（应用心理学专业论文）动物认知行为与il1rapl1基因表达水平的关系研究.pdf

摘要 智力低下又称精神发育迟滞( m e n t a lr e t a r d a t i o n ，m r ) 是严重危害人类身心健 康的一类与智力有关的疾病。2 0 世纪9 0 年代后期，对非特异性m r ，特别是对x 连锁非特异性智力低下o ( 一l i n k e dn o n - s p e c i f i cm e n t a lr e t a r d a t i o n ，m r x ) 基因的 搜寻、定位和功能研究工作取得了很大进展。目前，已确定的与m r x 有关的基 因大约有1 5 个。虽然还有许多其它基因有待进一步鉴别，但对已发现的基因做进 一步的表达研究以及做基因表达水平与认知能力关系的研究，是深入揭示这些基 因与人类认知能力的关系，弄清m r 发病机理的关键问题，无疑这项研究也具有 重要的医学价值和潜在的应用前景。 i l lr a p l i 基因是1 9 9 9 年克隆的与m r x 有关的基因之一，位于人类x 染色体 的x p 2 2 1 呻2 1 3 处。通过对胍x 病人基因突变以及基因在动物脑中表达区域的研 究，已基本确定1 l 1 r a p l i 基因与人类高级认知能力密切相关。但对该基因的脑 表达水平( 或程度) 与认知能力关系的研究尚未见报道。 本研究按实验组与控制组的实验设计，对成年大鼠进行主动回避训练获得不 同学习成绩的大鼠，再用原位杂交法、免疫组织化学法，测定目标基因在大鼠脑 中表达韵区域以及训练后不同成绩组大鼠基因脑表达的m r n a 水平和蛋白质水 平。通过对比分析，确定所研究的目标基因的动物同源基因与学习记忆行为之间 的关系。结果表明：( 1 ) 主动回避反应的正确率在前6 天内不稳定，第6 天后呈稳 步上升的趋势。训练至第9 天时，好成绩组正确率可达9 3 0 5 ，差成绩组正确率 为2 7 4 3 ；( 2 ) 原位杂交结果显示，该基因表达的m r n a 主要分布于海马、齿状 回、顶叶皮层、嗅周皮层、梨状皮层以及杏仁核等与学习记忆有关的区域，并且 好成绩大鼠组的海马区刀打印j m r n a 水平显著高于差成绩组( 仁6 0 1 ，p 0 0 5 ) ；( 3 ) 免疫组织化学法实验条件探索结果也显示大鼠刀n 印j 基因免疫阳性蛋白主要分 布在海马、齿状回、嗅周皮层等区域，与$ 1 1 r a p i m r n a 分布较一致。 从原位杂交和免疫组织化学的结果可知，i l l r a p l m r n a 和刀打印j 免疫阳性 蛋白主要分布在海马、齿状回、顶叶皮层、嗅周皮层、梨状皮层以及杏仁核等与 学习记忆有关的区域，这不仅验证了前人关于皿肌4 尸j 基因脑表达的区域，而且 说明该基因可能还与学习记忆有关。从原位杂交好成绩组与差成绩组 i l l r a p l m r n a 表达有显著性差异可以进一步确定该基因参与了学习记忆的过程。 关键词：智力低下x 连锁非特异性智力低下尼j 见4 儿j 基因 原位杂交 免疫组织化学法 t h e s t u d yo ft h er e l a t i o nb e t w e e n a n i m a l 7c o g n i t i v ea b i l i t y a n di l l r a p l ig e n e e x p r e s s i o n a ll e v e l a b s t r a c t m e n t a lr e t a r d a t i o ni sak i n do fd i s e a s er e l e v a n tt oi n t e l l i g e n c et h a te x t e n da l l o v e rt h ew o r l d ，s e r i o u sh a r mh u m a np h y s i c a l l ya n dm e n t a l l yh e a l t h y s i n c e1 9 9 0 s l a t e rp e r i o d , t h es t u d yt on o n - s p e c i f i cm e n t a lr e t a r d a t i o ng e n e s ，e s p e c i a l l yt ox l i n k e d n o n - s p e c i f i cm e n t a lr e t a r d a t i o n ( m r x ) g e n e s s e a r c h i n g ，l o c a t i o na n df u n c t i o ns t u d y h a sg o tg r e a tp r o g r e s s a tp r e s e n t , t h e r ea r e1 5g e n e sr e l e v a n tt om r xh a sg o tb e e n a s c e r t a i n e d t h o u g hs t i l lh a v i n gm a n yo t h e rg e n e sn e e dt ob