抗抑郁剂阿米替林和帕罗西汀对慢性铝暴露痴呆模型大鼠学习记忆能力的影响

曹红梅,杨小波,屈秋民

(1西安交通大学第一附属医院神经内科,西安 710061;2西安交通大学第一附属医院精神心理科;*通讯作者,E-mail:wavelets@163.com)

痴呆是一类以记忆丧失和认知损害为特征的神经系统疾病,高龄是痴呆最主要的危险因素[1]。随着人口老龄化,痴呆将成为全球性的公共健康问题。阿耳茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是痴呆最常见的原因。

90%的痴呆患者病程中存在痴呆伴发的行为和精神症状(behavioral and psychological symptoms of dementia,BPSD),包括:精神病性症状、抑郁症状、去抑制、易激惹、攻击行为、激动和焦虑[2]。对于BPSD目前还缺乏有效的药物治疗方法,临床试验证实,使用抗精神病药加重痴呆患者认知功能障碍[3]、增加高龄患者缺血性脑血管事件的发生率和死亡率[4]。因此高龄BPSD患者禁止使用抗精神病药治疗[5]。

Meta分析研究显示:抑郁是认知功能下降和痴呆发病的独立危险因素之一[6],最新的大样本调查也支持这个观点[7]。临床观察也发现,60%的痴呆患者病程中曾经出现过抑郁症状或曾经历过较重的抑郁情绪[8],还有学者甚至认为在老年人群里,抑郁和痴呆可能根本就是共病[9,10]。因此,应用抗抑郁剂治疗BPSD进入人们的视线。但研究结果却颇具争议,部分研究认为,抗抑郁剂治疗较抗精神病药治疗对BPSD患者的症状缓解更有效,且副作用更小、耐受性更好[11,12]。部分研究则指出,使用抗抑郁剂会明显增加痴呆发病率,痴呆患者使用抗抑郁剂会加重患者认知损害[13,14]。也有研究结果则认为抗抑郁剂治疗对痴呆患者的认知功能没有影响[15,16]。

本研究采用Morris水迷宫观察抗抑郁剂帕罗西汀和阿米替林对痴呆模型大鼠认知功能(学习、记忆功能)的影响,以期为BPSD患者临床合理使用抗抑郁剂提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验动物、主要试剂及仪器

12月龄雌性SD大鼠(微生物级别:SPF级,生产许可证号:SCXK陕2012-003)100只,西安交通大学医学部实验动物中心提供。抗抑郁药物帕罗西汀(剂型:粉剂、规格:1 g、批号:170302)、阿米替林(剂型:粉剂、规格:5 g、批号:161221)购自大连美仑生物技术有限公司。Morris水迷宫及摄像采集系统(北京隆冠科技有限公司),Morris动物行为实验软件(中国科学院心理研究所)。

1.2 慢性铝暴露大鼠的建立

100只12月龄雌性SD大鼠,随机选择90只,按100 mg/(kg·d)AlCl3给予氯化铝溶液每天分两次灌胃,连续100 d[17]。剩余10只每日给予等量生理盐水灌胃,作为正常对照,100 d后所有大鼠进行Morris水迷宫测试。其中穿越站台次数较正常对照减少20%以上,且平均潜伏期较正常对照延长20%以上者为学习记忆功能下降的痴呆模型大鼠[18],共筛选出的54只造模成功的痴呆模型大鼠。

1.3 抗抑郁剂干预

从54只造模成功的痴呆模型大鼠中随机选出的30只,随机分为三组,每组10只。帕罗西汀组每日给予帕罗西汀(2.04 mg/kg)灌胃,阿米替林组每日给予阿米替林(15.43 mg/kg)灌胃,模型组每日给予等量生理盐水代替抗抑郁剂灌胃。连续灌胃8周后三组大鼠再次进行Morris水迷宫测试。

1.4 Morris水迷宫实验

Morris水迷宫为一直径1.20 m,高0.55 m的圆形水池,内壁黑色,池内设一个可移动直径0.2 m站台。池水深0.45 m,没过平台3 cm,水温(24±1)℃。房间内光照恒定,保证水池内无反射光。将Morris水迷宫分为东、西、南、北4个象限,站台固定于某一象限。大鼠从任意象限入水,2 min内爬上站台并停留3 s以上为大鼠找到站台,放回笼中。若2 min内未找到站台,将大鼠直接放在站台上停留5 s,再放回笼中。在大鼠搜索站台过程中,摄像采集系统记录大鼠的运动轨迹,大鼠从入水至找到站台的时间为潜伏期。应用Morris动物行为实验软件根据大鼠的运动轨迹判定大鼠搜索站台的策略类型,策略类型分为直线式、趋向式和随机式3种,直线式和趋向式代表大鼠空间记忆能力好,随机式代表空间记忆能力差。前4.5 d每个上午和下午各实验2次,共进行18次,称为定向航行实验。第5天下午将站台撤去,摄像采集系统记录大鼠寻找站台时在原放置站台象限的停留时间和穿越原放置站台位置的次数,称为空间搜索实验[19]。Morris水迷宫测试中潜伏期、搜索策略类型、在站台象限停留时间以及记录穿越站台次数反映大鼠学习记忆能力。

