。

    1.2.2  动物模型的制作

    灌胃1周后，大鼠腹腔注射10％水合氯醛(350mg/kg)麻醉。包新民《大鼠脑立体定向图谱》，将大鼠的头固定于脑立体定位仪上，剪去局部毛发，消毒后沿矢状线切开皮肤，切口长约1.5cm，将骨膜向两侧推开暴露颅骨，前囟后0.8～0.9mm，中线旁开1.4mm处钻孔，微量进样器垂直进入，深度距离脑表面3.6mm。Model组和RSG组于第1d和第3d向侧脑室各注射1次STZ，每次每侧3mg/kg，Sham组注射等容积人工脑脊液。每次注入时间为5min，留针5min，缓慢出针。无菌骨蜡封闭钻孔，术区滴庆大霉素，缝合消毒。术后大鼠常规饲养，青霉素肌注1次/d，共5d。

    1.2.3  行为学观察  

    分别于造模后第20d进行水迷宫试验，观察大鼠学习记忆能力。按照Morris实验方法进行。所用Morris水迷宫为一圆形水池，直径200cm，高50cm，水深30cm，水温控制在22℃～24℃，池壁上以4个等距离点将水池分为4个象限，在第3象限正中，距离池壁35cm处放有一个直径为10cm、低于水面2cm的圆形透明站台。水池上空通过摄像机与监视电视和机相连接。实验分为2部分：①定位航行实验（place navigation）,实验前1d将大鼠放入水中自由游泳2min，使其熟悉迷宫环境。实验历时5d。训练时每天从池壁4个象限分别将大鼠面向池壁放入水池，以120s为时限，记录大鼠寻找并爬上平台所需时间(逃避潜伏期)。如果大鼠在120s内未找到平台，须将其引至平台，这时逃避潜伏期记为120s，每次训练后让其在平台上停留15s，再按序由下一象限入水进行实验。②空间探索实验（spatial probe test），在第6d撤除水下平台，从第1象限任选1个入水点将大鼠放入水池，记录在120s内大鼠穿过平台所在位置的次数，以1min计算穿越原平台位置的次数。记录大鼠在120s内搜索平台的路线图。

    1.3  统计学处理 

    实验数据均以±s表示，采用SPSS 14.0软件进行one?way ANOVA分析,组间比较采用t检验。

    2  结  果

    定向航行实验显示：随着时间的推移，各组大鼠平均逃避潜伏期呈日渐缩短趋势。实验开始第1d各组逃避潜伏期无显著差异；从第2d起，与Sham组比较，Model组平均逃避潜伏期明显延长(P<0.01)；从第3d起,与Model组比较，RSG组平均逃避潜伏期明显缩短(P<0.05或P<0.01)。（表1，图1）

    空间探索实验表明：大鼠每分钟穿越原平台位置的次数Model组明显少于Sham组(P<0.01)；与Model组相比，RSG能显著增加大鼠穿越平台的次数(P<0.05)。（图2、3）表1  各组大鼠Morris水迷宫定位航行实验平均逃避潜伏期比较
 
    3  讨  论

    SAD是常见于老年人的神经元退行性疾病,其早期表现为记忆力和认知力减退，空间定向不良和学习能力下降等。其病有一定的特征，以老年斑、神经元纤维缠结以及皮层和海马中特异性神经递质的缺乏为特点。到目前为止,还没有任何一个动物模型可以完全模拟老年痴呆。Hoyer[5]认为老年人线粒体ATP生成和释放下降及神经元胰岛素受体失敏，导致大脑糖代谢失调及脑细胞量不足、功能降低，这种异常可能是SAD危险因素。

    STZ是一种亚硝基脲衍生物，有β细胞毒性，在外周可以选择性破坏胰岛细胞，引起葡萄糖代谢紊乱，导致糖尿病；在中枢影响胰岛素受体的功能，并引起线粒体能量代谢紊乱，可造成严重的学习和记忆损伤[1]。因此脑室注射STZ常被作为制备SAD模型应用[6]。

    SAD患者脑内胰岛素抵抗增加，存在与Ⅱ型糖尿病相似的信号转导途径障碍,影响胰岛素作用的发挥，导致葡萄糖和能量代谢障碍、氧化应激增加。罗格列酮目前主要作为胰岛素增敏剂用于Ⅱ型糖尿病。Strum等[7]研究发现，罗格列酮可促进小鼠脑线粒体生物发生，改善能量代谢；Inestrosa等[8]研究证实，罗格列酮尚可通过激活PPARγ保护大鼠海马神经元免受Aβ所致的神经退化。我们前期的实验还发现，罗格列酮可减轻脑缺血后神经组织的炎症反应和氧化应激[4]。以上研究提示，罗格列酮有可能在SAD治疗中发挥新用途。

    本次实验提示，使用罗格列酮预防治疗后，SAD大鼠的认知及学习记忆能力明显提高，Morris水迷宫试验逃避潜伏期明显缩短，过平台次数明显增加，证明其具有明显的改善认知功能的作用,详细机制还有待进一步研究。

【】
  [1]Lannert H,Hoyer S.Intracerebroventricular administration of streptozotocin causes long?term diminutions in learning and memory abilities and in cerebral energy metabolism in adult rats[J].Behav Neurosci，1998，112(5)：1199

[2]陈红.胰岛素抵抗对认知功能影响的临床观察[J].福建医药杂志,2006,28(6):25

[3]崔艳君,陆珊,雷亚平,等.脑室注射链脲佐菌素对大鼠海马神经元凋亡相关蛋白表达的影响[J].解剖学报，2007，38（2）：163

[4]欧阳昌汉，吴基良,贺震华，等.罗格列酮对大鼠脑缺血/再灌注损伤的保护作用[J].药理学通报，2007，23（1）：110

[5]Hoyer S.Age as risk factor for sporadic dementia of the Alzheimer type[J].Ann N Y Acad Sci，1994,719:248

[6]Sharma M,Gupta YK.Intracerebroventricular injection of streptozotocin in rats produces both oxidative stress in the brain and cognitive impairment[J].Life Sci，2001,68(9):1021

[7]Strum JC,Shehee R,Virley D,et al．Rosiglitazone induces mitochondrial biogenesis in mouse brain[J].J Alzheimers Dis,2007,11(1):45

[8]Inestrosa NC,Godoy JA,Quintanilla RA,et al．Peroxisome proliferator?activated receptor gamma is expressed in hippocampal neurons and its activation prevents beta?amyloid neurodegeneration:role of wnt signaling[J].Exp Cell Res，2005,304(1):91