摘要
　　本實(shí)驗用避暗法檢測了缺鋅對大鼠學(xué)習記憶的影響，并用放免法測定了不同腦區生長(cháng)抑素和加壓素含量的變化。結果表明，缺鋅使大鼠學(xué)習記憶功能明顯降低，同時(shí)下丘腦、海馬和皮層等腦組織生長(cháng)抑素和加壓素含量明顯降低。缺鋅后補鋅可使大鼠學(xué)習記憶功能及其海馬中生長(cháng)抑素和加壓素含量恢復到正常狀況。此結果提示，缺鋅降低大鼠學(xué)習記憶功能與鋅對腦組織尤其是海馬內源性生長(cháng)抑素和加壓素代謝的調節有關(guān)。

關(guān)鍵詞 鋅 學(xué)習記憶 生長(cháng)抑素 加壓素

　　微量元素鋅與學(xué)習記憶的關(guān)系近10年來(lái)已引起一定的關(guān)注。初步的實(shí)驗結果表明，鋅與大鼠的學(xué)習記憶功能密切相關(guān)[1]；神經(jīng)組織學(xué)研究結果表明，鋅營(yíng)養狀況明顯地影響腦組織的超微結構[2]；離體實(shí)驗的結果也表明，鋅對海馬神經(jīng)元的生長(cháng)發(fā)育具有促進(jìn)作用[3]。但有關(guān)鋅影響學(xué)習記憶的神經(jīng)生化學(xué)機制迄今尚未闡明。本研究以大鼠作動(dòng)物模型，進(jìn)一步驗證缺鋅對學(xué)習記憶功能的影響，并檢測了腦組織中生長(cháng)抑素和精氨酸加壓素的含量，以便為闡明鋅影響學(xué)習記憶的神經(jīng)生化學(xué)機制提供一些有價(jià)值的資料。

材料和方法

實(shí)驗動(dòng)物分組和處理
　　采用90g左右的Wistar雄性大鼠36只，隨機均分為缺鋅組（ZD），喂缺鋅飼料；對喂組（PF），喂加鋅飼料，給料量與ZD組攝食量一致；缺鋅補鋅組（ZS），先飼喂缺鋅飼料，15天后再給予加鋅飼料，飼喂量與缺鋅組一致。整個(gè)實(shí)驗期為28天，飼養期間，嚴格防止金屬元素污染。所用不銹鋼籠具和玻璃飼料罐均經(jīng)去離子水浸泡沖洗，飲水為去離子水。

實(shí)驗飼料

　　缺鋅飼料配制參照Avery等[4]報道的資料稍有改動(dòng)，大豆蛋白以0.5%EDTA純化去鋅，其組成為：蔗糖65%，純化大豆蛋白19%，植物油10%，混合鹽（584g混合鹽中含：CaHPO4 274g， CaCO3 98g， Na2HPO4 69g， NaCl 38g， KCl 69g， MgSO4 29g， KIO3 0.1g， CuSO4·5H2O 0.1g， MnSO4 2.0g， FeSO4·7H2O 2.5g）5.84%，復合維生素0.16%，其中鋅用原子吸收光譜法測定，含量為3mg/kg。加鋅飼料以缺鋅飼料為基礎，以硫酸鋅的形式按每千克飼料加鋅100mg。

