苯甲酸雌二醇对睡眠剥夺大鼠学习记忆的影响

【摘要】目的：研究苯甲酸雌二醇对睡眠剥夺(sleep deprivation，SD)大鼠学习记忆的影响。方法：用小平台水环境(flower pot)法建立SD大鼠模型，SD 72小时后用“Y”迷宫测定大鼠学习记忆能力。结果：SD夺72小时后正确反应率实验组显著高于对照组，总触电时间实验组显著低于对照组，且以中剂量组的效果最好。结论：苯甲酸雌二醇对SD所致的大鼠学习记忆障碍有明显的改善作用。

【关键词】雌二醇；睡眠剥夺；学习记忆

文章编号：1009-5519（2007）17-2529-02 中图分类号：R9 文献标识码：A

Effects of estradiol benzoate on learning and memory in rats after sleep deprivation

LI Sheng-ying1，JING Jian-chao2，TONG Tie2

(1.Department of Pharmacology，Xinxiang Medical College， Henan 453003，China；2.The People's Hospital of Nanyang,Henan 473000,China)

【Abstract】Objective：To study the effects of estradiol benzoate on learning and memory in rats after sleep deprivation. Methods：Sleep deprivation was induced in male Sprague-Dawley rats by using “Flower Pot” technique. Learning and memory ability in rats were measured by“Y”maze after 72h sleep deprivation. Results：Compared with control group，the accuracy of experimental groups increased significantly after 72h sleep deprivation，the time of electrification decreased markedly，especially in the medium dose group. Conclusion：Estradiol benzoate can obviously improve the learning and memory dysmnesia in rats induced by sleep deprivation.

【Key words】Estradiol benzoate(EB)；Sleep deprivation(SD)；Learning and memory

睡眠剥夺(sleep deprivation，SD)是由于某些原因导致的睡眠数量被迫减少而产生的一种特殊的心理生理状态。在生活节奏不断加快的今天，SD发生明显增多，SD可对人们的情绪，学习功能，免疫功能等产生影响[1]。实验证实，SD48小时后，学习能力出现下降[2]。研究发现SD对动物的短时记忆、长时记忆以及记忆的保持和巩固均有影响。雌二醇可应用于女性更年期改善学习记忆能力，而且动物实验也证实雌二醇也可以提高大鼠空间记忆能力[3]，因而考虑雌二醇是否对SD导致的学习记忆障碍有改善作用。

1 材料和方法

1．1 实验动物和分组：健康成年雄性Sprague-Dawley大鼠50只（由新乡医学院实验动物中心提供），平均体重（180±10）g。剔除对电击不敏感的大鼠两只，将余下的48只大鼠按体重随机分为实验组和对照组（实验组分为苯甲酸雌二醇低剂量组、中剂量组、高剂量组），每组12只。

1.2 动物模型的制备：采用小平台水环境(flower pot)[4，5]。根据文献自制30 cm×30 cm×40 cm的鼠箱，其中有一直径为6.3 cm，高8 cm的平台，在平台周围注满水，水温保持在20 ℃左右，水面距平台面约1.0 cm。SD的大鼠在小平台上屈曲而立，在快动眼睡眠(REMS)时，由于伴随全身肌肉松弛和节律性垂头，大鼠落入水中而惊醒，再爬上平台。每日换水并清除鼠箱。在大鼠活动空间给予明暗交替各12小时，室内温度控制在18~22 ℃。实验前，让大鼠熟悉适应环境1周。

1.3 药物来源与给药方法：苯甲酸雌二醇，上海淮海制药厂（批号050305）。低、中、高剂量组分别以0.25 mg/（kg・d）、0.5 mg/（kg・d）、1 mg/（kg・d）腹腔注射，对照组注射等体积溶剂。

1.4 行为实验装置：MG-2型“Y”迷宫（濉溪正华教学实验器械厂）为3个互相连通的等分Y型辐射式迷宫。每臂顶端设一个信号灯，灯亮时，此臂为“安全区”，反之，则为“危险区”。训练中始终只有一臂为安全区，三臂轮流为安全区，工作电压为36伏。实验在光线较暗、安静的环境中进行。实验时，将大鼠放入迷宫中，先使其适应1分钟，然后开始实验，直到大鼠逃到安全区，灯亮持续15秒后熄灭，依次类推进行训练。以给电击后一次性跑入安全区为正确，否则为错误。

1.5 行为实验程序：（1）学习：各组大鼠均适应环境后开始进行“Y”迷宫空间分辨学习训练，每日每鼠训练12次，共训练3天，达标者开始SD，不达标者训练最多增加至5天，否则剔除。（2）记忆：各组大鼠于SD后立即测试其“Y”迷宫学习成绩。（3）观测指标：正确反应率(accuracy)即正确反应次数占总训练次数的百分率；12次训练的总触电时间(time of electrification)。