ef l l r t h e rd i s t i n g u i s h e d , t h ef u r t h e rs t u d yt og e n e sa l r e a d yf o u n do ne x p r e s s i n gr e s e a r c ha sw e l la st h er e l a t i o n b e t w e e ne x p r e s s i o n a ll e v e la n dc o g n i t i v ea b i l i t y ，i st h ek e yq u e s t i o nt or e v e a lt h e r e l a t i o n so ft h e s eg e n e sw i t hh u m a nc o g n i t i v ea b i l i t yj l l a k es u r et h em e c h a n i s mo f m r u n d o n b t l yt h i ss t u d ya l s oh a v ei m p o r t a n tm e d i c a lv a l u ea n da p p l i e dp r o s p e c t t h ei l l r a p l lg e n ei so n eo f t h eg e n e sc l o n e di n1 9 9 9r e l e v a n tt om r x i tl o c u s a tx p 2 2 1 - - p 2 1 ，3o f h u m a nb e i n gxc h r o m o s o m e w eh a v em a d e 文鲻t h a ti l i r a p l i g e n eh a v eh i g hr e l e v a n tt oh u m a n $ e l l i o rc o g n i t i v ea b i l i t yb yt h er e s e a r c ht ot h e e x p r e s s i o no fg e n e t i cm u t a t i o ni nm r xp a t i e n t 勰w e l la si nt h ea n i m a lb r a i na n d o t h e ro r g a n i z a t i o n s b u tu n t i lm o wt h e r ea r en or e p o r ta b o u tt h er e l a t i o n so f c o g n i t i v e a b i l i t ya n dt h eg e n e se x p r e s s i o nl e v e li nt h eb r a i n t h i ss t u d ya c c o r d i n gt ot h ee x p e r i m e n t a lg r o u pa n dt h ec o n t r o lg r o u pd e s i g n s c a r r yo u ta c t i v ea v o i d a n c er e s p o n s e ( a a r ) t ot h ea d u l tr a tt oo b t a i n i n gd i f f e r e n t a c h i e v e m e n t s t h e nu s ei ns u i th y b r i d i z a t i o na n di m m u n o - h i s t o e h c m i s t r yt od e t e r m i n e t a r g e tg e n e e x p r e s s i o n a r e a si nt h eb r a i na sw e l la st h el e a r n i n ga n dm e m o r y r e l a t i o nw i t ht h eg e n e se x p r e s s i o nl e v e lo fm r n aa n dt h ep r o t e i ni nt h ed i f f e r e n t a c h i e v e m e n tg r o u p sa f t e ra a r a a i n i n g t h r o u g hc o m p a r a t i v ea n a l y s i s ，a s c e r t a i nt h e h o m o e r o t i cg e n eo ft a r g e tg e n e r e l a t i o nw i t hl e a r n i n ga n dm e m o r y t h er e s u l ts h o w t h a t o ) t h er i g h t n e s sr a t eo fa a r d o e sn o ts t a b i l i z ew i t h i nt h ef i r s t6d a