艾烟对快速老化小鼠学习记忆的影响及嗅觉机制研究

发布时间：2020-08-28 18:45

　　阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是最常见的痴呆类型之一,约占全部痴呆人群的50%～70%。其发病隐匿,严重影响患者的日常社会功能和职业功能。AD临床诊断目前多以认知障碍症状为标准,但对于全球范围的老年人来说,有必要注意与疾病过程相关的其他因素,并进一步寻求早期诊断和干预方法。近年来越来越多的证据表明,AD患者的嗅觉障碍与其病程发展存在高度相关性,嗅觉通路是最早出现病理改变的脑区。因此嗅觉障碍可能成为AD早期诊断与治疗的潜在靶点。嗅觉是外部环境通过神经系统直接联络大脑的唯一感觉。它不但与动物觅食、繁殖、警戒等生存本能密切相关,还调控着情绪感受、学习记忆、内脏活动等重要功能。嗅觉与记忆既存在先天联系,又存在后天的关联。结构上,嗅觉通路与学习记忆脑区息息相关;功能上,嗅觉通路可通过后天的气味刺激影响神经元突触的重塑,从而调节学习记忆能力。嗅觉功能障碍与多种神经退行性疾病存在密切关联。嗅觉系统的损伤也会加速神经功能障碍的发展,从而导致认知功能的下降。此外,嗅觉通路还具有高度敏感、药物利用率高、副作用小等特点,在中枢给药方面有着独特优势。因此嗅觉与记忆的联系近年来逐渐成为研究者关注的焦点。芳香疗法是利用芳香类药物或植物制剂调节人体身心平衡的自然疗法。近年来研究者发现,芳香疗法在AD治疗方面也有一定优势。芳香疗法能够改善AD患者学习记忆、情绪异常和激越行为,并且无明显副作用。其机理是利用芳香物质对嗅觉系统进行刺激。艾灸疗法自古以来就被应用于养生保健领域,以其补益阳气,温通经络等功效,在老年病治疗上有着独特的优势。艾烟作为其燃烧生成物,是艾灸疗法药理作用的物质基础,同时也与芳香疗法的作用有一定相似之处。本课题组前期研究发现,艾烟独立干预可通过调节机体炎症反应和脑内氧化应激状态,治疗性提高小鼠学习记忆能力。其作用途径可能是呼吸道、嗅觉通路或者皮肤,但目前国内外关于艾烟作用机理的阐述较少,尚未有对艾烟起效途径的相关研究。本实验以快速老化模型SAMP8小鼠为实验对象,以3-甲基吲哚(3-methylindole,3-MI)腹腔注射为造模手段,通过神经行为学实验及形态学观察,旨在探讨单纯艾烟干预经嗅觉通路对小鼠空间学习记忆的影响,从而为进一步探索艾燃烧生成物的作用机制奠定基础。目的基于嗅觉通路观察艾烟吸嗅对快速老化模型小鼠学习记忆能力以及海马、嗅球的形态的影响,以及嗅球及海马内神经递质变化的趋势或规律,探讨艾烟的效应途径以及可能的作用机制。方法 48只6月龄SPF级健康雄性SAMP8小鼠,随机分为艾烟组、嗅烟组、嗅障组、模型组;12只SAMR1作为正常组对照。造模:3-甲基吲哚与玉米油配置为浓度30mg/ml的溶液,以300mg/kg体重的剂量对嗅烟组和嗅障组小鼠进行腹腔注射,给药后24小时行埋藏食物小球实验。干预:艾烟组和嗅烟组:细艾条点燃固定于艾烟吸嗅箱隔板中部,待艾烟浓度达到浓度标准(5-15mg/m3)后,将小鼠放入箱内吸嗅,30min/日,共6周。嗅障组、模型组及正常组不予特殊处理,正常空气吸嗅。干预6周后,进行旷场实验和水迷宫实验,行为学实验结束后牺牲取材。HE染色法观察小鼠海马及嗅球病理;Elisa法测定海马内Glu、GABA、DA和5-HT,嗅球内Glu、GABA含量。结果1.造模:造模后及实验干预第六周,嗅障组与嗅烟组BFPT实验平均找寻时间均大于300s。2.旷场实验:与正常组相比,其余四组水平运动及垂直运动得分明显升高(p0.01),模型组中央区停留时间缩短(p0.05)。与模型组相比,嗅障组垂直运动明显增加(p0.05),中央区停留时间缩短(p0.05)。与嗅障组相比,艾烟组中央区停留时间明显增加(p0.05),嗅烟组中央区停留时间有上升趋势(p0.05)。粪便粒数各组间无统计学差异(p0.05)。3.Morris水迷宫实验:定向航行阶段,模型组Day1-Day4逃避潜伏期时间始终高于正常组(p0.05)。嗅烟组day3和day4潜伏期明显低于模型组(p0.05),艾烟组后两日成绩虽低于模型组,但差异无统计学意义(p0.05)。与嗅烟组相比,嗅障组Day4潜伏期明显升高(P0.05)。嗅烟组Day3总游程显著低于嗅障组(p0.05),Day3-Day4总游程显著低于模型组(p0.05)。空间探索阶段,艾烟组目标象限停留时间较模型组、嗅障组增加;目标象限游程与总游程比值高于模型组(p0.05)。4.HE染色:嗅球:各组小鼠的嗅球结构清晰,细胞排列规则,神经元细胞未见明显异常。海马:正常组小鼠海马神经细胞形态正常,胞核大而圆,胞核染色深。细胞数量较多、密集,神经元排列规则,细胞边缘结构完整清晰可见。模型组、嗅烟组小鼠海马神经元细胞数量明显减少,呈三角形或多边形,排列疏松紊乱,核染色质疏松,细胞边缘模糊不清,部分细胞核变形,固缩或消失。嗅障组海马神经细胞结构紊乱以及细胞变性情况较其他组更加严重。与嗅烟组、嗅障组、模型组相比,艾烟组海马神经元细胞相对密集,胞核染色较深,整体排列更整齐,细胞边缘结构相对完整清晰。5.海马及嗅球内神经递质含量:模型组海马及嗅球Glu含量明显高于正常组(P0.05);艾烟组海马及嗅球Glu明显低于模型组(P0.05,p0.01),且艾烟组嗅球Glu明显低于嗅烟组及嗅障组(p0.05);正常组海马和嗅球GABA含量明显高于模型组(p0.05)。其余各组间无显著差异。与模型组相比,艾烟组、嗅烟组及嗅障组海马内DA含量均明显升高(p0.01)。艾烟组海马5-HT含量较嗅烟组、模型组明显升高(p0.05)。结论(1)一定浓度的艾烟吸嗅,可经嗅觉通路改善SAMP8小鼠的空间记忆能力,但嗅觉通路并非艾烟效应的唯一途径。(2)艾烟可以经嗅觉通路下调嗅球及海马内异常增高的Glu含量,提高海马内DA及5-HT含量,改善脑内神经递质紊乱,从而起到神经保护的作用,延缓AD病理进展。(3)艾烟吸嗅后海马和嗅球神经递质变化存在一致性,提示艾烟作用机制可能是通过嗅球与海马间的间接投射以及兴奋性神经递质的变化实现的。
【学位单位】：北京中医药大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R245.8
【部分图文】：

