急性酒精中毒大鼠学习记忆能力与脑组织钙离子含量的关系研究

王蓉 张丽凤 潘誉 赵红方 邵苏苏 李哲正 宋双飞 郭大帅 黄俊杰

【摘要】 目的：探讨急性酒精中毒后大鼠的学习记忆能力与脑组织中钙离子含量的关系。方法：选用40只SD大鼠，分为对照组、低剂量组、中剂量组和高剂量组4组，对照组大鼠灌生理盐水，高、中、低剂量组分别按16、13、10 ml/kg的剂量用红星二锅头一次性灌胃作为实验组，每组灌胃1 h后，采用Morris水迷宫实验，对大鼠进行学习记忆能力测试;大鼠学习记忆能力测试结束后断头取出脑组织，用化学比色法测定脑组织中Ca2+含量。结果：低、中、高剂量组的大鼠Morris水迷宫实验潜伏期均大于对照组，且差异有统计学意义（P<0.05），站台穿越次数小于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）;低、中、高劑量组的大鼠钙离子含量均低于对照组，且差异有统计学意义（P<0.05）。结论：急性酒精中毒可能通过降低脑组织中钙离子含量，进而影响大鼠学习与记忆能力，这可能是酒精中毒致大鼠认知能力障碍的机制之一。

【关键词】 急性酒精中毒 学习记忆能力 钙离子 Morris水迷宫实验 大鼠

[Abstract] Objective： To investigate the relationship between learning and memory ability and the content of calcium ions in brain tissue of rats after acute alcoholism. Method： A total of 40 SD rats were selected and divided into the control group， low dose group， medium dose group and high dose group. Rats in the control group were given normal saline by gavage， high， medium and low dose group， respectively， according to 16 ml/kg， 13 ml/kg， 10 ml/kg dose of Hongxingerguotou disposable lavage was used as experimental group， each group of gavage after 1 h， Morris water maze test was used to test the learning and memory ability of rats. After the test of learning and memory ability in rats， the brain tissue was taken out by decapitation， and the content of Ca2+ in the brain tissue was determined by chemical colorimetry. Result： The incubation period of Morris water maze experiment in rats in the low， medium and high dose groups was larger than that in the control group， and the difference was statistically significant （P<0.05）. The number of platform crossing was less than the control group， and the difference was statistically significant （P<0.05）. The contents of calcium ions in the low， medium and high dose groups were lower than that in the control group， and the difference was statistically significant （P<0.05）. Conclusion： Acute alcoholism may affect the learning and memory ability of rats by reducing the content of calcium ions in brain tissue， which may be one of the mechanisms of cognitive impairment in rats caused by alcoholism.

[Key words] Acute alcoholism Learning and memory ability Calcium ion Morris water maze experiment Rat

First-authors address： Youjiang Medical University for Nationalities， Baise 533000， China

急性酒精中毒是由于短时间内饮酒过量，摄入过量的酒精进入体内，而酒精脂溶性高，易通过血脑屏障进而引起神经精神症状为主的疾病[1]。酒精中毒引起的神经功能性障碍，主要是由于过量酒精蓄积中枢引起中枢神经系统的器质性损害，使得患者出现脑功能障碍并影响其记忆能力。酒精对人体的损害主要是通过直接毒性作用和间接影响所致。急性酒精中毒导致学习能力功能减退、认知障碍[2]。急性酒中毒患者主要表现为冲动行为、易激惹、判断力及社交功能受损;如果中毒较深，可致呼吸、心跳抑制，甚至生命危险[3]。虽然目前学界关于急性酒精中毒的研究取得不少成果，但急性酒精中毒大鼠学习记忆能力与脑组织钙离子含量的关系的资料少见，国内学者对这一问题的学理分析和实证分析的研究多将其杂糅在其他研究内容中。本文中急性酒精中毒大鼠模型的建立分别以高、中、低剂量酒精灌胃，对照组采用生理盐水灌胃，以检测行为学实验、脑组织钙离子含量变化作为评价指标，旨在探讨酒精中毒状态下脑组织中钙离子的含量变化，以及急性酒精中毒学习记忆能力改变与脑组织钙离子含量的关系。

