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1、 东南大学毕业论文报告 题 目_纳米氧化铝对小鼠学习记忆能力的影响_ 公共卫生_ _院（系） _ 预防医学 _专业学 号_42105229_学生姓名_马岳_指导教师_李晓波_起止日期 2009年4月1日至6月6日 设计地点 东南大学公共卫生学院 纳米氧化铝对小鼠学习记忆能力的影响学生：马岳 学号：42105229 指导老师：李晓波摘要：目的 观察纳米氧化铝（Al2O3）对小鼠学习记忆能力的影响。方法 将25只小鼠随机分为5组，即第一组：蒸馏水对照组；第二组：纳米Al2O3低剂量组（5mgkg）；第三组：纳米Al2O3高剂量组（50 mgkg）；第四组：氯化铝低剂量组（5mgkg）；第五组：氯化
2、铝高剂量组（50 mgkg）。每两天腹腔注射一次，15天后用Morris水迷宫方法测定小鼠的定位航行和空间探索能力。分别用于测量大鼠对水迷宫学习和记忆的获取能力以及对平台空间位置记忆的保持能力。通过比较四个剂量组与蒸馏水对照组间各项数据的差异有无显著性，分析纳米Al2O3 是否对小鼠的学习记忆能力有影响。结果 氯化铝高剂量组在给药3次后死亡， 在定位航行实验3天中，蒸馏水对照组、纳米Al2O3低、高剂量组及氯化铝低剂量组平均潜伏期分别为：（32.943.76）s，(36.486.53)s， (48.314.16)s， (37.457.12)s。 纳米Al2O3高剂量组平均潜伏期明显长于对照组,
3、差异有显著性（P0.05）。结论 纳米Al2O3对小鼠学习记忆能力存在影响。关键词：纳米氧化铝；氯化铝；学习记忆；小鼠Effects of nanoparticle alumina oxide on learning and memory in miceMA Yue Student ID:42105229 Supervised by professor LI Xiao-boAbstract: Objective To observe the effects of nanoparticle alumina oxide on learning and memory in mice. Methods
4、 25 mouserandomly divided into 5 groups, group one: control group; group two: low nano- Al2O3 ( 5mgkg) ; group three: high nano- Al2O3( 50mgkg); group four: low AlCl3( 5mgkg); group five: high AlCl3( 50 mgkg). Each group was treated by intraperitioneal injection once two days. Fifteen days latter, t
5、he parnameters of place navigation test and spatial probe test in mouse with Morris watter maze were analyzed. Results The escape latency of control group, low and high-dose nano- Al2O3 groups, low-dose AlCl3 groups, are 32.943.76s, 36.486.53 s, 48.314.16 s, 37.457.12 s. The high nano- Al2O3 group s
6、ignificantly decreasing than control group(P0.05). Conclusion It is suggested that nanoparticle alumina oxide could damage the ability of learning and memory in mice.Key words: Nano-Al2O3; Learning and memory; Mice1.材料与方法：1.1材料雄性小鼠共30只，体质量2030g，购自扬州大学比较医学中心；纳米Al2O3粉，粒径30nm （Degusa, 德国）；其他试剂均为市售分析纯，购
7、自南京晚晴化玻仪器有限公司。动物行为学分析系统Ethovision X5.1（Noduls, 荷兰）。1.2方法1.2.1动物饲养及给药方法 将30只实验小鼠置于昼夜节律光照下，自由进食、饮水、控制室温于2025。小鼠适应环境24小时后进行实验。经行为学筛选按90%区间去除两端极值，筛选后取25只，随机分为5组，每组5只，即第一组：蒸馏水对照组；第二组：纳米Al2O3低剂量组（5mgkg）；第三组：高剂量组（50 mgkg）；第四组：氯化铝低剂量组（5mgkg）；第五组：氯化铝高剂量组（50mgkg）（以上所有浓度均以Al3+的浓度计算）。纳米Al2O3粉末用蒸馏水制成悬液(使用前超声分散)，
