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目的:复制大鼠慢性间断性缺氧(CIH)模型,通过观察CIH过程中大鼠认知功能的变化、前额叶皮层和海马神经元组织学改变以及胆碱能系统的改变,探讨CIH致大鼠认知障碍与相关脑区神经元组织学及胆碱能系统改变的关系,为进一步阐明阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(OSAS)导致认知功能障碍的机制提供实验性依据。
方法:选取成年雄性SD大鼠(体重约250±20g)40只,随机均分为4组:对照组、慢性间断性缺氧1周(CIH1w)组、慢性间断性缺氧3周(CIH3w)组和慢性间断性缺氧5周(CIH5w)组。各组大鼠均常规饲养。CIH各组大鼠每日放入自制的缺氧舱内缺氧8小时,分别连续缺氧1周、3周和5周;应用Morris水迷宫定位航行实验和空间搜索实验观察对照组和CIH各组大鼠学习记忆功能的变化;利用HE染色在光学显微镜下对前额叶皮层和海马组织学改变进行观察;利用免疫组织化学方法显示前额叶皮层和海马胆碱乙酰转移酶(ChAT)和烟碱型乙酰胆碱受体α4(nAChRa4)阳性细胞表达,应用Image-Pro plus 6.0分析系统进行定量分析,结果用光密度(OD)值表示。计量实验数据用SPSS12.0统计软件进行统计学分析。
结果:
1.Morris水迷宫测试:①定位航行实验(水下平台):各组大鼠逃避潜伏期随实验天数增加而逐渐缩短,不同天数间比较,逃避潜伏期有明显差异(P<0.05)。与对照组比较,CIH1w组和CIH3w组大鼠逃避潜伏期延长,但差异无显著性(P>0.05);CIH5w组大鼠逃避潜伏期明显延长,差异具有显著性(P<0.05)。CIH各组逃避潜伏期随着缺氧时间延长呈逐渐延长趋势;与CIH1w组和CIH3w组比较,CIH5w组逃避潜伏期差异具有显著性(P<0.05)。②空间搜索实验:与对照组比较,CIH1w组和CIH3w组大鼠在原有平台所在中环停留时间减少,但差异无显著性(P>0.05);CIH5w组大鼠在中环停留时间明显减少,差异具有显著性(P<0.05)。CIH各组大鼠在原有平台所在中环停留时间随缺氧时间延长呈逐渐减少趋势,各组间比较仅CIH1w组与CIH5w组差异具有显著性(P<0.05)。CIH各组大鼠在原有平台第四象限停留时间随缺氧时间延长呈逐渐减少趋势,但与对照组比较及CIH各组间比较均无显著性差异(P>0.05)。
2.前额叶皮层和海马神经元组织学改变:与对照组比较,CIH大鼠前额叶皮层和海马变性坏死神经元增多,并且随着缺氧时间延长,上述改变呈逐渐加重趋势。
3.ChAT在前额叶皮层和海马的阳性表达结果:ChAT阳性表达定位于胞浆中,呈棕黄色颗粒状。各组均有ChAT阳性表达细胞。与对照组比较,CIH1w组前额叶皮层和海马ChAT阳性表达减少,但差异无显著性(P>0.05);CIH3w组和CIH5w组前额叶皮层和海马ChAT阳性表达明显减少,差异具有显著性(P<0.05)。CIH各组前额叶皮层和海马ChAT阳性表达随缺氧时间延长呈逐渐下降趋势;组间比较提示,CIH3w组比CIH1w组海马ChAT阳性表达显著减少,CIH5w组比CIH1w组前额叶皮层和海马ChAT阳性表达均显著减少(P<0.05)。
4.nAChRa4在前额叶皮层和海马的阳性表达结果:nAChRa4阳性表达呈棕黄色,主要定位于细胞膜上,胞浆中也有少量表达。各组均有nAChRa4阳性表达细胞。与对照组比较,CIH1w组和CIH3w组前额叶皮层和海马nAChRa4阳性表达减少,但差异无显著性(P>0.05);CIH5w组前额叶皮层和海马nAChRa4阳性表达明显减少,差异具有显著性(P<0.05)。CIH各组前额叶皮层和海马nAChRa4阳性表达随着缺氧时间延长呈逐渐下降趋势;但各组间比较差异无显著性(P>0.05)。
结论:
1.慢性间断性缺氧大鼠认知功能障碍随缺氧时间延长呈逐渐加重趋势,慢性间断性缺氧达一定时间后大鼠出现明显的认知功能障碍;
2.慢性间断性缺氧致大鼠认知功能障碍的机制与大鼠前额叶皮层和海马神经元组织学改变有关;
3.慢性间断性缺氧致大鼠认知功能障碍的机制与大鼠前额叶皮层和海马胆碱能系统改变有关。