檢測指標

　　1.學(xué)習記憶功能的測定：測試裝置為避暗箱。在飼養實(shí)驗至第22天時(shí)，進(jìn)行一次“訓練”：將大鼠放入明室，記錄大鼠四肢全部進(jìn)入暗室時(shí)在明室停留的時(shí)間稱(chēng)為進(jìn)洞潛伏期，當大鼠進(jìn)入暗室，即刻通電（電壓50V），電擊的大鼠逃回明室，經(jīng)30秒后將大鼠取出。“訓練”后的第7天進(jìn)行“考核”：再將大鼠放入明室并觀(guān)察進(jìn)洞潛伏期的改變。觀(guān)察5min，5min內不進(jìn)入暗室的大鼠為“有記憶”。“考核”時(shí)進(jìn)洞潛伏期減去訓練時(shí)進(jìn)洞潛伏期的差值大于30秒者為“稍有記憶”，差值小于30秒者為“無(wú)記憶”。2.腦組織生長(cháng)抑素和精氨酸加壓素的含量測定：在學(xué)習記憶功能指標測定完成后，每組隨機抽取6只大鼠以斷頭法處死，冰浴下盡快取下全腦，剔去小腦和腦干以后部分，在沸生理鹽水中煮5min以滅活酶，保持神經(jīng)肽的穩定，然后分出皮層、海馬和下丘腦，分別稱(chēng)重后，置于玻璃勻漿器內，加入1mol/L HCI 1ml，充分勻漿后倒入塑料指形管中，在室溫中放置100min，使生物活性肽充分溶解在酸中，然后加入1mol/L NaOH 1ml中和酸， 4000rpm離心10min，取上清，置低溫冰箱中保存待測。生長(cháng)抑素和精氨酸加壓素放免藥盒由第二軍醫大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)實(shí)驗室提供。

結 果

缺鋅對大鼠學(xué)習記憶功能的影響

　　ZD組“有記憶”的例數明顯低于PF和ZS組（表1），“有記憶”占總數的20%，而PF組為75%，ZS組為58.3%。χ2檢驗，ZD組與PF和ZS組差異極顯著(zhù)，而PF與ZS組間無(wú)顯著(zhù)性差異；ZD組“無(wú)記憶”的例數明顯高于PF和ZS組，差異極顯著(zhù)。另外，由于缺鋅組有兩只大鼠死亡，故只有10只用于學(xué)習記憶功能的測定。

表1 各組大鼠的學(xué)習記憶功能

　　** 表示與PF比較P<0.01,△△表示與ZS比較P〈0.01
　　缺鋅對腦組織生長(cháng)抑素（SS）含量的影響

　　從腦組織中生長(cháng)抑素含量的結果（表2）看，與PF、ZS組比較，ZD組所測腦區SS含量均有所下降。其下丘腦SS與PF比較降低顯著(zhù)，與ZS比較亦有下降，但差異不顯著(zhù)；在海馬，與PF比較，差異極顯著(zhù)，與ZS比較，差異顯著(zhù)；在皮質(zhì)，與PF比較，差異顯著(zhù)，與ZS比較，亦略有下降，但差異不顯著(zhù)。而ZS與PF比較，在各腦區均亦有降低，但只有皮層的含量有顯著(zhù)性差異，其余各腦區無(wú)顯著(zhù)性差異。

表2 鋅對不同腦區生長(cháng)抑素含量的影響（ng/g）

　　*,** 分別表示與PF比較P<0.05和P<0.01,△表示與ZS比較P〈0.05
　　*,**分別表示與PF比較P<0.05和P<0.01，△表示與ZS比較P<0.05缺鋅對腦組織精氨酸加壓素（VP）含量的影響從腦組織VP含量的測定結果（表3）看，ZD組所測腦區VP的含量，與PF、ZS組比較均有所下降。其中在下丘腦，與PF、ZS組比較，差異均極顯著(zhù)，在海馬，與PF和ZS比較，差異顯著(zhù)；在皮層，與PF比較，差異顯著(zhù)，而與ZS比較差異不顯著(zhù)。ZS組與PF組比較，下丘腦的VP含量極顯著(zhù)降低，皮層的含量顯著(zhù)降低，而在海馬，兩組間差異不顯著(zhù)。

表3 鋅對不同腦區加壓素含量的影響(ng/g)

