褪黑素替代治疗后去松果体大鼠学习记忆及侧脑室室管膜下区神经干细胞增殖的变化-

褪黑素替代治疗后去松果体大鼠学习记忆及侧脑室室管膜下区神经干细胞增殖的变化- 褪黑素替代治疗后去松果体大鼠学习记忆及侧脑室室管膜下区神经 干细胞增殖的变化- 褪黑素替代治疗后去松果体大鼠学习记忆及侧脑室室管膜下区神经干细胞增殖的变化* 郭 灵?，林 丹，曾庆堂，邓祥发，崔卫刚，韦 力，磨洁琳，蓝 玲 【摘要】 目的 观察褪黑素替代治疗对去松果体成年大鼠学习记忆及侧脑室室管膜下区(SVZ)神经干细胞增殖的影响。方法 将30只健康雄性Sprague-Daley大鼠随机分为假手术、去松果体及褪黑素替代治疗3组，每组大鼠10只。在建立动物模型2天后开始用褪黑素(200μg/kg体重)或5%乙醇-生理盐水进行干预，每天在固定时间给予每只大鼠腹腔注射1次，连续给药21天。各组均于术后第16天开始用Morris水迷宫连续5天测定大鼠的学习记忆能力，用免疫组织化学方法观察SVZ的增殖细胞核抗原(PCNA)阳性细胞变化。结果 去松果体组大鼠在Morris水迷宫游泳的逃避潜伏期及在原平台象限游泳距离的百分比明显延长或减少(P,0.01)。去松果体大鼠SVZ的PCNA阳性细胞核数也明显下降(P,0.01)。褪黑素替代治疗后可明显逆转上述指标的变化，并使其接近假手术组大鼠的水平(P,0.01)。假手术组与褪黑素替代治疗组间的指标差异无显著性(P,0.05)。结论 本研究首次观察到，去松果体使体内褪黑素减少，可导致学习记忆功能及SVZ神经干细胞增殖能力出现相似的明显下降趋势，褪黑素替代治疗后可使上述指标出现相似的明显升高趋势并接近正常水平。说明褪黑素是确保学习记忆及神经发生得以正常进行的重要激素之一;提示褪黑素可能通过作用于局部神经干细胞以及星形胶质细胞上的相应受体的机制来促进神经干细胞增殖，使SVZ-吻侧迁移途径-嗅球的神经发生链在结构和功能上得到不断更新，进而提高学习记忆能力。 【关键词】 松果体; 褪黑素;替代治疗;学习记忆;室管膜下区;神经干细胞;增殖;大鼠 【Abstract】 Objective To investigate the effects of melatonin replacement therapy on the learning and memory as ell as on the proliferation of neural stem cells in the subventricular zone(SVZ) of the lateral ventricle in pinealectomized adult rats.Methods Thirty male Sprague-Daely rats ere randomly divided into three groups ith ten rats per group: sham-operated，pinealectomized and melatonin-replacement therapy. After to days of operations， the rats in melatonin-replacement therapy group received daily peritoneal injection of melatonin( 200μg/kg body eight， dissolved in 5ml of 5% ethanol-NaCl solution)for tenty one consecutive days; hile the rats in sham-operated and pinealectomized groups ere daily given the equal volume of vehicle under the same conditions. After sixteen days of operations，the rat performences in Morris ater maze ere detected for five consecutive days. Then the number of proliferating cell nuclear antigen immunoreactive (PCNA-IR) cell nuclei in the SVZ as counted.Results Navigation tests shoed that the escape latency for finding the platform during training trials of pinealectomized rats as significantly longer than that of sham-operated or melatonin-replacement rats (P,0.01). Probe tests revealed that pinealeetomized rats had much orse knoledge of the platform’s prcise location than sham-operated or melatonin-replacement rats did (P,0.01). Similarly，the mumber of PCNA-IR cell nuclei in the SVZ of pinealectomized rats as significantly loer than that in sham-operated or melatonin-replacement rats (P,0.01). Hoever，melatonin replacement therapy reversed the above parameters(P,0.01)，hich nearly reached the levels of sham-operated rats(P,0.05).Conclusion The data for the first time demonstrate that pinealectomy reduces the level of endogenous melatonin，and impairs the learming and memory processes as ell as the proliferation of neural stem cells in the SVZ，hereas exogenous melatonin replacement therapy can reverse these changes，indicating that melatonin plays an important role in maitaining the normal learning and memory processes as ell as in augmenting the neurogenesis in SVZ; and that melatonin may promote the neurogenesis in SVZ via activation of melatonin receptors in both neural stem cells and astrocytes，thereby enhancing olfactary memory. 哺乳动物侧脑室室管膜下区(subventricular zone ，SVZ)是脑内终生存在神经发生(neurogenesis)的一个主要部位，由此产生的神经干细胞通过有丝分裂形成祖细胞(progenitor cell)，后者迁移到嗅球，分化成新的中间神经元，代替衰老或死亡的神经细胞，使局部神经环路的结构得到不断更新，从而发挥正常的嗅觉及嗅觉记忆功能,1,。褪黑素是主要由松果体合成和分泌的一种神经内分泌激素，已证实其不仅具有促进胚胎个体发育及体外培养神经干细胞增殖的功能,2，3,，而且还可提高学习记忆能力,4,。然而，迄今仍匮乏有关褪黑素对成年在体SVZ神经发生及学习记忆影响的报道。为此，笔者最近进行了研究并初步观察到，松果体切除对成年大鼠SVZ神经发生及学习记忆均产生类似的负性效应,5,。为进一步揭示褪黑素、神经干细胞及学习记忆三者之间的内在联系，本研究通过观察褪黑素替代治疗对上述指标的影响模式，为阐明学习记忆的神经内分泌机制提供新的资料。 1 材料与方法 1.1 主要试剂 小鼠抗人PCNA单克隆抗体为DAKO公司产品;生物素结合IgG、链霉菌抗生物素-过氧化酶(SP)及二氨基联苯胺(DAB)染色试剂盒均为福州迈新公司产品;褪黑素为Sigma公司产品。 1.2 动物与分组 选用清洁级健康雄性Sprague-Daely大鼠30只，8,10周龄，体重150,180g，由广西医科大学实验动物中心提供。将大鼠随机分为以下3组，每组10只:假手术、去松果体及褪黑素替代治疗组。 1.3 动物模型的建立 参照袁群芳等的方法,4,，进行松果体切除术，假手术除不切除松果体外，其余步骤与上述相同。所有动物在自然光暗周期的环境中分组饲养，自由饮水、进食。 1.4 替代治疗方法 术后第2天开始进行相应的干预，褪黑素替代治疗组的每只大鼠按200μg/kg