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Morris、高架十字迷宫对后代成年后学习记忆及行为学影响的实验研究

日期:2020-02-22 14:43
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摘要:本研究通过建立妊娠期不伴贫血的铁缺乏引起的低甲状腺素血症大鼠模型, 来探讨妊娠期铁缺乏引起的低甲状腺素血症对后代仔鼠成年后空间学习记忆及 行为学的影响。

 

方法

90只SD雌鼠,重约200g用随机数字表法分为铁缺乏组ID组)和正常 对照组CN。45只雄鼠,重约220g按雌雄2: 1合笼。饲料根据AIN-93标准制作,用七水硫酸亚铁代替柠檬酸铁,含铁量分别为30ppm70ppm适应 性喂养一周后,分别用30ppm词料和70ppm词料分组喂养2周后合笼,一直分组 喂养到产后1天(postnatal day 1PND 1),随后两组鼠都用正常对照组饲料 喂养直到麻醉处死取材。在产后2天(postnatal day 2, PND 2)每窝留仔鼠 10只。母鼠孕期每隔5天测体重,分别在妊娠当天(gestational day 0,GD0)、 妊娠 13 天(gestational day 13,⑶ 13)、生后 1 天(postnatal day 1,PND1) 腹腔麻醉后处死母鼠,检测指标:血红蛋白、肝铁含量、血清铁蛋白浓度、血清 促甲状腺**(TSH)、血清三碘甲腺原氨酸(TT3)、血清总四碘甲腺原氨酸TT4)。 观察仔鼠睁眼时间,皮毛,耳朵发育,活动性等一般生长状况,检测指标:体重, 血红蛋白、肝铁含量、血清铁蛋白浓度、血清TT3、血清TT4、血清TSH皮层 和海马铁含量、皮层和海马铁反应基因及甲状腺**反应基因、长时程增强实验 (Long-term potentiationLTP)Morris水迷宫、高架十字迷宫、高架零

 

迷宫、三箱社交实验。

采用SPSS 21.0统计软件,计量资料以均数土标准误S±s)表示。经正 态性检验,数据符合正态分布,两组数据之间的比较釆用两独立样本t检验,不 符合正态分布的资料采用Mann Whitney U检验。^<0.05认为差异有统计学意 义。

结果

1、 一般生长发育情况:两组母鼠妊娠期未见脱毛、易激惹及昼夜活动异常 等。两组仔鼠在体重、睁眼时间、皮毛和耳朵的发育、昼夜活动性等未见差异。

2、 ID组母鼠的血红蛋白在妊娠期未发生下降,而肝铁含量和血清铁蛋白浓 度在⑶0时未出现下降,在⑶13时出现了下降并一直持续到PND1。ID组母鼠的 血清TT3、TSH在妊娠期未出现下降,而血清TT4GD0时未出现下降,在GD13 出现下降并一直持续到PND1。

3、 PND1时,ID组仔鼠肝脏铁含量下降,血红蛋白含量和脑皮层、海马铁含 量未下降,血清TT4水平下降。PND40时,ID组仔鼠的铁状态指标(血红蛋白、 肝铁含量、血清铁含量、血清甲状腺**水平TT4、TT3、TSH)未发生下降。

4、 PND1时,两组仔鼠海马和皮层中的铁反应基因Dmtl)的表达无明显不 同,差异无统计学意义(户>〇. 05)。海马和皮层中的甲状腺**反应基因Rc3、 Reelin)的表达,ID组明显低于CN组,差异有统计学意义(户<0.05)

5、 LTP实验,PND40时,ID组的fEPSP斜率增加百分比值明显低于CN组, 差异有统计学意义(/><〇. 05)

6、 Moiris水迷宫实验,在PND41PND42时,两组的逃避潜伏期没有明显 差异,在PND43PND44时,ID组的逃避潜伏期明显长于CN组,差异有统计学 意义(/><0. 05)。在空间搜索实验中,ID组的靶象限游泳时间和穿环数低于CN 组,差异有统计学意义(/><〇. 05)。

7、 高架十字迷宫实验,ID组和CN组的开臂进入次数、开臂进入次数百分 比、进臂总次数无明显差异。ID组的开臂时间和开臂时间百分比明显小于CN组, 且差异有统计学意义(^<〇.〇5)。