y s , a r e rt h e s i x t hd a yt h ea c h i e v e m e n t t r e n dg o i n gu ps t e a d i l y t h et i g h t n e s sr a t eo ft h eh a l m r a t si s9 3 0 5 a n d2 7 4 3 o ft h el a l mi nt h en i n t hd a y ( 2 ) m o s tl l l r a p l m r n a l o c a t ea th i p p o c a m p u s 饵i p ) 、d e n t a t eg y m s ( d g ) 、p a r i e t a lc o i i e x ( p a t ) ，p e d p h e r a l c , o l t e x r h ) ，p i r i f o r mc o r t e x 口j r ) ，p o s t e r o l a t e r a lc o r t i c a la m y g d a l o i dn u c l e u s ( p l c o ) o f t h er a tb r a i ni nw h i c ha 船ah a v ed e 印l yc o r r e l a t i o n1 】l ，i t l ll e a r n i n ga n dm e m o r y t h e l l l r a p l m r n ae x p r e s s i o nh a v eo b v i o u sd i f f e r e n c eb e “煳h a l ma n d l a l m ( t - - 6 0 1 ，p 0 0 5 ) ( 3 ) t h e l l l r a p l p r o t e i n m a i n l y l o c a t e a t h i p p o c a m p u s 饵i p ) ，d e n t a t e g y m s ( d g ) ，p e 啦h 啪lc o r t e xw h i c hi sr e l e v a n tt ol e a r n i n ga n dm e m o r yw h i c hi s c o n s i s t e n tw i t hi l l r a p l m r n ad i s t r i b u t i o n 1 1 地r e s u l to fi ns u i th y b r i d i z a t i o na n di m m u n o - h i s t o c h e m i s t r ys h o wt h a t l l l r a p l m r n aa n di l l r a p lp r o t e i nm a i n l yd i s t r i b u t ei nh i p p o c a m p u sa n dc o r t e xo ft h e “吐b r a i nw h i c hh a v ed e e p l yc o r r e l a t i o nw i t hl e a r n i n ga n dm e m o r y t h er e s u l tn o to n l y h a v ev e r i f i e dt h ea r e at h a tt h ef o r er e s e a r c h e r e x p r e s s i o na b o u tt h ei l l r a p l lg e n ei n t h eb r a i n , b u ta l s oi n d i c a t et h a tt h eg e n em a yc o n n e c t e dw i l hl e a r n i n ga n dm e m o r y w ec a nf u r t h e rc o n f i h l ht h a tt h eg e n et a k ep a r ti nt h el e a r n i n ga n dm e m o r yp r o c e s s f r o mt h eo b v i o u sd i f f e r e n c eb e t w e e nh a l ma n dl a l mo ft h el l l r a p l m r n a e x p r e s s i o n0 1 1i ns u i th y b r i d i z a t i o n k e yw o r d s ：m e n t a lr e t a r d a t i o n x - l i n k e dn o n - s p e c i f i cm e n t a lr e t a r d a t i o n ( m r x ) i l l r a p l ig o n ei ns u i th y b r i d i z a t i o n l m m u n o - h i s t o c h e m i s t r y 西北大学学位论文知识产权声明书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻 读学位期间论文工作的知识产权单位属于西北大学。