成年甲减大鼠认知行为及其机制研究

1、成年甲减大鼠认知行为及其机制研究【摘要】目的研究成年甲状腺功能减退大鼠认知行为及 其脑组织甲状腺激素受体、乙酰胆碱变化。方法24只成年sd雄性 大鼠随机分为两组：甲状腺功能减低组12只（用特制含0.15%丙基 硫氧囉唳的低碘饲料喂养8周）；正常对照组12只（用等量生理盐水 灌胃）。各组均于实验终点进行morris水迷宫认知功能测试（定位航 行试验、空间探索试验及工作记忆测试）；碱性懸胺比色法测定脑组 织乙酰胆碱含量；受体放射分析法测定脑甲状腺激素受体最大结合容 量及亲和力常数。用单因素方差分析比较两组之间各项指标差异。结 果 两组之间morris水迷宫测试成绩无明显差异。脑组织甲状腺激素 受体

2、最大结合容量甲减组显著升高（p< 0. 01 ）。脑组织乙酰胆碱含 量甲减组明显降低（p< 0.001）.结论 接受8周丙基硫氧囉唳处理 的甲减大鼠认知能力下降不明显，考虑与脑组织甲状腺激素受体水平 呈代偿性增高有关。但是脑组织乙酰胆碱含量降低，提示长期甲减时 可能会导致其学习记忆能力下降。【关键词】甲状腺功能减退；认知；甲状腺激素受体；乙酰胆碱abstract objective to study the cognitive behavior, change of thyroid hormone receptor ( tr ) and acetylcholine(

3、ach ) level in the brain tissue of adult rat with hypothyroidism .methods 24 male sd rats were randomly divided into two groups: the hypothyroidism group ( the rat was provided with iodine deficient feeds containing 0.15% thiopropyl for 8 weeks, n=12 ) ; the normal control ( provided with relevant 0

4、.9% nacl, n=12 ) the raf s cognitive ability ( place orientation, special probe and working memory) was tested by morris water maze; ach in brain was detected by alkaline hydroxylamine colorimetry, and brain tr ( include kd and bmax ) was detected by radioreceptor assay ( rra ) by the end of experim

5、ent one-way anova was used to estimate the item differences among the groups .results there was no significant difference of morris water maze test score between two groups; the brain tr bmax (fmol/ p gdna ) level in the hypothyroidism group was much higher than that in the normal control (p⁢

6、 0. 01 ) and brain ach level was lower than that in the normal control(p⁢ 0.001) conclusion the rat with hypothyroidism from iodine deficient food and thiopropyl for 8 weeks reveales no significant cognitive disabi1i ty mainly because of compensative heightens of tr level in brain tissue mean

7、while, it can be inferred from the reduce of ach content in brain tissue that the rat9 s cognitive capabi 1 ity wi 11 be disabled with long term hypothyroidism.key words hypothyroidism; cognition; thyroid hormonereceptor; acetylcholine长期以来，有关甲状腺激素对于神经系统影响的作用的研究集中 在其对于脑发育的影响，而对于其在成年个体脑内的作用所知甚少。 近年研究显

8、示，甲状腺激素系统在成年脑内认知功能的调控方面也具 有重要作用，但其机制尚不明。本研究采用丙基硫氧囉唳（ptu）法 建立大鼠甲减模型，旨在研究甲减时大鼠行为学改变及其与脑组织甲 状腺激素受体（tr）、脑组织乙酰胆碱（ach）变化之关系。1材料与方法1.1实验动物及分组 雄性成年sd大鼠24只，清洁级，体重350 ±46g,由南方医科大学实验动物中心提供。饲养环境：标准鼠笼饲 养，光照周期12/12h,相对湿度45%50%,环境温度2223°c。 随机分为甲状腺功能减退组（12只）：含0. 15%ptu的低碘饲料喂养 8周；正常对照组（12只）：用等量生理盐水灌胃8周。两组均

9、于实 验终点进行认知功能测试后，断头取脑行脑甲状腺激素受体及ach含 量测定。1.2认知功能测试 采用morris水迷宫系统1（中国医学科学 院药物研究所产品）。测试项目含定位航行试验、空间探索试验及工 作记忆2 。1.3脑甲状腺激素受体测定采用受体放射分析法3。项目包括 受体最大结合容量（bmax）及亲和力常数（kd）:主要试剂1251-t3 （放射性比活度1500 mci/mg,放射纯度>90%o规格：0. 2mci,2ml ）购自北京原子能研究所;t3 （ sigma ）o1.4脑组织ach含量测定 采用hestdn碱性轻胺比色法4。1. 5统计学处理 用spss10. 0