8、 高架零迷宫实验,ID组的开臂时间和开臂时间百分比明显小于CN组,

且差异有统计学意义(^<〇.〇5)。

9、三箱社交实验,在social approach实验阶段,CN组仔鼠在chamber 1 待的时间长于chamber 3,差异有统计学意义(户<0. 05)ID组仔鼠的chamber 1所待时间与在chamber 3所待时间相比差异无统计学意义。在Social novelty 实验阶段,CN组仔鼠在chamber 3待的时间长于chamber 1,差异有统计学意义 (户<0. 05)ID组仔鼠的chamber 1所待时间与在chamber 3所待时间相比差 异无统计学意义。

结论

1、 隐性缺铁可以导致妊娠期母鼠出现低甲状腺素血症。

2、 妊娠期母鼠铁缺乏所致的低甲状腺素血症会损害胎儿的脑发育。

3、 妊娠期母鼠铁缺乏所致的低甲状腺素血症对胎儿造成的脑损害会在后代成年 后存在学习记忆能力下降、焦虑行为倾向、社交能力的减弱。

关键词

铁缺乏;低甲状腺素血症;学习记忆;行为学

 

高架十字实验装置上海欣软信息科技有限公司,中国

高架零迷宫实验装置上海欣软信息科技有限公司,中国

三箱社交实验装置上海欣软信息科技有限公司,中国

 

 

讨论

铁缺乏是世界上zui常见的单一营养素缺乏,全球大约有20亿人患有铁缺乏症 [1],妊娠女性的铁缺乏发病率普遍较高[231。大量人群研究表明妊娠期铁缺乏会导 致母体的低甲状腺素学血症[47],大量动物实验同样表明伴有或不伴有贫血的铁 缺乏都会导致妊娠期母体的低甲状腺血症[9141。妊娠期铁缺乏引起低甲状腺素血 症的原因有以下几点:①甲状腺过氧化物酶TP0)是含铁酶,铁缺乏时TP0活性 下降[8],并且是在肝脏铁含量和血清铁蛋白含量下降之前活性就下降了[14],从而 导致甲状腺合成的**减少;②在生物体中,T3而不是T4在外周组织中发挥生物 学作用,当机体甲状腺**水平下降时,外周组织中Dio 2和Dio 3的表达会升高, 使得T4T3的转化增多,加重了循环中T4浓度的下降[26];③妊娠时母体的hCG浓 度升高,hCG刺激甲状腺腺体产生更多的T3程度比刺激产生更多T4的程度更大些, 又因为妊娠期甲状腺素结合球蛋白TBG)浓度升高,而T4的分泌相对于TBG的增 高来说是少的,所以妊娠期FT4的浓度会有下降的倾向铁缺乏引起妊娠期铁 缺乏所引起低甲状腺素血症会损害后代的脑发育,在生命早期会表现出行为的改 变[21^]。在脑发育关键时期,甲状腺**的缺乏对脑发育的损害是不可逆的,那 么妊娠期铁缺乏所引起的低甲状腺素血症对脑发育的损害会不会在其成年后依 然有学习记忆和行为学的异常?

以往的研究往往侧重于严重缺铁所致的缺铁性贫血,但隐性缺铁比严重缺铁 更常见。本研究通过限制饮食铁,建立妊娠期隐性缺铁(缺铁但不贫血)导致的 低甲状腺素血症大鼠模型,来研究其后代成年后学习记忆和行为学方面是否异常。

本研究妊娠期隐性缺铁的母鼠发生了低甲状腺素血症,说明建模成功。PND时,ID组仔鼠也存在隐性缺铁并发生了低甲状腺素血症,但此时ID组仔鼠的脑铁 含量并未下降,ID组仔鼠海马和皮层中的铁反应基因Dmtl)未明显下降,甲状 腺**反应基因Rc3、Reelin)表达下降明显。甲状腺**调控胎儿脑中Rc基因的表达,Rc3与突触可塑性和树突棘形成的形成有关[2、在甲减母鼠的胚胎 仔鼠海马和皮层中Reelin基因和蛋白表达减少,甲状腺**通过调控Reelin基因 的表达在一定程度上影响神经元的迁移[29]。这说明母鼠的妊娠期隐性缺铁引起的 低甲状腺素血症在胎鼠脑铁含量未下降时损害了胎鼠的脑发育。

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