H2S對甲醛損傷大鼠學習記憶和認知功能的改善作用及其機制.pdf

1、研究背景與目的：
　　目前已證實，當甲醛(formaldehyde, FA)過量累積在體內(nèi)，會對中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生氧化應激，引發(fā)神經(jīng)毒性，造成學習記憶減退和認知功能損傷。而硫化氫(hydrogen sulfide, H2S)是一種新型神經(jīng)調(diào)質(zhì)，具有抗氧化和神經(jīng)保護作用，并可調(diào)節(jié)突觸可塑性。因此，我們推測H2S對甲醛損傷學習記憶和認知功能具有拮抗作用。
　　腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain derived neurophic fa

2、ctor, BDNF)是腦內(nèi)合成的一種小分子蛋白，在神經(jīng)元的存活、分化及突觸可塑性調(diào)節(jié)中起重要作用，參與大腦的學習記憶調(diào)控?；诖耍覀儗腂DNF的角度探討H2S抗甲醛損傷學習記憶和認知功能的機制。
　　為此，本研究將通過大鼠側腦室注射甲醛建立甲醛神經(jīng)染毒模型，探討 H2S對甲醛損傷學習記憶和認知功能的拮抗作用及其機制。
　　方法：
　　水迷宮實驗評價大鼠的學習記憶功能；新異物體識別實驗分析大鼠的認知功能；HE染色法

3、檢測大鼠大腦內(nèi)神經(jīng)元的狀態(tài)、排列及數(shù)量；Tunel(Terminal-deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick-end labeling)法檢測海馬CA1區(qū)神經(jīng)元的凋亡；Elisa法檢測大鼠腦組織中超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase;SOD)和丙二醛(Malondialdehyde;MDA)的含量；Western blot和免疫組化檢測BDNF蛋白的表達；Wes

4、tern blot法檢測腦組織中CBS蛋白表達；亞甲基藍分光光度計法分別檢測腦組織H2S的生成。
　　結果：
　　1.甲醛對大鼠學習記憶和認知功能的損傷作用及其機制大鼠側腦室微注射2.5μL不同濃度的FA，連續(xù)7d。水迷宮實驗和新異物體識別實驗分別檢測大鼠的學習記憶能力和認知功能。水迷宮定位航行訓練實驗結果顯示FA(10μM)可使大鼠的游泳路線曲折、并顯著延長大鼠定位航行的潛伏期；水迷宮空間搜索訓練實驗結果顯示FA(1,10

5、μM)明顯減少大鼠過原平臺的次數(shù)及在中環(huán)游泳的時間比；新穎物體識別實驗顯示FA(1,10μM)明顯降低大鼠的物體識別指數(shù)。上述結果表明甲醛可破壞大鼠的學習記憶能力和認知功能。
　　行為學檢測結束后，部分大鼠取腦組織行HE染色和Tunel染色檢測細胞凋亡，結果顯示FA(10μM)可使大鼠海馬CA1區(qū)神經(jīng)元數(shù)量明顯減少、排列疏散，神經(jīng)細胞大量凋亡，提示甲醛對大鼠學習記憶和認知功能的損害作用與其損傷神經(jīng)細胞有關。
　　行為學檢測結

6、束后，Elisa法檢測大鼠腦組織SOD和MDA的含量，結果顯示FA(0.1,1,10μM)呈濃度依賴性地增加MDA含量和降低SOD水平。提示甲醛的神經(jīng)毒性與其降低大鼠腦內(nèi)的抗氧化能力有關。
　　對大鼠海馬組織行Western blot檢測 CBS表達，結果顯示FA(0.1,1,10μM)顯著抑制海馬CBS的表達；亞甲基藍分光光度計法顯示FA(10μM)可顯著降低大鼠腦內(nèi)H2S的生成。以上提示FA通過抑制CBS表達和H2S的生成而降

7、低大鼠腦內(nèi)的抗氧化能力，促進神經(jīng)細胞損傷，進而損害大鼠的學習記憶和認知功能。
　　Western blot檢測大鼠腦組織BDNF蛋白表達，結果顯示 FA(0.1,1,10μM)顯著降低大鼠腦組織BDNF蛋白的表達；免疫組化檢測大鼠腦組織石BDNF的表達也顯示10μM的FA能使大鼠海馬CA1區(qū)的BDNF陽性神經(jīng)元數(shù)量降低。這些結果表明FA損傷大鼠學習記憶和認知功能可能涉及到抑制BDNF的表達。
　　2.硫化氫對甲醛損傷大鼠學習

8、記憶與認知功能的改善作用及其機制大鼠腹腔注射H2S供體NaHS(1.68,3.36,6.72mg/kg)7 h后，側腦室微注射10μM的FA(2.5μL)，連續(xù)7 d，進行如下檢測：
　　水迷宮實驗檢測結果顯示，NaHS(1.68,3.36,6.72mg/kg)改善大鼠的游泳路線、并顯著恢復FA(10μM)處理的大鼠在定位航行訓練第五天的潛伏期、空間搜索訓練在中環(huán)的游泳時間比，新穎物體識別實驗結果提示，NaHS(3.36,6.72

9、mg/kg)明顯改善FA(10μM)組大鼠的新物體識別指數(shù)。上述結果表明H2S對甲醛損傷大鼠學習記憶和認知功能具有改善作用。
　　HE染色結果顯示，NaHS(1.68,3.36,6.72mg/kg)改善了FA(10μM)導致的海馬CA1區(qū)神經(jīng)細胞數(shù)量減少和疏散無序的排列；Tunel染色結果顯示NaHS(1.68,3.36,6.72mg/kg)減輕了FA(10μM)對海馬CA1區(qū)神經(jīng)元凋亡的誘導作用，表明H2S對FA損傷神經(jīng)元具有拮

10、抗作用，提示H2S可通過減輕神經(jīng)元的損傷拮抗FA破壞大鼠的學習記憶和認知功能。
　　檢測大鼠腦組織中的SOD和MDA的含量，結果顯示NaHS(1.68,3.36,6.72mg/kg)可減輕FA(10μM)導致的大鼠腦組織中SOD含量的降低和MDA水平的升高，表明H2S能夠逆轉甲醛導致的大鼠機體抗氧化能力下降，提示H2S可通過增加腦組織抗氧化能力而減輕FA對神經(jīng)元的損傷，進而改善大鼠的學習記憶和認知功能。
　　檢測腦組織 CB

11、S的表達和 H2S的生成，結果顯示 NaHS(1.68,3.36,6.72mg/kg)可逆轉FA(10μM)對大鼠腦組織CBS表達和H2S生成的抑制作用，提示外源性H2S能夠拮抗FA對CBS的抑制作用，增加腦內(nèi)H2S的生成，改善腦組織的抗氧化能力，從而減輕FA對大鼠學習記憶和認知功能的損傷。
　　Western blot結果顯示NaHS(1.68mg/kg)顯著逆轉FA(10μM)對海馬BDNF表達的抑制作用；免疫組化檢測BDNF

12、的表達也觀察到NaHS(1.68,3.36,6.72mg/kg)能顯著增加FA(10μM)作用后的大鼠海馬CA1區(qū)BDNF陽性神經(jīng)元數(shù)量。表明，H2S可通過促進BDNF蛋白的表達改善甲醛損傷大鼠的學習記憶和認知功能。
　　結論
　　1. FA損傷大鼠的學習記憶和認知功能，其機理可能與其抑制腦組織內(nèi)源性H2S的生成、降低腦組織抗氧化能力、誘導海馬神經(jīng)元損傷、以及下調(diào)海馬BDNF蛋白表達有關。
　　2. H2S可改善FA對