氯胺酮聯(lián)用硫酸鎂對小鼠學(xué)習(xí)記憶的影響

張 琰,孫蒙蒙,趙鳳朝*

(1徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院骨科,徐州 221004;2徐州醫(yī)科大學(xué)人體解剖學(xué)教研室;*通訊作者,E-mail:zhjianzh@sina.com)

氯胺酮聯(lián)用硫酸鎂對小鼠學(xué)習(xí)記憶的影響

張 琰1,孫蒙蒙2,趙鳳朝1*

(1徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院骨科,徐州 221004;2徐州醫(yī)科大學(xué)人體解剖學(xué)教研室;*通訊作者,E-mail:zhjianzh@sina.com)

目的 觀察氯胺酮(ketamine)與硫酸鎂(magnesium sulfate)合用對小鼠學(xué)習(xí)記憶的影響。 方法 6周齡昆明小鼠80只,隨機分為氯胺酮組、硫酸鎂組、氯胺酮和硫酸鎂聯(lián)合用藥組和生理鹽水對照組(NS組),每組20只,雌雄各半。生理鹽水注射量為0.1 ml/10 g,硫酸鎂腹腔注射量為15 mg/kg,氯胺酮皮下注射量為50 mg/kg。采用跳臺實驗和避暗實驗觀察藥物對小鼠跳臺潛伏期(step down latency,SDL)、步入潛伏期(step through latency,STL)和錯誤次數(shù)(error times)的影響。 結(jié)果 跳臺實驗用藥第1天,聯(lián)合用藥組錯誤次數(shù)和SDL與氯胺酮組比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義[1.6±1.0vs1.5±0.5,P>0.05;(70±40)svs(72±43)s,P>0.05];氯胺酮組錯誤次數(shù)多于硫酸鎂組(1.5±0.5vs0.8±0.6,P<0.05),氯胺酮組SDL短于硫酸鎂組[(72±43)svs(120±50)s,P<0.05];用藥第2天四組大鼠跳臺實驗錯誤次數(shù)和潛伏期差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。避暗實驗用藥第1天聯(lián)合用藥組錯誤次數(shù)和STL與氯胺酮組相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義[2.8±1.0vs2.6±1.4,P>0.05;(105±102)svs(110±80)s,P>0.05];氯胺酮組錯誤次數(shù)多于硫酸鎂組(2.6±1.4vs1.2±1.5,P<0.05),氯胺酮組潛伏期短于硫酸鎂組[(110±80)svs(214±107)s,P<0.05];用藥第2天四組大鼠避暗實驗錯誤次數(shù)和潛伏期差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。 結(jié)論 氯胺酮注射初期可抑制小鼠學(xué)習(xí)記憶,而硫酸鎂與氯胺酮合用對學(xué)習(xí)記憶的影響無協(xié)同作用。

硫酸鎂; 氯胺酮; 跳臺實驗; 學(xué)習(xí)記憶; 小鼠

全麻藥物可造成患者意識缺失,但患者有可能出現(xiàn)術(shù)中知曉(awareness)和術(shù)后回憶(recall)等情況。全麻后發(fā)生術(shù)中知曉的患者中,有相當(dāng)數(shù)量可發(fā)展為創(chuàng)傷后應(yīng)急癥候群(post-traumatic stress disorder,PTSD),且有的患者癥狀會進(jìn)一步發(fā)展,出現(xiàn)焦慮、易怒、失眠、頻繁多夢、抑郁以及瀕死感。有的患者對醫(yī)生和醫(yī)院產(chǎn)生恐懼,或在夢中再度出現(xiàn)這類不愉快的記憶,并且隨著病程的延續(xù),癥狀越來越重。氯胺酮(ketamine)作為靜脈全麻藥也具有一定遺忘作用[1]。硫酸鎂可因給藥途徑不同而產(chǎn)生不同的藥理作用。口服給藥有瀉下和利膽作用,外用可消炎去腫,注射給藥則產(chǎn)生全身作用。Mg2+參與多種酶活性的調(diào)節(jié),影響神經(jīng)肌肉傳遞和肌肉應(yīng)激性維持。注射硫酸鎂能抑制中樞及外周神經(jīng)系統(tǒng),具有松弛骨骼肌、心肌、血管平滑肌和降壓作用[2]。兩者鎮(zhèn)痛麻醉的特點一直備受關(guān)注[3]。