学校有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被 查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学 位论文。同时，本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文 章一律注明作者单位为西北大学。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名：j 茧盏童煎指导教师签名：i 蔓堕型 ) 护o 年d 月训旧巩讲年r 月巧日 西北大学学位论文独创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得西北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 学位论文作者签名：，f 才崭埔 加。、7 年心1 砷目 第一部分理论综述 1 智力和智力低下 1 1 智力 1 1 1 智力的概念 长期以来，在心理学界对智力的概念众说纷纭。德国心理学家l w 斯滕 ( l w s t e r m b e r g ) 是较早给智力下定义的学者，他认为“智力是指个体有意识的 以思维活动来适应情境的一种潜力”，l m f e r m a n 认为智力是抽象思维能力， s s c o l v i n 认为智力是个体适应环境而进行学习的能力，e l t h o m d i k e 认为智力 是从真理和实事出发，靠正确反应所获得的能力，j p e t e r s o n 认为智力是由各种 复杂刺激的影响所带来的统一结果的生理学机制，h h w o o d r o w 认为智力是获得 知识的能力，比奈( a b i n e t ) 和西蒙( s i m o n ) 强调认知能力等等。尽管这些说 法措辞不一，但都从某一个角度揭示了智力的本质。现在心理学界普遍认为智力 是个综合性的概念，它是指个体对外界环境进行分析与综合、抽象、概括以及判 断推力，是采取相应行为的一种综合认知能力。现在常用的智力的定义为韦克斯 勒( w w e c h e s l e r ) 对智力的定义，即智力是个人有目的的行动，理智地思考，有 效地理解的应付环境的整体或综合的能力。 虽然目前国内外学者对智力概念的理论定义众说纷纭，但智力是一个总体的 心智能力，它可以通过经验和测量来把握已成为大家的普遍共识。 1 1 2 智力的构成 心理学界对智力构成的研究，在2 0 世纪，经历了三个取向变化：6 0 年代前是 “因素分析”( f a c t o r a n a l y s i s ) ，6 0 到7 0 年代为“信息加工”( i n f o n n m i o n p r o c e s s i n g ) ，8 0 年代后有人主张“智力的层面”( s t r i a t i o n o f i n t e l l i g e n c e ) 。不管哪 种取向，都认为智力是一种多元的结构( 林祟德，2 0 0 2 ) 。 2 0 世纪初期，英国心理学家斯皮尔曼( c e s p e a m l a n 1 9 0 4 ) 运用因素分析法， 提出了智力的二因素说。他认为智力是由一般因素( g e n e r a lf a c t o g ) 和特殊因素 ( s p e c i f i cf a c t o r , s ) 所构成，g 因素是人的基本心理潜能，是决定以个人能力高低的 主要因素，正是由于这种因素，人们在完成不同智力作业时的成绩才会出现某种 正相关；s 因素是保证人们完成某些特定的作业或活动所必需的。由于这些因素起 1 作用，人们的作业成绩才没有完全的相关。完成任何一项作业，都是由g 和s 两种 因素决定的。他认为在智力结构中，第一位的和重要的是一般因素g ，各种能力测 验就是通过广泛取样而求出g 因素( 彭耽龄，2 0 0 1 ) 。美国心理学家桑代克，因为 不同意斯皮尔曼的二因素说，在1 9 2 7 年提出了智力特殊因素说，指出智力是多种 特殊因素组合而成的。根据智力测验的结果，他认为人类的智力包括三种不同的 特殊因素，分别称之为三种智力：抽象智力、具体智力、社会智力。 此后，美国心理学家斯瑟顿t h u r s t o n e ( t h u r s t o n e ，1 9 3 8 ) 于2 0 世界4 0 年代提出与 二因素完全相反的群因素说。他认为智力是由许多彼此无关的原始智力所构成的。 他总结出，大多数智力可以分解成七种原始因素，它们是；计算、词的流畅性、 言语意义、记忆、推理、空间知觉和知觉速度。他对每一种因素设计了测验内容 和方法。然而实验结果同他设想的相反，每一种智力与其他种智力都有正相关。 这说明各种智力因素并不是绝对割裂的，而是可以找到一般因素，这也支持了二 因素学说。以上两种理论在历史上对智力结构的认识都有其积极的作用，但是它 们虽然看到一般因素g 与特殊因素s 的作用，却把两者都绝对地对立起来，没有从 人的实际活动中认识一般智力与特殊智力的辩证关系。 