不同抗精神病药物对MK-801诱导精神分裂症大鼠认知功能、学习记忆能力和糖脂代谢的影响

徐晓津，房茂胜，缪 楹，黎维勇

精神分裂症是一种异质性精神障碍，在世界范围内患病率约为0.4%，临床主要表现为三大类，一为妄想、幻觉、思维障碍等阳性症状，二为乏力、自暴自弃、社交退缩、思维贫乏等阴性症状，三为认知功能障碍[1]。研究表明，精神分裂症患者并发代谢综合征的风险增加[2]，可能与遗传因素、抗精神病药物的不良反应及不健康的饮食、生活方式相关[3]。目前，精神分裂症的病理机制还未完全明确，抗精神病药物作用有效率和作用时间不理想，且部分药物易产生神经和代谢方面的不良反应[4]。氯氮平、利培酮、齐拉西酮是第二代抗精神病药物，较第一代药物阻断5-羟色胺(5-HT)受体2A(5-HT2A)的能力更强，锥体外系不良反应发生率也较低，但存在代谢方面不良反应[5]。阿立哌唑属于第三代抗精神病药物，为多巴胺D2受体部分激动剂，与其他抗精神病药物比较耐受性更好。研究表明，与氯氮平、利培酮和奥氮平等药物相比，阿立哌唑可降低患者体质量、血糖和胆固醇水平[6]。本研究通过建立地卓西平(MK-801)诱导的精神分裂症大鼠模型，探究不同抗精神病药物对其认知功能、学习记忆、糖脂代谢的影响，探讨药物的安全性。

1 材料与方法

1.1实验动物 SPF级SD雄性大鼠36只，6～7周龄，体质量226～250 g，购于北京维通利华实验动物技术有限公司，许可证号：SCXK(京)2016-0006。大鼠饲养于20～24 ℃，湿度40%～60%环境，所有实验动物操作均经动物伦理委员会批准。

1.2主要药品、仪器与试剂 氯氮平片(上海上药信谊药厂有限公司，国药准字H31021152)，利培酮片(常州四药制药有限公司，国药准字H20051731)，阿立哌唑片(浙江大冢制药有限公司，国药准字H20061304)，盐酸齐拉西酮胶囊(江苏恩华药业股份有限公司，国药准字H20061142)，MK-801(美国Sigma Aldrich公司)；便携式血糖仪及配套试纸(美国罗氏公司)，全自动生化分析仪BS-200(深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司)，糖化血红蛋白(HbA1c)检测仪(Bio-Rad公司)，大鼠载脂蛋白A-1(ApoA-1)、载脂蛋白B(ApoB)、胰岛素ELISA试剂盒(上海酶研生物科技有限公司)。

1.3方法

1.3.1动物分组、模型建立和药物干预：将36只大鼠随机分为空白对照组、模型组、氯氮平组、利培酮组、阿立哌唑组和齐拉西酮组，每组6只。适应性喂养1周后，除空白对照组外，其余大鼠均按照文献[7]方法复制精神分裂症模型，腹腔注射MK-801溶液(0.2 mg/kg)，空白对照组腹腔注射等量生理盐水，1/d，持续14 d，禁食12 h检测空腹血糖，并剪尾取血进行生化指标检测，取血后消毒包扎伤口。第15天开始行为学观察评估大鼠认知功能和学习记忆能力。行为学实验结束后开始药物干预，氯氮平组、利培酮组、阿立哌唑组和齐拉西酮组分别予以相应药物灌胃，剂量分别为5、0.05、3、10 mg/kg，空白对照组和模型组大鼠予以等体积生理盐水灌胃，1/d，持续28 d后再次进行行为学观察。

1.3.2Morris水迷宫实验：按照文献[8]方法，将圆形水池等分为4个象限，在目标象限中放置隐藏圆形平台。将大鼠随机放置于一个象限，60 s内大鼠找到并爬上平台的时间计为逃跑潜伏期，若60 s内未找到平台，则逃跑潜伏期为60 s。大鼠找到平台后可于平台上停留20～30 s，然后放回笼具中休息20～30 s后重复实验。测试结束2 h后撤去水池中平台，将大鼠放入水池，记录并计算60 s内大鼠在目标象限停留时间比例。