KMS靜脈復(fù)合麻醉方法的出現(xiàn)為臨床患者帶來了福音,它具有麻醉安全、起效快、蘇醒過程平順、價格低廉等優(yōu)點,可廣泛用于多種疾病多年齡段的手術(shù)麻醉。二者聯(lián)合使用優(yōu)點頗多[4,5],但能否加強對記憶的抑制作用,防止術(shù)中知曉尚沒有此類報道。本研究觀察硫酸鎂和氯胺酮合用對小鼠學(xué)習(xí)記憶的影響,為臨床用藥提供實驗依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 實驗動物

6周齡昆明小鼠雌雄各40只,清潔級,體質(zhì)量17-22 g,由徐州醫(yī)科大學(xué)實驗動物中心提供,動物倫理委員會批準(zhǔn)編號:SCXK(SU)2010-0003。實驗前2 d小鼠熟悉環(huán)境,自由飲食、攝水。按分層隨機區(qū)組設(shè)計分組,分為：氯胺酮組(K組)、硫酸鎂組(M組)、聯(lián)用組(KM組)和生理鹽水對照組(NS組)，每組20只。各組雌雄比例、平均體質(zhì)量和智力水平基本相同,每日8:00-12:00進(jìn)行實驗。

1.2 實驗藥品和主要儀器

硫酸鎂注射液(揚州中寶制藥有限公司，批號:H32024806),氯胺酮注射液(江蘇恒瑞醫(yī)藥股份有限公司,批號:H32022820),均用生理鹽水稀釋。YLS-3T型跳臺,安徽省淮北正華生物儀器設(shè)備有限公司研制,用不透明深灰色塑料分隔成5室,每室120 mm×120 mm×80 mm,電柵電壓100 V,電流0.05-2.0 mA。每間室右后角置一絕緣平臺(高4.5 cm)作為動物回避電擊的安全臺。XH-500型小鼠避暗儀,安徽省淮北正華生物儀器設(shè)備有限公司研制,實驗室裝置分為明暗兩室,兩室之間有一直徑3 cm大小的圓洞,兩室底部均鋪以銅柵,暗室接電。

1.3 跳臺實驗

正式實驗前先將小鼠放入反應(yīng)箱內(nèi)適應(yīng)3 min,通以0.25 mA電流電擊,記錄小鼠跳下的次數(shù),作為學(xué)習(xí)的錯誤次數(shù)。以此結(jié)果作為基礎(chǔ)成績。間隔24 h,M組以15 mg/kg硫酸鎂腹腔注射,休息10 min重新測試。K組以50 mg/kg氯胺酮皮下注射,間隔10 min重新測試。KM組以15 mg/kg硫酸鎂腹腔注射,以50 mg/kg氯胺酮皮下注射,間隔10 min重新測試。生理鹽水注射容積為0.1 ml/10 g。記錄小鼠第1次跳下平臺的時間作為跳臺潛伏期,3 min內(nèi)的跳下平臺的次數(shù)為記憶錯誤次數(shù)。測試時若小鼠停留在平臺上超過3 min,其潛伏期以180 s記。仔細(xì)記錄各小鼠用藥第1，2天跳下潛伏期和錯誤次數(shù)。比較不同組間小鼠記憶成績的差異。

1.4 避暗實驗

訓(xùn)練時先將小鼠放入反應(yīng)箱中適應(yīng)3 min,然后暗室底部銅柵通以40 V、50 Hz交流電,將小鼠背對洞口放入眀室,小鼠進(jìn)入暗室即受電擊,取出小鼠。訓(xùn)練時潛伏期大于180 s者棄去不用。間隔24 h將小鼠再次放入明室,M組以15 mg/kg硫酸鎂腹腔注射,休息10 min重新測試。K組以50 mg/kg氯胺酮皮下注射,間隔10 min重新測試。KM組以15 mg/kg硫酸鎂腹腔注射,以50 mg/kg氯胺酮皮下注射,間隔10 min重新測試。記錄第1次進(jìn)入暗室的時間,即潛伏期和5 min內(nèi)進(jìn)入暗室的次數(shù)。如果5 min內(nèi)小鼠未進(jìn)入暗室,錯誤次數(shù)記為0,潛伏期記為300 s。仔細(xì)記錄各小鼠用藥第1，2天跳下潛伏期和跳下平臺次數(shù)。比較不同組間小鼠記憶成績的差異。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 跳臺實驗結(jié)果