10、 for windows统计软件之独立样本 t检验比较两组之间相关测试指标差异。2结果2.1行为学测试 由于两组之间游泳速度无差别正常组（22.29 ±4.72） cm/s;甲减组（21.80±3.97） cm/s ,所以用潜伏期（即大 鼠从入水至爬上安全平台所需的时间）来评价其定位航行试验与工作 记忆成绩，用搜索时间（大鼠lmin内穿过平台所在象限的时间）评 价空间探索试验的强度。结果（见表1）:接受8周的ptu对于大鼠 学习能力无明显影响，尽管定位航行实验、空间探索实验及工作记忆 测试时的成绩较正常组稍差，但这种差异无显著性。表1两组行为学测试成绩比较2.2脑甲状腺激素

11、受体见表2。bmax甲减组显著升高 （p< 0. 01 ）, kd两组之间差异无显著性。表2两组脑组织tr结 果比较2. 3脑组织ach含量 脑组织ach含量（u g/g ）正常组116. 02 ±19. 30,甲减组 87.71 ±18.83。甲减组明显降低（p< 0. 001 ）o3讨论研究表明，甲状腺激素以细胞特异性方式在控制氨基酸吸收、蛋 白合成、糖蛋白合成中发挥作用。脑组织tr功能的维持有赖于正常 的甲状腺素浓度5。同时甲减大鼠脑内酸性磷酸酶和碱性磷酸酶a 活性降低（指示溶酶体功能异常），多种神经递质代谢酶和受体系统 也受影响6。成年甲

12、减时大鼠海马ltp产生不能，学习和记忆受损。 进一步研究发现th通过对nr1和nr2bmrna表达的调节影响ltp的 产生，进而影响认知功能。甲状腺切除2周后海马nr1 mrna表达减 少。相反甲亢时背侧海马nr2b mrna表达减低7。本研究显示： 接受8周的ptu的甲减大鼠学习能力呈减退趋势（但无统计学差异）, 而脑组织tr bmax水平明显升高，提示外源性甲减时，机体可通过代 偿性提高脑组织tr水平而维持正常的脑甲状腺激素系统功能，进而 维持正常的学习记忆功能。本实验还发现甲减大鼠在定位航行实验、 空间探索实验及工作记忆测试时的成绩均较正常组稍差，提示长期甲 减可能会导致成年个体学习记忆

13、能力减退。th与ach及胆碱能神经通路功能之间有非常紧密的联系且持续终 生8, 90这种联系主要与ach的代谢有关。t3既可通过增强ache 活性加快ach代谢，也可通过增加突触小体mg2+-atp酶活性而增加 ach吸收。sarkar pk 10等研究发现：单剂量摄入l-t3大鼠突触 小体ache和mg2+-atp酶活性增加,24h达最高峰，且呈剂量依赖性。 ptu导致的甲减大鼠ache和mg2+-atp酶活性显著增加，经t3治疗 后ache活性减低。另外，th对于胆碱能通路具有整体调节作用，th 可增强胆碱能神经通路的兴奋性而发挥对于记忆的改善作用11 。 本实验结果显示，甲减8周时大鼠学

14、习记忆功能尚正常而脑组织ach 水平已经降低，提示脑内甲状腺激素系统可能通过乙酰胆碱系统发挥 对于学习记忆的调节作用；同时，甲减时脑组织乙酰胆碱系统功能变 化发生于学习记忆能力下降之前，此点可能是成年期长期甲减认知功 能障碍的原因及预测指标之一。【参考文献】1 morris r. developments of a water-maze procedure for studying spatial learning in the rat j neurosci methods, 1984,11: 47-60.2 pe wainwright, h -c xing, gr ward, et al.

15、water maze performance is unaffected in artificially reared rats fed diets supplemented with arachidonic acid and docosahexaenoic acid the journal of nutrition, 1999, 129 ( 5 ) :1079-108&3徐淑云，卞如濂，陈修.药理实验方法学，第2版北京：人民 卫生出版社，1991, 349-356.4杨会宣，王文学，柯金水，等.碱性老胺比色法测定全血ach临 床检验杂志，1995, 13: 125-126.5 che

16、hade j, kim j, pinnas jl, et al. malondialdehyde binding of rat cerebral proteins is reduced in experimental hypothyroidism brain res, 1999, 829 ( 1-2 ) : 201-2036 sinha ak,pickard mr, kim kd,et al.perturbation of thyroid hormone homeostasis in the adult and brain function. acta med austriaca,1994,

17、21 ( 2 ) : 35-43.7 lee pr,brady d,koenig ji. thyroid hormone regulation ofn-methy1-d-aspartic acid receptor subunit mrna expression in adult brain. j neuroendocrinol? 2003,15 ( 1 ) :87-92.8 hefti f, hartikka j, bolger mb. effect of thyroid hormoneanalogs on the activity of choline acetyltransferase in cultures of dissociated septalcellsbrainres, 1986, 375: 413-416.9 rastogi rb, hrdina pd, singhal rl. aterations of brain acetylcholine metabolism during neonatal hyperthyroidism. brain res, 1977, 123: 188-192.10 sarkar pk,ray ak involvement o