1.3.3旷场实验：按照文献[8]方法，将大鼠放入旷场实验观察箱内，利用ethovision软件分析5 min内大鼠的运动轨迹，记录大鼠移动距离、移动速度和后肢站立次数。

1.3.4Y迷宫实验：按照文献[9]方法，关闭Y迷宫新异臂，将大鼠放入Y迷宫中自由探索10 min，再放回笼子休息2 h后，打开所有臂，重新将大鼠放入Y迷宫自由探索，记录5 min内大鼠进入新异臂次数、时间。

1.3.5生化指标检测：药物干预后行为学观察结束后，所有大鼠禁食12 h，检测空腹血糖，0.3%戊巴比妥钠麻醉后取腹主动脉血，采用全自动生化分析仪检测空腹血糖(FPG)、超敏C反应蛋白(hs-CRP)、三酰甘油(TG)、总胆固醇(TC)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)，HbA1c检测仪检测HbA1c水平。

1.3.6胰岛素及血清ApoA-1、ApoB水平：按试剂盒说明书要求，在96孔板中加入准备好的样品和标准品，37 ℃反应30 min，洗板5次，加入酶标试剂，37 ℃反应30 min，洗板5次，加入显色液，37 ℃显色10 min，加入终止液，酶标仪读取OD450值并计算。

2 结果

2.1不同抗精神病药物对MK-801诱导精神分裂症大鼠认知功能的影响 治疗前，与空白对照组比较，其余各组大鼠5 min内移动距离、移动速度和后肢站立次数均升高(P<0.05)；治疗后，与同组治疗前和模型组比较，氯氮平组、利培酮组、阿立哌唑组、齐拉西酮组5 min内移动距离、移动速度和后肢站立次数均降低(P<0.05)。见表1。

表1 不同抗精神病药物对MK-801诱导精神分裂症大鼠认知功能的影响

2.2不同抗精神病药物对MK-801诱导精神分裂症大鼠学习记忆能力的影响

2.2.1水迷宫实验结果：与空白对照组治疗前比较，其余各组大鼠逃跑潜伏期延长，目标象限停留时间比例降低(P<0.05)。治疗后，与空白对照组比较，模型组大鼠逃跑潜伏期延长，目标象限停留时间比例降低(P<0.05)。治疗后，与同组治疗前和模型组比较，氯氮平组、利培酮组、阿立哌唑组、齐拉西酮组大鼠逃跑潜伏期缩短，目标象限停留时间比例升高(P<0.05)。见表2。

表2 不同抗精神病药物对MK-801诱导精神分裂症大鼠水迷宫指标的影响

2.2.2Y迷宫实验结果：与空白对照组治疗前比较，其余各组大鼠中进入新异臂次数减少，在新异臂停留时间缩短(P<0.05)；治疗后，与空白对照组比较，模型组大鼠上述指标降低(P<0.05)。治疗后，与同组治疗前和模型组比较，氯氮平组、利培酮组、阿立哌唑组、齐拉西酮组进入新异臂次数增加，在新异臂停留时间延长(P<0.05)。见表3。

表3 不同抗精神病药物对MK-801诱导精神分裂症大鼠Y迷宫指标影响

2.3不同抗精神病药物对MK-801诱导精神分裂症大鼠糖脂代谢的影响 与同组治疗前比较，氯氮平组、利培酮组血清FPG、HbA1c、hs-CRP、TG、TC、LDL-C水平升高，空腹胰岛素(FINS)、HDL-C水平降低(P<0.05)；与模型组治疗后比较，氯氮平组、利培酮组FPG、HbA1c、hs-CRP、TG、TC、LDL-C水平升高，FINS、HDL-C水平降低(P<0.05)；治疗后氯氮平组、利培酮组与阿立哌唑组、齐拉西酮组治疗后FINS、FPG、HbA1c、hs-CRP、TG、TC、HDL-C、LDL-C比较差异均有统计学意义(P<0.05)。见表4、5。

