红、蓝单色LED光源对小鼠学习记忆能力的影响

张晓梅, 姚亮, 常晓丹

(1. 河北省保定市第二中心医院凌云分院 儿科, 河北 保定, 072761;2. 河北省保定市妇幼保健院 普儿科, 河北 保定, 071000;3. 河北省保定市第二中心医院 新生儿科, 河北 保定, 072750)

红、蓝单色LED光源对小鼠学习记忆能力的影响

张晓梅1, 姚亮2, 常晓丹3

(1. 河北省保定市第二中心医院凌云分院 儿科, 河北 保定, 072761;2. 河北省保定市妇幼保健院 普儿科, 河北 保定, 071000;3. 河北省保定市第二中心医院 新生儿科, 河北 保定, 072750)

目的 探讨红、蓝单色LED光源对小鼠学习记忆能力的影响。方法 将50只小鼠分成5组，每组10只，分别为空白对照组、红光照射5 min组、红光照射10 min组、蓝光照射5 min组、蓝光照射10 min组。对照组不照射，其他4组则每日照射2次。9周后进行跳台试验来评价其学习和记忆能力。检测小鼠脑组织，观察一氧化氮(NO)、一氧化氮合酶(NOS)、乙酰胆碱酯酶(AchE)变化。结果 5 min错误次数中以空白对照组最高，空白对照组和其他4组比较，差异均有统计学意义(P<0.01)。3 min错误次数中以空白对照组最高，空白对照组和其他4组比较，差异均有统计学意义(P<0.01)。空白对照组NO、NOS水平均显著低于蓝光组和红光组，而AchE则显著高于蓝光组和红光组(P<0.05)。结论 蓝、红光均能提高小鼠记忆学习能力，但红光照射5 min对小鼠学习能力提高更显著。

蓝光; 红光; LED光源; 小鼠; 学习记忆能力

研究[1]证实，红光能产生酶促反应，促使线粒体过氧化氢酶、超氧化物歧化酶等活性提高，促使细胞新陈代谢增快，且有白细胞吞噬作用。蓝光则能抑制体内松果体褪黑素分泌，能改善视觉，降低体内胆红素。两种光源均是临床上儿科常见的物理治疗方法。本研究探讨不同单色LED光源对小鼠学习记忆能力的影响，现报告如下。

1 材料与方法

1.1 动物

将50只小鼠分成5组，每组10只，分别为空白对照组、红光照射5 min组、红光照射10 min组、蓝光照射5 min组、蓝光照射10 min组。均为雄性，平均体质量为(150±20)g, 由山东滨州医学院实验动物中心提供，合格证编号为SDBZ(沪)2012-0123, 均正常饮食，均在24℃下喂养，光照和黑暗交替进行饲养，饲养2 d以适应试验环境。

1.2 药品和试剂

LED均由佛山水之影科技有限公司提供，一氧化氮(NO)、一氧化氮合酶(NOS)、乙酰胆碱酯酶(AchE)等试剂盒均购自南京建设生物科技有限公司提供，批号为20100406、20120408、20120104。

1.3 主要仪器

紫外分光光度计、生理压力传感器、DT-2000跳台试验仪(由四川泰神科技有限公司提供)。

1.4 模型制备

观察每组小鼠形态有无异常，每日观察小鼠活动、饮食、哺乳等情况。空白对照组仅正常喂养，红光照射5 min组、红光照射10 min组、蓝光照射5 min组、蓝光照射10 min组均照射相对应LED光源，并持续每组对应时间。9周后进行跳台试验，观察在学习和记忆能力变化情况。跳台试验过程为将小鼠放入跳台仪中适应3 min, 跳台仪通电，电压为30 mV, 小鼠受电刺激后其正常是跳上安全岛避免伤害，训练5 min。记录每组小鼠5 min内跳台受电击次数，即5 min错误刺激，以此作为学习成绩。24 h后重复跳台试验，记录3 min错误次数，作为记忆成绩。

末次试验后将小鼠脱臼处死，取脑，用生理盐水冲洗脑中残血，拭干，秤取脑组织，剪碎后置于超声波中匀浆液汇总，加入9倍预冷生理盐水溶液中，取10%水相组织匀浆待检。用硝酸还原酶法检测NO浓度，用比色法检测NOS浓度，用比色法检测AchE浓度，操作均按照试验盒说明书进行。

1.5 统计学处理

应用SPSS15.0统计软件进行统计学处理。计量资料结果采用均数±标准差表示，两组样本对应数据采用独立样本t检验，计数资料采用χ2检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 各组小鼠跳台试验学习能力比较

5 min错误次数中以空白对照组最高，其次为蓝光5 min、10 min组，红光组5 min、10 min最低。空白对照组和其他4组比较，差异有统计学意义(P<0.01)。蓝光5 min组较红光5 min组的5 min错误次数高，差异有统计学意义(P<0.05); 蓝光照射10 min组较红光5 min组的5 min错误次数高，差异有统计学意义(P<0.05); 红光照射5 min组较红光照射10 min组的5 min错误次数低，差异有统计学意义(P<0.05), 见表1。