结构说作为因素说的一种新的形式和新的发展，它强调智力是一种结构，它 是从结构的角度来分析智力的组成因素。艾森克( h j e y s e n c k ) 于1 9 5 3 年首先提出 智力三维结构模式。该模式包括三个维度：心理过程( 知觉、记忆、推理) ，测量 材料( 语词、技术、空间) 和能量( 速度、质量) 。在艾森克的基础上，美国心理学家 吉尔福特( j p g u i l f o r d , 1 9 6 7 ) 提出了新的智力三维模式，认为智力由“操作 ( o p e r a t i o n s ) ”( 认知、记忆、发散思维、聚合思维、评f r ) x “内容( c o n t e n t s ) ”( 图 形、符号、语义、行动) ) ( “结果( p r o d u c e s ) ”( 单元、种类、关系、系统、转换、含 义1 所构成的三维空间( 1 2 0 种因素) 结构。他不断充实自己的三维空间结构，从1 2 0 种因素，扩大为1 8 0 种因素，即把“操作”中的记忆分为长时记忆和工作记忆，把 “内容”中的图形分为视觉和听觉，于是6 x 5 x 6 为1 8 0 种因素。弗农限e v e r n o n ，1 9 7 1 ) 提出了智力层次结构理论。他从“言语与教育”及“操作与机械”两方面的因素 逐步细分为四个层次。二十世纪中期，美国心理学家卡特尔( r b c a t e u ，1 9 6 3 ) 从 理论上分析，把智力分为液态智力( a u i di n t e t l i g e n c e ) 和晶态智力( c r y s t a m z o d i n t e l l i g e n c e ) 两种，他认为液态智力是指在信息加工和问题解决过程中所表现出来 2 的能力，它较少地依赖于文化和知识的内容，而决定与个人的禀赋，主要与神经 生理的结构和功能有关，很少受社会影响。这种智力可以被转换到几乎一切要求 智力的活动上。晶态智力主要是后天习得的，受背景影响较大，与知识经验积累 有关。卡特尔认为液态智力和晶态智力随年龄的发展而有不同的变化，成年后液 态智力减少，而晶态智力继续增加。喜来辛格( i m s c h l e s i n g e r ) 和格特曼( i - c , u m n a n ) 于1 9 6 9 年又提出了二维结构模型，他们认为，智力的第一维是言语、数和形( 空间) 的能力；第二维是规则应用能力、规则推理能力和学校各种学业测验成绩。这些 信息加工取向不是试图以因素去解释智力，而是确定构成智力活动为基础的记忆、 注意、表征、思维、想象等心理过程。信息加工的典型代表理论是( n a g l i e r i , j a ， j pd a s , 1 9 8 8 ，1 9 9 0 ) p a s s ( p l a n i n g - a r o u s a l s i m u l t a n e o u s - s u c c e s i v ep r o c e s s i n gm o d e l ) 模型，信息加工的整合包括四个单元：信息输入、感觉登记、中央加工器和指令 输出。中央加工器主要包括三种认知成分：同时性加工与继时性加工两种编码过 程以及计划过程。结构理论是对智力构成认识的一个深入，有助于对智力问题开 展进一步的分析和研究。 “智力的层面”实质是把因素分析和信息加工两种取向结合起来，既讲成分 又讲信息加工的过程。近r _ 2 0 年来，在这方面做出贡献最有影响的代表理论是加德 纳的多元智力理论( g a r d n e r , 1 9 8 3 ) 和斯滕伯格的智力三元论( s t e m b e r g ，1 9 8 5 ) 。加德 纳认为，智力是在某种社会和文化环境的价值标准下，个体用以解决自己遇到的 真正难题或生产及创造出某种产品所需要的能力。智力不是一种能力而是一组能 力，智力也不是以整合的方式存在而是以相互独立的方式存在的( 顾明远，2 0 0 1 ) 。 多元智力理论认为，人类的智力并不是单一的一元结构，而是由多种智力构成的。 这种多元智力框架中相对独立的存在着七种智力：言语一语言智力、音乐一音乐 智力、逻辑一数理智力、视觉一空间智力、身体一动觉智力、自知一自省智力和 交往一社交智力。加德纳在1 9 9 8 年又增加了第8 种智力一自然智力( h o w a r dg a r d n e r , 2 0 0 3 ) 。由于多元智力理论主要是对智力进行理论分析，缺乏充分的实证研究依据， 所以多元智力理论在心理学界并不很被认可。斯滕伯格认为人的智力是由分析性 智力、创造性智力和应用性智力等三个相对独立的能力组成的，绝大多数人在这 三个方面的表现不均衡，个体智力的差异主要表现在智力这三个方面的不同组合 上a 艮j 斯滕伯格，2 0 0 0 ) 。心理学研究智力的初衷不应该只限于描述上。在描述和 3 理解的基础上，预测并控制和发展人的智力行为，才是智力研究的最终目的。而 传统智力理论的预测参数指标就是i q ( 智商) ，但大量的研究事实证明，i q 只能部 分的预测个体学业领域的成就。