1 材料与方法

1.1 动物分组和实验方法

健康的SD大鼠40只，雌雄各半，体重200～250 g，由右江民族医学院实验动物中心提供，分为对照组、低剂量组、中剂量组和高剂量组4组，每组10只大鼠。大鼠禁食12 h后，对照组用生理盐水灌胃，灌胃剂量为13 ml/kg，高、中、低剂量组以56°北京红星二锅头按16、13、10 ml/kg的剂量一次性灌胃方式制作大鼠急性酒精中毒模型。各组灌胃1 h后，观察大鼠一般情况的变化。

1.2 Morris水迷宫

各组大鼠在灌胃1 h后进行学习和记忆行为能力检测，检测采用Morris水迷宫法进行。每次实验开始时，先让动物在平台上停留5～10 s，然后将动物从其中一个区域面朝池壁放入水池中，由于动物的求生本能，动物将在水池内游泳寻找隐藏在水面下的平台。规定时间内每次训练直至大鼠站台，找到平台后允许动物在平台上滞留5～10 s。如果动物未在规定时间内找到平台，则实验者帮助其找到平台并在平台上滞留10～30 s。每天训练2次，实验连续训练2 d，第3天Morris水迷宫实验撤除水下平台，动物统一一个入水点，面朝池壁入水，在规定时间内记录动物第一次穿越原平台所用的时间即潜伏期和跨越原平台次数[4-5]。

1.3 Ca2+含量

用化学比色法测定脑组织中Ca2+含量，大鼠学习记忆能力测试结束后断头取出脑组织，准确称量左侧大脑皮层脑组织1 g，按组织重量体积比为1∶9加预冷的生理盐水制备成10%脑组织匀浆液，4 ℃ 3 000 r/min离心10 min，取上清液于-80 ℃冰箱保存备用。按试剂盒说明书测定脑组织Ca2+含量。

1.4 统计学处理

实验数据采用SPSS 17.0进行统计分析，以（x±s）表示，组间比较采用单因素方差分析比较，两组间比较采用LSD法，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 大鼠一般情况的观察

大鼠灌酒后一般观察，除对照组外，各试验组动物灌酒后均相继出现不同程度的醉酒状态，表现为步态不稳、动作迟缓、翻正反射消失、昏睡等症状，提示急性酒精中毒模型构建成功。各组灌胃1 h后，观察大鼠一般情况的变化，发现对照组和低剂量组的大鼠相对较柔顺;中剂量组的大鼠早期攻击性较强，晚期动作迟缓、笨拙;高剂量组的大鼠行为改变更加明显，早期攻击性很强，晚期翻正反射消失、动作迟缓、笨拙且步态不稳。

2.2 急性酒精中毒大鼠学习记忆能力的影响

低、中、高剂量组的大鼠Morris水迷宫实验潜伏期均大于对照组，且差异有统计学意义（F=2.87，P<0.05），Morris水迷宫实验站台穿越次数小于对照组，差异有统计学意义（F=3.65，P<0.05），实验组随着酒精灌胃剂量的增加，大鼠的潜伏期延长，站台穿越次数减少（表1）。经过2 d的航行试验训练，对照组大鼠游泳轨迹简单，航行路程短，随着酒精中毒程度加深，大鼠航行轨迹复杂，搜索站台航行路程长。且在航行试验结束后撤除水下站台，在一定时间内低、中、高剂量组大鼠在目标象限内探索轨迹较对照组少，且空间探索方向较对照组混乱，见图1、图2。

2.3 急性酒精中毒脑组织钙离子含量的影响

低、中、高剂量组的大鼠脑组织钙离子含量均小于对照组，且差异具有统计学意义（P<0.05），随着酒精灌胃剂量的增加，急性酒精中毒大鼠脑组织中钙含量逐渐减少，见表2。

3 讨论

随着社会经济快速发展，人民生活压力增大及人口老龄化加速，心、脑疾病的发病率呈上升趋势，心脏病、脑血管病等成为人类主要死亡原因。这些致死性疾病与吸烟、酗酒等行为方式有关。酗酒及酒精中毒可导致学习能力功能减退、认知障碍，但其机制还没有明确。酒精中毒导致学习记忆能力衰减与脑组织钙离子含量的定性含量变化关系也尚未有报道。有研究表明，酒精在体内的代谢作用大部分是通过酒精脱氢酶系统代谢的，其中乙醛脱氢酶是限速酶，酒精是亲脂性的小分子化合物，能迅速通过血脑屏障作用于脑组织，且与神经细胞膜有较高的亲和力，通过作用于膜上的某些酶类和受体影响细胞的功能，进而引起学习、记忆、认知、判断等一系列神经行为功能的改变[6-8]。Morris水迷宫实验结果表明，在低、中、高剂量组中，随着酒精灌胃剂量的增加，急性酒精中毒的大鼠Morris水迷宫实验潜伏期相对延长，站台穿越次数较对照组减少，说明酒精中毒可降低大鼠学习记忆功能，与文献[9]报道一致。