1.6 数据处理：应用SPSS13.0进行数据分析。所有指标用均数±标准差表示。组间均数比较应用单一因素方差分析，定α＝0.05，P≤0.05认为差异有显著性；两两比较应用Neuman-Keuls检验。

2 结果

各组大鼠在SD 72小时后“Y”迷宫训练的正确反应率均出现下降。SD前各组的正确反应率差异无显著性。SD 72小时后雌二醇中剂量组正确反应率显著高于对照组和其它各组（见表1）。

大鼠在SD 72小时后“Y”迷宫训练学习的触电时间均明显增加。SD前各组的触电时间无显著性差别。但是SD 72小时后各雌二醇实验组的触电时间均低于对照组，其中雌二醇中剂量组SD 72小时后触电时间显著低于雌二醇低、高剂量组，雌二醇高剂量组的触电时间又低于低剂量组（见表2）。

3 讨论

SD是研究睡眠的重要方法，采用小平台水环境法[4，5]制作大鼠SD模型，应用此法时大鼠尚能进行慢波睡眠，因此剥夺的主要是快波睡眠(异相睡眠）。既往研究认为快波睡眠剥夺影响学习记忆能力。Smith等[6]的研究表明，快波睡眠剥夺对大鼠在Morris迷宫中的空间学习(spatial learning)，参照性空间记忆(reference spatial memory)产生明显损害，而对非空间学习，工作记忆(working memory)则无明显影响。本实验结果表明，大鼠经SD后其学习记忆能力受到影响，表现为“Y” 的空间辨别学习的正确反应率下降和触电时间的延长，这些与相关报道结果一致[7]。本实验提示苯甲酸雌二醇对SD导致的大鼠学习记忆障碍有明显的改善作用，以中剂量的治疗效果最好。近年研究发现基底前脑神经生长因子受体阳性神经元上同时存在雌二醇受体，雌二醇与受体结合后可刺激ChAT的活性增强；此外海马锥体细胞也发现雌二醇受体的存在，其可促进海马CA1区树突棘的增生。这些研究表明雌二醇与学习记忆有着密切的关系[8]，临床上适当应用小剂量的雌激素改善女性更年期前后认知功能减退。然而以往的试验发现96小时的异相SD后，脑桥突触小体的毒蕈碱胆碱能M2受体水平显著降低，然后在48小时的反弹性睡眠后，海马突触小体的M2受体依然维持低水平。这可能与Ach酯酶的活性降低后突触间隙Ach浓度升高有关，后者促使M2受体下调，使Ach传递效率降低[9]。异相SD导致记忆受损某种程度上与海马区胆碱能递质的传递效率下降有关。所以雌二醇可能通过促进海马环路中胆碱能神经元的ChAT的活性增强，进而促使Ach分泌增加；以及雌二醇促进树突棘增生，对海马局部神经元回路结构产生一定的作用，从而影响SD后学习记忆的能力[10]。关于雌二醇改善和保护SD后学习记忆的机制有待进一步研究。

参考文献：

[1] Bueno OFA，Lobo LL，OLivedra MGM，et al.Dissociated paradoxical sleep deprivation effects on inhibiting avoidance and conditioned fear[J].Physiol Behav，1994，56(4):775.

[2] 宋国萍，苗丹民，皇浦恩.睡眠剥夺对大鼠学习和行为的影响[J].第四军医大学学报，2000，21(6):663.

[3] 戴忠辉，徐 杰，邵正仁，等.雌二醇增强大鼠空间记忆能力的研究[J].解剖学杂志，1999，22(6):496.

[4] Mendelson WB，Guthrie RD，Frederick G，et al.The flowerpot tech-nique of rapid eye movement(REM)sleep deprivation[J].Pharmacal Biochem Behav，1974，2(3):553.

[5] Bradley DY，zhou Jun，Smagin GN，et al.Sleep deprivation by the "Flower Pot" technique and spatial reference memory[J].Physiol Be-hav，1997，61(2):249.

[6] Smith CT，Conway JM，Rose GM.Brief paradoxical sleep deprivation impairs reference，but not working memory in the radial arm maze task[J].Neurobiol Learn Mem，1998，69(2):211.

[7] 徐 健，颜崇淮，沈晓明.睡眠剥夺损害学习记忆能力的研究[J].中华预防医学杂志，2004，38(2):134.

[8] Tohgi H，Ustugisawa K，Yamagata M，et al.Effects of age on messen-ger PNA expression of glucocorticoid，thyroid hormone，androgen and estrogen receptors in postmortem human hippocamus[J].Res Brain，1995，700:245.

[9] 王胜智，王景杰，马庆久，等.睡眠剥夺对幼鼠延髓孤束核放电、海马谷氨酸受体及其转运体表达的影响[J].医学杂志，2006，31(4):330.

[10] 沈维高，何 欣，冯力民.大鼠在空间辨别性学习记忆时海马CA1，CA3区和DG的ACh能纤维和星形胶质细胞的变化[J].北华大学学报(自然科学版)，2006，7(3):224.

收稿日期：2007-05-23