*,** 分別表示與PF比較P<0.05和P<0.01,△，△△表示與ZS比較P〈0.05和P〈0.01
討 論

　　本實(shí)驗表明，缺鋅可明顯降低大鼠的學(xué)習記憶功能，這與以前的實(shí)驗結果[1]有一致性。同時(shí)本實(shí)驗結果還表明，缺鋅使大鼠下丘腦、海馬和皮層等腦組織生長(cháng)抑素和精氨酸加壓素含量明顯降低，這在以前尚未見(jiàn)報道。許多研究資料表明，神經(jīng)活性肽生長(cháng)抑素和精氨酸加壓素對學(xué)習記憶功能具有積極的調控作用。有資料表明，腦室內注射生長(cháng)抑素或其類(lèi)似物可明顯改善大鼠的主動(dòng)回避行為[5]；而使用半胱胺或其類(lèi)似物CSH（2-meraptoethylamine）耗竭大腦中的生長(cháng)抑素，則使大鼠記憶明顯受損[6]；有實(shí)驗表明，隨著(zhù)大鼠的衰老，認知功能逐漸降低，其腦區生長(cháng)抑素的基因表達均明顯降低[7]。關(guān)于精氨酸加壓素對學(xué)習記憶的影響，有資料表明，在以厭惡性條件反應為行為模式的實(shí)驗中，加壓素可提高長(cháng)時(shí)學(xué)習記憶功能，大鼠腦組織加壓素降低時(shí)，其學(xué)習記憶過(guò)程被攪亂，而以加壓素和相關(guān)的活性片段處理則可恢復正常。進(jìn)一步實(shí)驗表明，注射加壓素的抗血清可引起大鼠被動(dòng)回避行為降低[8]；而Hooff等[9]通過(guò)在體和離體實(shí)驗證明，外源性的加壓素可使神經(jīng)細胞長(cháng)時(shí)程增強效應正常化，而長(cháng)時(shí)程增強是中樞神經(jīng)系統內信息貯存的可能神經(jīng)元機制，與學(xué)習記憶功能密功相關(guān)。本實(shí)驗中，缺鋅使大鼠回避反應能力降低，即使其學(xué)習記憶能力下降，同時(shí)所測腦組織生長(cháng)抑素和精氨酸加壓素含量降低，提示鋅可調節腦組織內源性生長(cháng)抑素和精氨酸加壓素的代謝，這可能是鋅影響學(xué)習記憶功能的機制之一。有資料表明，鋅參與體內200多種酶的組成，另外鋅還能調節基因的表達，鋅調節生長(cháng)抑素和精氨酸加壓素的途徑，一方面可能是影響其合成或分解酶，另一方面則有可能調節其基因表達，當然這有待進(jìn)一步實(shí)驗證實(shí)。

　　已有研究資料表明，大腦的邊緣系統尤其是海馬在信息整合、儲存和傳導過(guò)程中起著(zhù)至關(guān)重要的作用，因而它對維持機體正常的學(xué)習記憶是不可缺少的；神經(jīng)心理學(xué)及神經(jīng)解剖病理學(xué)研究表明，海馬的退行性變化是Alzheimer’s病的典型病變[10]。本實(shí)驗中，與對喂組比較，缺鋅使大鼠主動(dòng)回避反應能力明顯降低，同時(shí)所測腦組織生長(cháng)抑素和精氨酸加壓素均明顯降低；而缺鋅后補鋅，大鼠的主動(dòng)回避反應能力基本與對喂組無(wú)明顯變化，且海馬生長(cháng)抑素和加壓素水平亦無(wú)明顯的差異，但皮層和下丘腦的水平仍比對喂組有明顯的差異，揭示海馬的這些神經(jīng)活性肽的代謝正常對維持正常的學(xué)習記憶功能更為關(guān)鍵，這也從另一側面體現海馬在學(xué)習記憶功能方面的重要生物學(xué)意義。

參考文獻

1.吳嘉惠，任榕娜，魏文等.缺鋅對大鼠腦發(fā)育的影響.營(yíng)養學(xué)報，1995，17：168-173.

2.孔祥英，卡修武，任榕娜等.鋅對大鼠發(fā)育腦海馬超微結構的影響.第三軍醫大學(xué)學(xué)報，1996，18（4）：340-343.

3.王福莊，丁愛(ài)石，魏文等.鋅對新生大鼠海馬培養神經(jīng)元生長(cháng)發(fā)育的作用.營(yíng)養學(xué)報，1995，17 （4）：457-362.

4.Avery RA, Bettger WJ. Effects of dietary zinc deficiency and the associated drop in voluntary food intake on rat erythrocyte membrane polyamines. J Nutr，1998,118(8): 987.