1.5 统计学分析

2 结果

2.1 定向航行实验潜伏期的比较

定向航行实验中,三组间平均潜伏期进行比较,存在差异,且差异有统计学意义(F=23.00,P<0.05)。两两组间比较,阿米替林组潜伏期长于帕罗西汀组(t=5.56,P<0.05)和模型组(t=6.19,P<0.05),而帕罗西汀组与模型组之间差异无统计学意义(t=0.50,P=0.62,见表1)。

2.2 定向航行实验搜索策略的比较

三组大鼠搜索策略均以趋向式和直线式为主(见图1),阿米替林组和模型组与帕罗西汀组相比,趋向式和直线式搜索策略所占比例低,随机式搜索策略所占比例高,但组间差异并无统计学意义(χ2=4.68,P=0.10,见表2)。

表1 三组间定向航行试验潜伏期比较

Table 1 Latent period in directional navigation experiment in three groups

组别n搜索总次数(次)平均潜伏期(s)帕罗西汀组1018022.5±10.8∗阿米替林组1018031.3±10.4#模型组 1018021.7±10.3

与阿米替林组比较,*P<0.05;与模型组比较,#P<0.05

A.直线式 B.趋向式 C.随机式图1 定向航行实验中大鼠搜索策略Figure 1 Strategy of rats to find the hidden platform

表2 定向航行实验中大鼠搜索策略比较次(%)

Table 2 Comparison of strategy of rats to find the hidden platform among three groupstimes(%)

组别n搜索总次数随机式趋向式和直线式帕罗西汀组1018042(23.3)138(76.7)阿米替林组1018055(30.6)125(69.4)模型组 1018038(21.1)142(78.9)

2.3 空间搜索实验中空间记忆能力的比较

三组间原站台放置象限内停留时间相比,存在差异,且差异具有统计学意义(F=10.01,P<0.05)。阿米替林组痴呆模型大鼠原站台放置象限内停留时间短于帕罗西汀组(t=3.06,P<0.05)和模型组(t=4.04,P<0.05),而帕罗西汀组与模型组痴呆模型大鼠之间差异无统计学意义(t=1.27,P=0.22)。

三组间穿越站台次数相比,差异具有统计学意义(F=3.38,P<0.05)。阿米替林组大鼠穿越站台次数少于帕罗西汀组(t=-2.30,P<0.05)和模型组(t=-2.49,P<0.05),而帕罗西汀组与模型组之间差异无统计学意义(t=0.00,P=1.00,见表3)。

3 讨论

痴呆动物模型的建立存在相当程度的困难。研究证实[17],慢性铝暴露大鼠可表现出学习记忆功能的下降,同时大脑皮层、海马区淀粉样蛋白沉积以及合成淀粉样蛋白前体的mRNA明显增多,并形成神经原纤维缠结,非常类似AD的主要病理改变[20]。该模型相比于运用基因工程或微创注射APP等手段制作的痴呆大鼠模型[21]更经济,且简便、无创、易操作,所以本研究选用这种方法制作痴呆大鼠模型。

表3 空间搜索实验大鼠记忆能力比较

Table 3 Comparison of times of the rats passing through the platform among three groups

组别n站台象限停留时间(s)穿越站台次数帕罗西汀组1044.5±5.8∗8.7±3.1∗阿米替林组1034.8±8.2#6.0±2.0#模型组 1047.9±6.28.7±2.8

与阿米替林组比较,*P<0.05;与模型比较,#P<0.05

流行病学研究发现,高龄是痴呆最主要的危险因素,痴呆发病率女性远高于男性[1],因此本研究选用12月龄雌性大鼠,以保证建模成功率。

Morris水迷宫是检测实验动物学习记忆功能最常用的方法之一。目前还没有判断大鼠是否痴呆的公认标准,当模型大鼠穿越站台次数较正常大鼠减少超过20%,同时平均潜伏期较正常大鼠也延长超过20%时,其学习记忆功能与正常大鼠相比显著下降[18,22]。故本研究以此作为筛选痴呆模型大鼠的标准。

本研究结果显示:无论以阿米替林为代表的三环类抗抑郁剂(TCAs),还是以帕罗西汀为代表的五羟色胺再摄取抑制剂(SSRIs),均不能改善痴呆模型大鼠的学习记忆功能。帕罗西汀对痴呆模型大鼠的认知功能没有明显影响,而阿米替林相对于帕罗西汀对痴呆模型大鼠的认知功能造成了一定的损害。

由于应用抗精神病药治疗BPSD患者会加重患者认知功能障碍、引发锥体外系副作用、增加高龄患者缺血性脑血管事件的发生率和全因死亡率[3,4],所以应当尽量避免使用。根据本实验研究的结果推论,使用抗抑郁剂,尤其是副作用较小的SSRIs,不会加重痴呆患者的认知损害症状。而且应用SSRIs可以改善BPSD患者症状当中普遍存在的抑郁、焦虑症状,可以提高患者的生存质量,便于看护人员管理。当然,这个推论还需要临床试验进一步证实。

有研究认为长期应用抗抑郁剂治疗,除TCAs之外,其他类型的抗抑郁剂都会增加痴呆的发生率[13]。根据本研究结果,阿米替林在一定程度上损害了痴呆模型大鼠的认知功能。但这种认知功能损害是阿米替林加速了痴呆的进程还是由于它较强的过度镇静作用造成的,还需在后续研究中进一步证实。