嗅觉,嗅觉感受器,年代,工作原理

图２．嗅觉信号的产生与传导逡逑１．３嗅觉识别理论逡逑虽然早在９０年代人们就发现了嗅觉感受器，但是其具体的工作原理至今仍众说纷逡逑

垂直运动,小鼠,水平运动,艾烟

找寻时间为（８４．４２±１１．６４）邋ｓ，嗅障组与嗅烟组组平均找寻时间大于３００ｓ。逡逑３．３旷场实验结果逡逑各组小鼠旷场实验测试结果，见表１．１，图１．２，图１．３，图１．４，图１．５。逡逑表１．１旷场实验各组小鼠水平运动及垂直运动成绩逡逑组别ｎ水平运动③垂直运动Ｃ格）＾区停留时１司＾粒数逡逑逦（杪）逦（ｆｅ）逦逡逑正常组￣１２￣１４９．６７邋＋邋３．１５７＊＊ａａ￣２１，１７±７．１５＊＊ＡＡ￣５５．３３±２１．３３＊ＡＡ逦３．８３邋±２．４４逡逑模型组逦１１逦１８５．３６±２９．３６＃逦２９．２７±８．６６＃逦３５．４５±１２．４７Ａ逦２．５５±１．９７逡逑嗅障组逦１２逦１８８．５０±２５．１８＃逦３８±１０．０２＊＃逦２２．５±１１．４９＊＃逦４．１７±２．１２逡逑嗅烟组逦１２逦１９６．２５邋±邋１５．０３＃逦３４．５０邋±邋１０．１８＃逦２７．１７±１０．０３＃逦４．４２邋±１．９３逡逑艾烟组逦１１逦１９１．７３±３６．５５＃逦３４．５５±５．９９＃逦３５．１８±７．８２Ａ＃逦４．２７邋±１．６２逡逑注：与正常组比较，＞＜０．０５，与模型组比较，？与嗅障组比较，Ａｐ＜0．０５；逡逑ＡＡｐ＜０．０１；逡逑２５０逡逑ａｎａ逦５０逡逑２0ｏ逦Ｔ逦Ｔ逦Ｔ逦４５邋ｎ逡逑４０逦林逡逑ｓ逦．？■

小鼠,中央区,粒数,停留时间

逦０艾岕棚姐嗅随晒ｍ逦ｉｎ常ｍ逡逑图１．４各组小鼠中央区停留时间逦图１．５各组小鼠粪便粒数逡逑与正常组相比，其余四组水平运动及垂直运动得分明显升高（ｐ＜０．０１），模型组中逡逑央区停留时间缩短（尸＜0．0５）。与模型组相比，嗅障组垂直运动明显增加（；７＜０．０５），逡逑中央区停留时间缩短（ｐ＜０．０５）。与嗅障组相比，艾烟组中央区停留时间明显增加（／；逡逑＜０．０５），嗅烟组中央区停留时间虽略有增加，但组间差异无统计意义（尸＞０．０５）。粪逡逑便粒数上，各组间差异无统计学意义（ｐ＞０．０５）。逡逑３．４邋Ｍｏｒｒｉｓ水迷宫实验结果逡逑３．４．１定向航行实验结果逡逑各组小鼠定向航行实验逃避潜伏期球形检验结果，见表１．２，表１．３，表１．４，表１．５。逡逑表１．２小鼠定向航行实验逃避潜伏期球形检验结果逡逑Ｅｐｓｉｌｏｎｂ逡逑主体逡逑内效邋Ｍａｕｃｈｌｙ’邋ｓ邋近似逦Ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ－Ｇｅｉｓｓｅ逡逑应逦Ｗ逦卡方逦ｄｆ逦Ｓｉｇ

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