表4 不同抗精神病药物对MK-801诱导精神分裂症大鼠糖代谢影响

3 讨论

MK-801是一种非竞争性N-甲基-D-天冬氨酸受体拮抗剂，通过拮抗N-甲基-D-天冬氨酸受体，阻碍神经递质传递，也可使海马神经元突触生长异常[10]。MK-801可诱导啮齿类动物产生多动和刻板行为，与精神分裂症的阳性症状一致[11]，因此常用于建立精神分裂症动物模型。本研究行为学实验结果显示，大鼠在5 min内移动距离、移动速度和后肢站立次数、逃跑潜伏期均增加，而在目标象限停留时间比例、进入新异臂次数、在新异臂停留时间均减少，提示大鼠处于焦虑、恐惧等兴奋状态，表明MK-801可损伤大鼠认知功能和学习记忆能力，模型复制成功。

普遍认为精神分裂症的阳性症状是由中脑边缘多巴胺能通路激活多巴胺D2受体引起的，而阴性症状可能与中皮层多巴胺能通路中多巴胺D1受体活性降低有关。大多数目前可用的抗精神病药物的作用机制为阻断中枢神经系统中的多巴胺受体。第二代抗精神病药物如氯氮平、利培酮、齐拉西酮等，是精神分裂症的一线治疗药物，通过与更广泛的受体结合发挥作用，包括多巴胺受体、5-HT受体、毒蕈碱受体[12]。除了多巴胺D2受体占用率降低之外，第二代抗精神病药物对5-HT2A受体的拮抗或反向激动作用使发生锥体外系不良反应风险降低，改善了患者阴性症状和药物耐受性。阿立哌唑属于第三代药物，为多巴胺D2受体部分激动剂，临床效果良好。本研究发现氯氮平、利培酮、阿立哌唑、齐拉西酮对MK-801诱导的精神分裂症大鼠的行为学异常均有明显改善，与孔令光等[13]和朱虹等[14]的研究结果一致，表明四种药物均可有效改善MK-801诱导精神分裂症大鼠的认知功能和学习记忆能力。

表5 不同抗精神病药物对MK-801诱导精神分裂症大鼠脂代谢影响

精神疾病患者死亡原因中，约60%是由于并发症，而其中主要的并发症是心血管疾病[15]。许多抗精神病药物，尤其是第二代抗精神病药物可导致患者出现体质量增加、腹部肥胖、糖脂代谢异常及胰岛素抵抗[16]。氯氮平是少数对难治性精神分裂症有治疗作用的药物，但因不良反应常在治疗中与其他药物联合使用。利培酮通过对5-HT2A受体和多巴胺D2受体进行拮抗进而发挥治疗作用，但是用药过程中会引起体质量增加、代谢紊乱等不良反应[17-19]。阿立哌唑通过对多巴胺D2受体的机制进行阻断，可有效缓解精神分裂症阳性症状，且无明显不良反应[20-24]。齐拉西酮是对精神分裂症多个靶点均具有再摄取抑制作用的非典型抗精神病药物，不良反应报道较少[25]。本研究结果显示，氯氮平和利培酮可提高血清FPG、HbA1c、hs-CRP、TG、TC、LDL-C水平，降低FINS、HDL-C水平，而阿立哌唑、齐拉西酮组上述指标变化不明显，与马德和李丽[26]、白延欣等[27]研究结果类似，表明氯氮平和利培酮影响MK-801诱导的精神分裂症大鼠糖脂代谢。研究认为，第二代抗精神病药物可通过作用于基因、炎性因子、神经递质、内分泌等多方面增加患者肥胖风险[28]，也有研究认为抗精神病药物受体结合谱与代谢失调有关，如5-HT受体，但目前抗精神病药物对代谢参数影响的机制尚无定论。

综上所述，氯氮平、利培酮、阿立哌唑、齐拉西酮均可改善MK-801诱导精神分裂症大鼠的认知功能和学习记忆能力，但氯氮平、利培酮会对大鼠糖脂代谢产生不良影响。本研究的不足之处在于未对抗精神病药物的作用机制及影响糖脂代谢的机制进行分析，未来将开展进一步研究，以指导临床实践。