表1 各组小鼠跳台试验学习能力比较

与空白对照组比较, **P<0.01;

与红光照射5 min组比较, #P<0.05。

2.2 各组小鼠跳台试验记忆能力比较

3 min错误次数中以空白对照组最高，蓝光组和红光组相近。空白对照组和其他4组比较，差异有统计学意义(P<0.01)，见表2。

表2 各组小鼠跳台试验记忆能力比较

与空白对照组比较, **P<0.01。

2.3 各组小鼠在NO、NOS、AchE指标比较

空白对照组NO、NOS水平均显著低于蓝光组和红光组，而AchE则显著高于蓝光组和红光组(P<0.05); 蓝光5 min组、红光5 min组较蓝光10 min组、红光10 min组NO、NOS低，AchE高，但差异无统计学意义(P>0.05), 见表3。

表3 各组小鼠在NO、NOS、AchE指标比较

与空白对照组比较, *P<0.05。

3 讨 论

光照疗法是临床上常用的一种物理治疗手段，通过发光装置产生不同波长和强度的光线，从而发挥刺激自主神经，调节血液循环和内分泌，调控生理周期等作用，且该方法操作简单，不良反应低[2]。LED作为目前应用最广泛的固体冷光源，具有耗能小，热辐射低，无污染、安全性高，范围广等优势，且能根据需要改变波长和强度。

应用不同单色LED光源照射小鼠后在学习记忆能力上均有不同程度改变，其中在学习能力上红光显著，而在记忆能力上则蓝光和红光相近，红光照射5 min略有优势。分析原因为红光能提高线粒体活性，促进细胞新陈代谢，提高机体免疫力，有助于组织修复，且能增加红细胞数目，能提高机体耐力和抗疲劳能力[3]。结合相关报道[4-7], 有学习记忆能力改变，其作用机制可能和以下方面有关：①光照后有促进神经回路作用，加速大脑发育过程，特别是海马内神经细胞发育，能影响AchE、ChAT等活性，从而提高学习记忆能力; ②LED红光能促进神经胶质元纤维酸性蛋白分泌，能加快神经细胞增殖、分化和迁移; ③光吸收后能产生高效率的光化学生物反应即酶促反应，能被线粒体吸收，促进多种酶活性，增加糖原和蛋白质合成，促进细胞新陈代谢，提高脑细胞增殖作用，故能改善学习和记忆能力; ④蓝光能通过改变胆红素在体内代谢途径，降低体内未结合胆红素浓度，能保证脑组织正常发育，能提高和未结合胆红素吸收光线后通过氧化异构化产生胆绿色，经胆汁和尿液排出。

NO是一个高度化学活性气体分子，中枢神经系统中NO能调节血流量，参与学习记忆。AchE是进行和维持高级神经系统功能重要介质，是促进学习记忆递质。研究[8-13]称，中枢胆碱能递质系统和学习记忆关系密切, NOS是一氧化氮合成的限速酶，是参与调节NO生成重要环节。结果显示，蓝光和红光照射后能促进NO、NOS水平提高，降低AchE活性，故在促进小鼠学习记忆上有明显作用。

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Effects of red and blue monochromatic LED light sources on learning and memory ability of mice

ZHANG Xiaomei1, YAO Liang2, CHANG Xiaodan3

(1.DepartmentofPediatrics,LingyunBranchofBaodingSecondCentralHospital,Baoding,Hebei, 072761; 2.DepartmentofGeneralPediatrics,BaodingMaternalandChildHealthCareHospital,Baoding,Hebei, 071000; 3.DepartmentofNeonatology,BaodingSecondCentralHospital,Baoding,Hebei, 072750)

Objective To explore the effects of red and blue monochromatic LED light sources on the learning and memory ability of mice. Methods Fifty mice were divided into blank control group, red light irradiation for 5 min group, red light irradiation for 10 min group, blue light irradiation for 5 min group, Blue light irradiation for 10 min group, 10 mice in each group. The control group was not irradiated, and the other four groups were irradiated 2 times per day. After 9 weeks, jump table test was used to evaluate the learning and memory ability of mice. Nitric oxide (NO), nitric oxide synthase (NOS) and acetylcholinesterase (AchE) changes were observed in brain tissue of mice. Results In the test for mistakes within 5 min, the blank control group was the highest, and there were significant differences between the blank control group and the other four groups (P<0.01). In the test for mistakes within 3 min, the blank control group was the highest, and there were significant differences between the blank control group and the other four groups (P<0.01). In the blank control group, the NO and NOS levels were significantly lower than those in the red light group and blue light group, and the AchE was significantly higher than the red light group and blue light group (P<0.01). Conclusion Both blue and red light can improve the learning and memory ability of mice, but red light irradiation for 5 minutes is more effective in improving the learning ability of mice.

blue light; red light; LED light source; mice; learning and memory ability

2016-11-05

河北省保定市卫生局课题项目(14ZF076)

R 454.2

A

1672-2353(2017)01-028-03

10.7619/jcmp.201701008