用藥前各組小鼠的錯誤次數(shù)和潛伏期均相似,基礎(chǔ)成績差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。用藥第1天,聯(lián)合用藥組錯誤次數(shù)和SDL與氯胺酮組比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義[1.6±1.0vs1.5±0.5,P>0.05;(70±40)svs(72±43)s,P>0.05];氯胺酮組錯誤次數(shù)多于硫酸鎂組,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(1.5±0.5vs0.8±0.6,P<0.05);氯胺酮組跳臺潛伏期短于硫酸鎂組且差異有統(tǒng)計學(xué)意義[(72±43)svs(120±50)s,P<0.05];用藥第2天四組大鼠跳臺實驗錯誤次數(shù)和潛伏期差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05,見表1)。

組別基礎(chǔ)成績用藥第1天用藥第2天錯誤次數(shù)SDL(s)錯誤次數(shù)SDL(s)錯誤次數(shù)SDL(s)NS組 0.6±0.2129±1200.4±0.290±130.4±0.2120±40氯胺酮組 0.9±0.5124±541.5±0.5*#72±43*#0.5±0.6116±50聯(lián)合用藥組0.7±0.9130±501.6±1.0*#70±40*#1.1±0.590±30硫酸鎂組 0.5±0.5126±530.8±0.6120±500.9±0.7125±50

與M組比較,*P<0.05;與NS組比較,#P<0.05

2.2 避暗實驗結(jié)果

用藥前各組小鼠基礎(chǔ)成績(錯誤次數(shù)和步入潛伏期)差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。避暗實驗用藥第1天聯(lián)合用藥組錯誤次數(shù)和STL與氯胺酮組相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義[2.8±1.0vs2.6±1.4,P>0.05;(105±102)svs(110±80)s,P>0.05];氯胺酮組錯誤次數(shù)多于硫酸鎂組,兩組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(2.6±1.4vs1.2±1.5,P<0.05);氯胺酮組潛伏期短于硫酸鎂組,且差異有統(tǒng)計學(xué)意義[(110±80)svs(214±107)s,P<0.05];用藥第2天四組大鼠避暗實驗錯誤次數(shù)和步入潛伏期差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05,見表2)。

3 討論

研究表明全麻藥均會導(dǎo)致不同程度的、臨床特征性的認(rèn)知功能障礙[6],但是麻藥導(dǎo)致認(rèn)知功能障礙的作用機制尚未得到全面而確切的闡明。因此,研究麻醉藥物對學(xué)習(xí)記憶及認(rèn)知功能障礙發(fā)生的原因有重要意義。

組別基礎(chǔ)成績用藥第1天用藥第2天錯誤次數(shù)STL(s)錯誤次數(shù)STL(s)錯誤次數(shù)STL(s)NS組 1.0±0.2160±450.4±0.5180±1260.8±0.2160±89氯胺酮組 1.2±1.2177±1062.6±1.4*#110±80*#1.7±1.1126±117聯(lián)合用藥組1.2±1.2112±592.8±1.0*#105±102*#2.5±1.2159±120硫酸鎂組 1.6±0.8220±901.2±1.5214±1071.8±1.2154±80

與M組比較,*P<0.05;與NS組比較,#P<0.05

學(xué)習(xí)記憶是一個十分復(fù)雜的神經(jīng)活動過程,無法直接觀察到,對腦內(nèi)記憶過程的研究只能從人類或動物學(xué)習(xí)或執(zhí)行某項任務(wù)后間隔一定時間,測量它們的操作成績或反應(yīng)時間,其中跳臺實驗和避暗實驗是研究動物記憶能力的常用方法[7]。本實驗前按基礎(chǔ)成績分層區(qū)組,確保實驗的可靠性。結(jié)果表明,用藥當(dāng)天,跳臺法和避暗法測氯胺酮和硫酸鎂聯(lián)用組錯誤次數(shù)多于硫酸鎂組,氯胺酮和硫酸鎂聯(lián)用組潛伏期短于硫酸鎂組,表明氯胺酮致遺忘作用強于硫酸鎂;同理,氯胺酮和硫酸鎂聯(lián)用組與氯胺酮組潛伏期和錯誤次數(shù)相似,表明硫酸鎂聯(lián)用氯胺酮并沒有增強氯胺酮早期對小鼠的致遺忘作用,且實驗用藥第2天氯胺酮的影響已消除,可能是藥物經(jīng)過5個半衰期以后藥效消失。因此不會造成持久性的學(xué)習(xí)記憶障礙,這進(jìn)一步表明二藥聯(lián)用組成復(fù)合麻醉的合理性。