而且传统理论认为人的i q 具有稳定性，基本上是 无从培养和发展的，因此，斯滕伯格在智力的功能上提出了有别于前人的引导个 体走向成功的成功智力理论，形成了其智力研究指导思想的再次超越( s t e r n b e r g r j ，1 9 9 6 ) 。 1 1 3 影响智力的因素 对于智力的决定因素阔题，遗传决定论和环境决定论进行了长期的争论。1 9 世纪未，g a l t o n 提出智力的遗传决定论，并开创了智力遗传研究的新方法。2 0 世 9 4 0 年代，w a t s o n 提出环境决定论，并推行用刺激反应( 艮s ) 模式研究心理与 智力。2 0 世纪5 0 年代后，随着分子遗传学的飞速发展和双生子法在智力研究中的 广泛应用，遗传决定论与环境决定论之争才得以纠正。大量研究( d e v l i nb e t a l ，1 9 9 7 ；m c c l e a mg e e ta l ，1 9 9 7 ；m c g u e m ，1 9 9 7 ：p l o m i n , 2 0 0 1 ) 结果表明，遗传 和环境对智力都有重要的决定作用，因此目前认可的是智力的遗传环境共同作用 学说。 1 1 4 关于认知能力的含义与构成 2 0 世纪6 0 年代认知心理学兴起之后，心理学家把人的认知活动和其他智力活 动都看成是发生在人脑中的信息活动过程，这一过程包括信息的接收、编码转换、 约简、加工、存贮提取和使用的全过程( n e i s s e r u ，1 9 6 7 ) 。从这一时期开始，人 们逐渐把人的各种智力活动都称为人的认知能力，并认为人的认知能力就是人脑 的信息处理和信息加工能力。 来自不同感觉道的信息，如视觉信息、听觉信息、躯体感觉信息，其信息加 工处理的方式是不同的。同样，来自客观外界的不同类型的信息，如言语信息、 空间信息、数量关系信息等，在人脑中加工处理方式也是各不相同的。人脑对不 同感觉通道和不同类型信息的加工处理能力就是人的各种特殊认知能力，它包括 空间认知能力、图形认知能力、言语认知能力、数量关系认知能力、问题解决能 力等。这些特殊认知能力又密切地依赖于人脑接收、加工、贮存和使用信息的基 本能力，即基本认知操作能力。心理学家把人的这种基本信息处理能力或基本认 知操作能力称为。一般认知能力”，以区别于上述的各种特殊认知能力。 4 一般认知能力和特殊认知能力的关系与前述的智力结构中的一般智力和特 殊智力是一样的。在近十多年来的认知科学研究中，人们愈来愈把一般认知能力 和一股智力看成是同样的东西，也把特殊认知能力和特殊智力看成是同样的东西， 而仅仅认为，得到他们采用了不懂得测试方法而已。前者采用了现代认知测验与 实验的方法，后者采用了传统的智力测验方法( p l o m i n r e t a l ，2 0 0 2 ) 。在本文的 研究中，我们也把一般认知能力和一般智力看成是同样的东西，这与目前国际上 的主要观点是一致的。 1 。2 智力低下 1 2 1 智力低下的定义及诊断 智力低下又称精神发育迟滞( m e n t a lr e t a r d a t i o n , m r ) 、一般的学习紊乱( g e n e r a l l 龆m j n g di s o r d e r ) 、精神障碍( m e n t a lh a n d i c a p ) 、学习不能( 1 e a m i n gd i s a b i l i t y ) 。智力障 碍( i n t e l l e c t u a ld i s a b i l i t y ) 、智力发育迟滞、弱智等，是以智力低下和社会适应能力 不足为主要特征的精神性疾病，同时也是遍及全世界、严重危害儿童身心健康的一 类疾患。目前，国际上对m r 的定义日趋一致，即：在发育期间一般智力功能明 显低于同一年龄平均水平，同时伴有适应性行为缺陷0 a e h a v i o e rd e f e c i e n c y ) ，即对 社会环境日常要求的适应能力有明显的缺陷。依上述定义可知，m r 仅为症状名 称，而不是疾病名称。1 9 9 5 年世界卫生组织( w h o ) 黜t m r 的定义；在发育期 间一般智力明显低于同一年龄平均水平，同时伴有适应性行为缺陷，即对社会环 境日常要求的适应能力有明显的缺陷。m r 的诊断标准有三个方面：智力明显 低于同龄水平或智商o q ) 低2 个标准，在7 0 分以下；适应能力低下，在个人独立 生活和履行社会职责方面有明显缺陷；出现在发育年龄阶段( & p 1 8 岁以下) 。由 此可见，成年期以后出现的智力衰退不称为i v f r ，而是称为痴呆( d e m e n t i a ) 。m r 有程度上的区别，依i q 不同可分为5 型，如表1 1 所示。 另外还有一种边缘型( b o r d e r ) , i q 在7 0 8 5 ，介于正常和轻度m r 之间。 通常情况下采用的智力测验量表与方法不同，测试的人群对象不同，程度标 准的i q 值范围也稍有不同。 表1 1 1 智力低下分度( 按w e e h s l e r t 表) 程度 i q低于平均值的标准差数 轻度( m i l d ) 5 5 6 92 中度( m o d e r a t e )4 0 _ 弓4 3 重度( 辩v e 嘞2 5 3 9 4 极重度( p r o f o u r d ) - j o l l 练后基因表达水平变化研究的基因作为目标基因，通过对动 物学习训练后不同成绩组大鼠之问基因脑表达的m r n a 水平和蛋白质水平的变化 来进一步确定该基因与动物学习记忆行为的相关性。