一氧化氮在大鼠学习记忆过程中对大脑皮质和海马α7烟碱型乙酰胆碱受体表达的影响

摘要

目的;探讨不同时间应用一氧化氮(nitricoxide，NO)前体左旋精氨酸(L-arginine，L-Arg)和一氧化氮合酶（nitricoxidesynthase，NOS）抑制剂Nω-硝基-L-精氨酸甲酯(Nω-nitro-L-argininemethylester，L-NAME)对大鼠空间学习记忆过程中大脑皮质和海马烟碱型乙酰胆碱受体(nicotinicacetylcholinereceptor,nAChR)表达的影响。探讨NO在学习记忆过程中对胆碱能受体的影响及其时间依赖性。
　　 方法:实验分两部分进行，首先选用健康成年Wistar雄性大鼠21只，随机平均分为3组，每组7只。每组动物经水合氯醛麻醉后在脑立体定位仪引导下行右侧脑室插管，术后动物反应灵活，无运动障碍，分别连续7天给L-Arg（0.5μmol/d,L-Arg组）、L-NAME（5μmol/d,L-NAME组）或同量的生理盐水(NS组)，每天各给药1次。各组分别于最后一天给药结束后12小时，用Y型迷宫刺激器对大鼠进行学习能力行为学检测，并于学习行为检测24小时后进行记忆能力的行为学检测；随后取大鼠海马及大脑前额叶皮质分别检测：①用硝酸还原酶法检测NO的含量；②用免疫组化检测a7nAChR的表达及阳性细胞数；③用Westem-blot检测a7nAChR蛋白的表达。第二部分实验将42只Wistar雄性大鼠随机分为6组，给大鼠同样进行右侧脑室插管手术，动物清醒及行为反应良好后进行侧脑室注射药物,3个实验组分别连续进行3天、7天和14天给予/-Arg(0.5μmol/d)，每天给药一次；另外3组与前3组在相同时间给相同剂量的生理盐水作为对照。各组在最后一次给药12小时后分别进行行为学检测和免疫组织化学检测。
　　 结果:(l)第一部分结果：1）行为学结果显示，与NS组比较，L-Arg组可缩短大鼠Y迷宫达标所需的训练次数（分别为23.6±10.5vs41.6±13.4，P＜O.01），并且减少达标过程中的错误反应次数（8.6±4.5vs15.4±6.2，P＜O.01），减少24小时后记忆行为中错误反应次数（5.7±2.4vs9.9±4.0，P＜0．05）：而/-NAME组与NS组比较，各指标则显著延长和增多（达标次数为57.9±9.4vs41.6±13.4，错误反应次数为23.7±5.3vs15.4±6.2，24小时后记忆错误次数为16.6±3.7vs9.9±4.0，均为P＜0.01）。2）大脑前额叶皮质和海马NO含量、免疫组化和Westem-blot检测α7nAChR表达的阳性细胞数及蛋白含量结果均显示L-Arg组较NS组增多（NO含量在皮质为5.41±0.28vs3.03±0.41.海马为4.60±0.56vs3.10±0.64;α7nAChR-LI细胞数在皮质为39.4±5.10vs30.7±5.35，海马为25.3±4.29vs18.6±0.83;α7nAChR蛋白表达在皮质为0.44±0.01vs0.35±0.03，海马为0.76±0.02vs0.69±0.02，P＜O.05和P＜0.01)，而L-NAME组较NS组则显著减少（分别为P＜0.05和P＜0.01）。(2)第二部分结果：1）3天、7天和14天L-Arg组分别均较各自对照组Y迷宫达标所需的次数缩短（3d组33.9±8.9vs46.6±12.6，7d组23.6±10.5vs41.6±13.4，14d组14.4±3.90vs43.9±13.9，P＜0.05和P＜0.01）、达标过程中的错误反应次数减少（3d组13.6±5.1vs20.4±6.5，7d组8.6±4.5vs15.4±6.2，14d组3.7±2.4vs16.4±4.0，P＜0.05和P＜0.01），以及24小时后记忆行为中错误反应次数减少（3d组8.4±2.6vs11.7±2.6，7d组5.7±2.4vs9.9±4.0，14d组3.0±1.6vs10.1±2.4，P＜0.05和P＜0.01）；3个时间的L-Arg组大脑前额叶皮质和海马NO含量、免疫组织化学检测的α7nAChR阳性细胞数均较各自对照组增加。2)3个时间的L-Arg组之间比较，7天组较3天组，14天组较7天组Y迷宫达标所需的次数缩短(分别为23.6±10.5vs33.9±8.9，14.4±3.9vs23.6±10.5，P＜0.05)、达标过程中的错误反应次数减少（分别为8.6±4.5vs13.6±5.1,3.7±2.4vs8.6±4.5，P＜0.05），以及24小时后记忆行为中错误反应次数减少（分别为5.7±2.4vs8.4±2.6,3.0±1.6vs5.7±2.4，P＜0.05）；同时大脑前额叶皮质和海马NO含量、免疫组织化学检测结果均显示7天组较3天组增多，14天组较7天组增多。3个时间的NS组之间相比较上述指标均没有显著差异。
　　 结论:(1)反复多次侧脑室应用/-Arg使中枢NO含量升高，可增强大鼠的学习和记忆行为能力，同时大脑前额叶皮质和海马α7nAChR的表达增加；而反复应用L-NAME使内源性NO生成不足可抑制大鼠的学习记忆行为能力以及α7nAChR的表达。(2)NO对大鼠的学习记忆行为的影响和大脑前额叶皮质和海马α7nAChR的表达随L-Arg的应用的时间延长而增加。