实验表明，低，中，高剂量组中，随着酒精灌胃剂量的增加，急性酒精中毒大鼠脑组织中钙含量减少。相关资料显示，Ca2+参与神经细胞突触传递、递质释放、细胞构建和生长、酶系统的激活和突触可塑性改变等过程。资料表明，Ca2+超载破坏了Na+-K+-ATP酶活性，增加了膜对其他离子的通透性，使脑组织中电解质平衡紊乱更加严重，导致渗透压升高，产生细胞毒性脑水肿;脑缺血时，脑血管平滑肌、内皮细胞均有明显的Ca2+内流增加，神经元钙超载时，导致神经元细胞出现毒性损伤[10-11]，急性酒精中毒大鼠可通过影响脑组织中钙离子的含量从而影响大鼠的学习记忆功能，急性酒精中毒的大鼠中的脑组织钙离子含量降低，学习记忆能力减弱。

本研究表明：急性酒精中毒后大鼠的学习和记忆能力发生改变且急性酒精中毒后大鼠的脑组织钙离子含量的浓度也发生变化。急性酒精中毒的大鼠Morris水迷宫实验潜伏期延长，站台穿越次数减少;随着酒精摄入量增高，急性酒精中毒大鼠脑组织中钙离子含量也随之减少，与文献[12]报道一致。并且本研究进一步证实了急性酒精中毒可减弱大鼠学习记忆功能。

综上所述，Ca2+参与神经细胞突触传递、递质释放、细胞构建、生长和突触可塑性改变等过程，与学习记忆能力密切相关。急性酒精中毒可能是通过降低脑组织中钙离子的含量，进而影响大鼠学习记忆能力，这可能是酒精中毒致大鼠认知能力障碍的机制之一，其具体机制有待进一步研究和探讨。

参考文献

[1]杜煜，梁静，刘丽娟，等.纳美芬和甲硫氨酸B1治疗急性重度酒精中毒的疗效观察[J].中国冶金工业医学杂志，2016，33（3）：373.

[2]王晶華.酒精中毒的中枢神经表现[J].世界最新医学信息文摘，2017，17（54）：162，164.

[3]邓钧，刘伊琳.29例急性酒中毒患者会诊的临床分析[J/OL].临床医药文献电子杂志，2019，6（9）：61-63.

[4]张久祥，王峤，武婷，等.Orexin对急性酒精中毒昏迷大鼠的促醒作用[J].中华神经外科疾病研究杂志，2018，17（6）：504-507.

[5]武海霞，吴志刚，刘红彬，等.Morris水迷宫实验在空间学习记忆研究中的应用[J].神经药理学报，2014，4（5）：30-32.

[6]杜爱林，张越，姚良雪，等.丁苯酞对急性酒精中毒小鼠海马γ网络振荡的保护作用[J].中国老年学杂志，2019，39（5）：1139-1143.

[7]穆博.急诊科治疗急性酒精中毒的临床分析[J].世界最新医学信息文摘，2018，18（84）：64.

[8]耿志强，许玉萍.急诊内科治疗急性酒精中毒患者的临床研究[C].基层医疗机构从业人员科技论文写作培训会议.2016.

[9]田海文，刘斌，李艳春，等.急性酒精中毒合并中度创伤性脑损伤对大鼠海马NOS2表达和学习记忆的影响[J].现代生物医学进展，2017，17（3）：438-442.

[10]潘艳芳，方艳，应小平.Exendin-4对淀粉样β蛋白所致大鼠学习记忆和海马神经元胞内钙离子的影响[J].中西医结合心脑血管病杂志，2017，15（15）：1834-1837.

[11]周菲惠，李智高，王进昆，等.百日咳毒素减轻脑缺血后神经元钙内流的实验研究[J].国际神经病学神经外科学杂志，2018，45（4）：360-365.

[12]林丰，李思齐，袁勇，等.急性酒精中毒与颅脑损伤患者病情相关性分析[J].昆明医学院学报，2011，32（7）：75-78，82.

（收稿日期：2019-09-23） （本文编辑：何玉勤）