其研究为揭示 l 1 r a p l l 基因 的致病机理，确定该基因影响学习记忆的途径以及起作用的分子水平都具有重要 的理论意义，同时可以根据i l l r a p l l 基因影响学习记忆的分子机理进行人为的干 扰，从而对于矫正由i l l r a p l l 基因引起的轻度胀，提高人口素质具有重要的现 实意义。 1 2 3 与m r x 有关的比，删忍，基因研究概况 3 1i l i r a p l i 基因简介 1 9 9 9 年c a r f i 6a ( c a r r i 6a e ta l ，1 9 9 9 ) 等，通过在x p 2 2 1 p 2 1 3 处的位置克隆， 分离出了尼j 削咒j ( i n t e r l e u k i n - 1 咖a c c e s s o r y p r o t e i n - l i k e ，g e n e1 ) 基因， 属于白细胞介素受体1 ( i l l r ) 家族成员之一，位于人类x 染色体短臂2 区2 带l 亚带到2 区l 带3 亚带之间( x p 2 2 1 - 2 1 3 ) ，见图1 1 1 、图1 3 1 所示。i l l r a p l i 基 因全长约1 3 6 9 k b ，含有1 1 个外显子组成。其结构如图1 3 2 所示。 图卜3 - 1i i i r a p l l 基因在人类基因组中定位 图1 q - 2i l i r a p l 鹰 因大小及蛋白质编码区 3 2i l i r a p l ，基因的生理功能 哺乳动物的白介素i l _ 1 受体家族包括i l - l rl 、i l _ 1 r 、i l 1 受体辅助蛋 白( i l - 1 r a c p ) 、i l - l 受体相关蛋白( i l - 1 r r p ) 、s t 2 、m y o s 8 、人类t o l l 样 受体1 - 5 ( h t l r l 5 ) 等1 1 个成员。i l l r a p l l 基因编码个由6 9 6 个氨基酸组成 的i l l r a p l 蛋白，这个蛋白质是白细胞介素一i 受体辅助蛋白( i l - l r a c p ) 的同 源物。b l a s t 分析表明，i t , 1 r a p t 蛋白与人类和鼠类的i l 一1 r a c p 具有同源性， i l l r a p l 蛋白与人类i l - 1 r a c p 蛋白约有5 2 的同源性。人类i l - 1 r a c p 的生 理机制见图1 - 3 3 ； f 2 i l l 一1 郴岫蛳h 州p m 懈脚p 畸m d 蚌c m c a d ka f h 叫州i _ “嘲“h l 埘榔咿嘲 图1 - 3 - 3l l - 1 及其受体辅助蛋白( i l - 1 队c p ) 生理机制示图 i l - 1 家族三个成员都能和i l l ri 及i l - 1 ri i 结合。i l 一1 与受体结合后， i l - 1 r i 与i l - l r a c p 结合形成i l 1 受体复合物，激活i l l 受体复合物的下游信 号i l - 1 受体相关蛋白激酶( i r a k ) ，然后i r a k l 与转导i l - 1 信号的t r a f 6 相 互作用，从而启动一系列的信号级联放大事件，包括c - j u a 氨基端激酶( j n k ) 和 转录调控因子n f - k b ，调控核中许多促炎基因的表达。通过对诱导炎症反应的研 究，使刻画i l - 1 信号机制取得很大进展。目前，虽然有i l - 1 受体在海马体的齿 状回中表达以及在海马体中引入i l - i 后，神经递质水平发生连续变化等证据，表 明细胞因子可能影响神经的精神病学稳定状态，但对中枢神经系统生理学中i l - 1 1 4 信号途径的级联放大仍知之甚少。此外，研究显示，i l - i 可能通过调整海马体中 枢神经的活性来调控学习和记忆过程，l l 1 循环能作用于海马体的神经元，从而 调整乙酰胆碱的释放。 3 3 ，z 翩忍，基因的认知功能 通过对豫x 病人基因突变以及基因在动物脑与其它组织中表达情况的研究，已 基本确定儿j 置4 儿基因与人类高级认知能力密切相关。 ，以人类m r 患者为研究对象的结果表明，i l i r a p l i 基因出现无重复缺失、倒 置以及突变等是造成m r 的主要原因。j i l l 等( z i n e t a l ，2 0 0 0 ) 在对具b a c k e r 肌 肉萎缩症、甘油激酶缺陷，先天肾上腺发育不全及智力低下症状兄弟的缺失相邻 基因研究中发现，抗肌营养不良蛋白基因和z 己根，t 咒j 基因首尾相连，其缺失导致 编码皿腿1 4 户z j 蛋白细胞内信号结构域的3 号外显子缺失。因而他们认为，i l l 、i l l 8 等相似分子在中枢神经发育和功能方面都具有很重要的作用。