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研究背景:
全身麻醉药的基本药理学效应包括遗忘,镇静,催眠及抑制机体对伤害性刺激的体动反应。七氟醚是临床上常用的吸入麻醉药,在0.25MAC(minimum alveolarconcentration,最低肺泡有效浓度)时即能明显抑制记忆形成。而长期记忆形成至少可以分为三个时相:编码,巩固和再现。既往对七氟醚遗忘效应的研究大多集中在学习前或学习过程中给予七氟醚处理,因此,不仅可以影响记忆的巩固也能影响记忆的编码过程。而训练后给药则可以避免药物对学习编码过程的影响,从而可以单独研究其对记忆巩固的作用。
糖原合酶激酶-3β(glycogen synthase kiase-3β,GSK-3β)是一种丝/苏氨酸蛋白激酶,广泛表达于神经细胞内,参与多种信号转导通路。最近的研究表明,GSK-3β参与神经退行性疾病的发病机制,并且GSK-3β活性增强能够损害空间记忆。GSK-3β丝氨酸9号位点(ser9)磷酸化使GSK-3β活性降低,锂盐能选择性地通过增强GSK-3βser9磷酸化从而下调GSK-3β活性,进而增强海马神经元长时程增强(long-termpotentiation,LTP),而LTP目前被公认为长期记忆的突触可塑性分子和细胞机制。全身麻醉药的遗忘效应涉及对受体、离子通道、第二信使、酶、甚至细胞骨架蛋白等各个层面的影响。而GSK-3β磷酸化调节是否参与介导吸入麻醉药七氟醚的遗忘效应机制目前还不清楚。
基于已有的研究结果,我们提出如下的科学假设:七氟醚麻醉可能直接抑制大鼠的记忆巩固过程,抑制海马内GSK-3β磷酸化表达可能是七氟醚抑制记忆巩固的分子机制之一。为证实这一假设,我们设计了以下实验。
研究方法:
首先,使用连续多次被动回避(continuous multiple-trail inhibitory avoidance,CMIA)训练使大鼠习得在明室停留100秒的学习标准后,观察不同浓度七氟醚麻醉对大鼠记忆巩固的影响。其次,检测CMIA训练及训练后即刻七氟醚麻醉对训练后不同时间点大鼠海马内GSK-3β磷酸化水平的影响。最后,采用CMIA训练前30分钟急性氯化锂处理(腹腔注射100mg/kg)及训练后即刻2%七氟醚麻醉2小时,观察急性氯化锂处理能否调节训练后七氟醚麻醉对大鼠记忆巩固及海马内GSK-3β磷酸化水平表达的影响。
结果:
1、空气对照组24小时后IA记忆潜伏期中位数为546S(四分位间距:323S-600S,n=10),与其比较,2%七氟醚组大鼠24小时后IA记忆潜伏期为182S(42S-338S)明显降低(P<0.05);而0.5%和1%七氟醚组24小时后IA记忆潜伏期与对照组比较无差异。并且IA训练后吸入2%七氟醚对大鼠自主运动能力没有显著影响(P>0.05,与空气组比较,n=10)。
2、IA训练后2小时p-GSK-3β占总GSK-3β的比例明显增高(P<0.05,与基线水平比较,n=5),而IA训练后2%七氟醚麻醉能够抑制IA训练导致的p-GSK-3β水平和其占总GSK-3β比例升高的现象(P<0.05,与空气对照组比较,n=5)。
3、IA训练前30分钟腹腔注射LiCL并不改变大鼠学习次数(P>0.05,与生理盐水组比较,n=10),但明显增加七氟醚吸入组大鼠记忆潜伏期(P<0.05,与七氟醚组比较,n=10)。并且腹腔注射LiCL,能够逆转2%七氟醚抑制IA训练导致的p-GSK-3β占总GSK-3β的比例升高(P<0.05,n=5)。
结论:
2%七氟醚麻醉2小时能直接损害大鼠IA记忆巩固,抑制海马内GSK-3β磷酸化水平增高可能是七氟醚遗忘效应机制之一。