靜脈麻醉藥氯胺酮目前廣泛應(yīng)用于臨床,是NMDA受體的非競爭性拮抗劑[8],通過阻斷NMDA受體抑制學(xué)習(xí)記憶能力;它是一種快速起效的麻醉藥物,其低劑量即可抑制M膽堿受體從而產(chǎn)生遺忘作用[9,10]。因此,氯胺酮可通過多種機制引起學(xué)習(xí)記憶功能障礙[11]。李恒華等[12]在孕后期對實驗動物使用硫酸鎂發(fā)現(xiàn)對實驗動物子代的學(xué)習(xí)記憶能力無明顯影響。對放射性腦損傷大鼠來說,早期使用硫酸鎂可以有效地保護(hù)腦損傷,明顯改善放射性腦損傷大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力[13]。

綜上所述,硫酸鎂聯(lián)用氯胺酮能使麻醉過程更平順,血流動力學(xué)更趨于平穩(wěn),且不會增強氯胺酮注射初期對小鼠學(xué)習(xí)記憶的影響。二藥聯(lián)用能增強麻醉作用,減少麻醉用藥劑量,從而保證臨床用藥的安全性。

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Effect of combination of ketamine and magnesium sulfate on learning and memory in mice

ZHANG Yan1,SUN Mengmeng2,ZHAO Fengchao1*

(1DepartmentofOrthopaedics,AffiliatedHospitalofXuzhouMedicalUniversity,Xuzhou221004,China;2DepartmentofHumanAnatomy,XuzhouMedicalUniversity;*Correspondingauthor,E-mail:zhjianzh@sina.com)

ObjectiveTo investigate the effect of ketamine combined with magnesium sulfate on learning and memory in mice.MethodsEighty KM mice aged six weeks were divided into four groups(n=20 in each group): ketamine group, magnesium sulfate group, ketamine and magnesium sulfate group, normal saline control group(NS group). The mice were treated by intraperitoneal injection of normal saline(0.1 ml/10 g) or magnesium sulfate(15 mg/kg) and subcutaneous injection of ketamine(50 mg/kg), respectively. The error times and step down latency(SDL) in step down test, and error times and step through latency(STL) in step through test were observed and recorded.ResultsIn step down test, the error times and SDL showed no statistically significant difference at the day of injection between ketamine and magnesium sulfate group and ketamine group [1.6±1.0vs1.5±0.5,P>0.05;(70±40)svs(72±43)s,P>0.05]. The error times in ketamine group was more than that of magnesium sulfate group (1.5±0.5vs0.8±0.6,P<0.05). SDL in ketamine group was lower than that in magnesium sulfate group[(72±43)svs(120±50)s,P<0.05]. At the second day after injection, the error times and SDL of all mice had no difference(P>0.05). In step through test, the error times and STL in ketamine and magnesium sulfate group at the day of injection showed no statistically significant difference compared with ketamine group[2.8±1.0vs2.6±1.4,P>0.05;(105±102)svs(110±80)s,P>0.05]. The error times in ketamine group was more than that in magnesium sulfate group (2.6±1.4vs1.2±1.5,P<0.05). STL in ketamine group was lower than that in magnesium sulfate group [(110±80)svs(214±107)s,P<0.05]. At the second day after injection, the error times and STL of all mice showed no difference(P>0.05).ConclusionKetamine can depress the learning and memory at the early stage, but ketamine and magnesium sulfate has no synergic inhibition effect on learning and memory in mice.

magnesium sulfate; ketamine; step down test; learning and memory; mice

國家自然科學(xué)基金面上項目(81672184);江蘇省普通高校研究生創(chuàng)新計劃項目(KYLX15-1474)

張琰,男,1988-11生,碩士,E-mail:446580462@163.com

2017-04-21

R614

A

1007-6611(2017)08-0787-04

10.13753/j.issn.1007-6611.2017.08.007