i x p r e t r e 等( l e p r e t r e e ta l ，2 0 0 3 ) 在对一6 岁m r 儿童研究中，确定了x 染色体倒置现象i n v ( x ) ( p 2 1 3 - q 2 7 1 ) ，其母亲也发生了x 染色体倒置，经荧光原位杂交法( f i s 国诊断， i l l r a p l l 基因在x p 2 1 3 处被倒置所打断。c a n i 6a 等( c a r r i eae ta l ，1 9 9 9 ) 在对 三兄弟为非特异性m r 的家系中，发现在尼j 见4 儿基因第1 1 号外显予中有c a 转 换，导致错义突变t y l ，s 呻( 将酪氨酸密码子变为终止子) 。 此外，c a r r i ea 等用小鼠作为材料，对小鼠的同源基因刀d 叫的时问和空间 表达研究表明，该基因在出生后海马体和包括嗅球在内的感受皮层发育中高度表 达，说明它在成为记忆和学习能力基础的生理学过程有独特的作用( r i es a s a k ie t a l ，2 0 0 3 ) 。虽然多个研究结果都表明1 i , - 1 信号通路在海马中起作用，也与m r 的形 成有关( b i u u a r tp ，1 9 9 6 ；z h a n gyh ，2 0 0 4 ：t a b o l a c c ie , 2 0 0 6 ) ，但目前对该信 号通路在中枢神经系统中的作用了解还很少。因此，有必要对该基因的脑表达水 平与动物认知行为的关系作进一步的研究。 第二部分实验部分 本研究选取与x 连锁非特异性智力低下有关的见豫4 儿，基因作为目标基因， 以与人类基因组相似程度较高的鼠类作为研究动物，开展基因表达与学习记忆行 为的关系研究。其目的为：( 1 ) 验证所选取基因的鼠类同源基因在成年鼠脑区域 中的表达情况；( 2 ) 探索所选取基因的鼠类同源基因在非突变情况下即在在正常 表达下，分别在n 1 】卧队和蛋白质表达水平上与动物学习记忆行为的关系。 依据上述研究目的，本项研究的主要内容有以下三个方面： ( 1 ) i l l r a p l l 基因的鼠类同源基因月知省脚在成年鼠脑中的表达区域研 究； ( 2 ) 1 l 1 r a p l i 基因的鼠类同源基因i l l r a p l 表达的m r n a 水平与大鼠学 习记忆能力的关系研究； ( 3 ) i l l r a p l l 基因的鼠类同源基因刀打叫表达的蛋白质水平与大鼠学习 记忆能力的关系研究； 按实验组与控制组的实验设计，对成年大鼠进行主动回避训练以获得不同学 习成绩的大鼠。然后用原位杂交法、免疫组织化学法，测定目标基因在大鼠脑中 表达的区域以及训练的不同成绩组之间基因在大鼠脑中表达的m r n a 水平和蛋 白质水平。通过对比分析，确定所研究的目标基因的动物同源基因与学习记忆行 为之间的关系。 1 6 li l i r a p l l 基因脑表达的m r l q a 水平与动物 学习记忆行为的相关性研究 1 1 实验材料与方法 1 1 1 材料 实验动物用成年s d 大鼠( 陕西省中医研究院动物中心提供) ，共2 0 只( 好成 绩组、差成绩组、假性条件对照组以及正常成年组各5 只) ，雌雄各半，体重 2 2 0 9 3 0 0 9 ，饲养于2 3 2 4 通风良好的房间。 1 2 主要仪器设备 仪器名称生产厂家型号 穿梭箱安徽省淮北正华生物仪器设备有限公司 z h 1 0 0 冰箱德国s i e m e n s k k 2 4 e 8 1 1 数显恒温水浴锅江苏常州国华电器有限公司 h h 8 b 电热恒温培养箱上海精宏实验设备有限公司i 扑j p 踟5 2 电热恒温鼓风干燥箱上海精宏实验设备有限公司 d h g - 9 0 7 0 a 恒温振荡器江苏常州国华电器有限公司 z d 8 5 冰冻切片机德国l e i c a 图像分析系统德国l e i c a d f c 3 2 0 显微镜m o t i c b a 2 0 0 立式压力蒸汽灭菌器江阴滨江医疗设备厂 l s b 5 0 l 1 1 3 主要试剂配比 o i d e p c ：无菌双蒸水( d d h 2 0 ) 中以0 1 ( v j ) 的浓度加入焦碳酸二 乙脂( d e p c ) ，摇床3 7 u 震荡过夜，室温静止数小时，然后高压灭菌，以除去降 解的d e p c ( d e p c 分解为c 0 2 和乙醇) 。 0 1m o l lp b s 唧7 2 - 7 4 ) ：取3 0 0 8 # a 矗l p 0 , ，2 8 9 n 删, ，9 9 n a c l 溶于8 0 0 m l 1 7 0 i d e p c 水中，将体积调至1 l ，高压灭菌备用。 0 0 1m o l lp b s ( p n7 2 - 7 4 ) ：取6 9 n a 挪) 0 ，0 4 9 n a h z p 0 ，9 9 n a c l 溶于8 0 0 m l 0 。i d e p c 水中，将体积调至1 l ，高压灭菌备用。 2 0 乌来糖：称取2 0 9 乌来糖溶于1 0 0 m 1 0 1m o l lp b s 中( 现配现用) 。 4 多聚甲醛( p a r a f o r m a l d e h y d e , p f a ) p b s ：称取4 0 9p f a 溶