8、所有试剂隔日腹腔注射一次，共30天。1.2.2行为学筛选 （1）定位航行实验：Morris水迷宫主要由两部分组成，即内含平台的圆形水池和记录装置。水池用铝合金制成，直径120cm，高50cm，在水池边缘，等距离一次标有东（E）、南(S)、西（W）、北(N)4个方向，据此将水池分为4个象限。平台直径5cm，高25cm，水加至高过平台高度约1cm，为避免小鼠直接看到平台，在水中加入墨汁，室温保持在（251），每天换水。记录装置包括摄像机1。测试内容包括定位航行实验和空间探索实验，测试及记录使用Ethovision X5.1软件。测试前，让小鼠自由游泳1d以熟悉环境。测试平台置于WN象限，小鼠分别从
9、ES（一）、WS（二）、EN（三）3个象限的固定位置面对池壁放入水池，记录该小鼠找到平台所用的时间（逃避潜伏期）。超过1min未找到平台的，潜伏期记录为60s，连续测试5d。用于测量大鼠对水迷宫学习和记忆的获取能力2。（2）空间探索实验：第5天，撤去平台游泳60s，记录装置记录小鼠的游泳路线。在整个测试过程中，水池周围参照物包括实验者本身位置不变，主要比较各组游速及在目标象限游程的百分。用于测量大鼠学会寻找平台后，对平台空间位置记忆的保持能力。21.2.3.统计学分析 逃避潜伏期比较、空间探索实验各指标的分析均采用重复测量的方差分析。采用SPSS 17.0对数据分析3。 结果.一般毒性第五组小
10、鼠，即氯化铝高剂量组（50mgkg），给药三次后死亡4只，尸解发现有腹水约0.3ml，深褐色，肝脏、小肠等内脏粘连明显，注射部位肌肉坏死。腹水细胞显微镜下细胞计数，浓度为7107/ml，细胞形态如图1所示。图1 小鼠腹水细胞 （A：100，B：400）.定位航行实验比较行为学筛选试验连续进行5天，第一天训练时，小鼠最初多延水迷宫桶壁游泳，经一段时间后游向水迷宫中间进行探索（图2A、B）；第五天训练结束时，大部分小鼠可以在短时间找到平台 （图2 C、D）描述各组小鼠在不同象限潜伏期的均值及标准差，重复测量方差分析显示：纳米Al2O3高剂量组、氯化铝低剂量组与蒸馏水对照组间差异有显著性（P0.05
11、）。见表1。图2 定位航行试验（A、B：第一天训练，C、D：第五天训练）表1 各组小鼠在不同象限的潜伏期比较（xs）组别第一象限第二象限第三象限对照组30.05015.48733.8413.74928.58612.481纳米Al2O3低剂量组28.89115.04540.319.03040.7121.588*纳米Al2O3高剂量组43.0014.908*43.72111.5107*45.32114.0965*氯化铝低剂量组35.20015.676540.4612.14242.11420.762*注：与对照组比较，*P0.05）。而总游程和游速这两项指标比较，纳米Al2O3高剂量组与对照组相比差
12、异有显著性（P0.05）。见表2。表2 各组小鼠在不同象限的潜伏期比较（xs）组别总游程（cm）游速（cm/s）穿越第四象限的次数目标象限占总游程的百分比（%）对照组1475.2136.5725.944.625.4271.03525.853.47纳米Al2O3低剂量组1477.41173.2824.763.516.5401.80722.322.68纳米Al2O3高剂量组1185.2142.61*21.843.44*4.6320.52923.333.49氯化铝低剂量组1375.96133.5524.994.026.4781.35628.501.76注：与对照组比较，*P0.05，n=5各组小鼠在
13、目标象限占总游程的百分比无显著性差异。图3所示为小鼠在水迷宫中的运动轨迹。图3 空间探索试验运动轨迹 （A：较理想的，B：实际较多的）3.讨论： 纳米材料是近年来开发出的新型材料，由于具有特殊的理化性质在生产领域中得到非常广泛的应用。随着纳米材料应用领域的不断扩大，其对机体的影响也逐渐成为人们的关注焦点4。铝是一种对人体有害的元素，可在脑中蓄积，干扰脑细胞活动，破坏神经元结构，形成神经纤维缠结，导致中枢神经系统障碍。动物实验也证实铝中毒可引起不同程度的学习记忆障碍5 。铝的过量接触和蓄积可能是致老年痴呆、透析性脑病、关岛肌萎缩性侧索硬化综合症等神经退行性病变的原因之一6 。 以往对铝毒性的研究
14、结果均是对三价铝离子的研究，而缺少对氧化态铝的毒性研究7。故本课题以小鼠为研究对象，对纳米氧化铝（Al2O3）的神经毒性进行初步研究，探讨纳米Al2O3对大鼠学习记忆能力的影响。在本实验中，纳米Al2O3 高剂量组的平均潜伏期明显长于蒸馏水对照组,差异有显著性。且在Morris水迷宫中小鼠游泳的平均速度蒸馏水对照组明显快于纳米Al2O3 高剂量组。试验中氯化铝（50mg/kg组）小鼠染毒一周后即死亡，而纳米氧化铝（50mg/kg）组小鼠未表现出明显的急性毒性作用，表明氯化铝的急性毒性较纳米氧化铝更为明显。纳米氧化铝和氯化铝低剂量组（5mg/kg）小鼠均未观察到明显的急性毒性，且行为学实验结果与
15、对照组相比无统计学差异，可能与染毒时间为2周，实验期限较短有关。同样，在空间探索实验中，小鼠在第四象限的潜伏期、穿越第四象限的次数与其他象限相比无统计学差异。本实验研究表明，纳米Al2O3的急性毒性低于氯化铝，但能够对小鼠学习记忆能力产生影响，其对小鼠大脑功能的影响可能与纳米材料粒径较小，容易通过血脑屏障有关8，具体作用途径仍需进一步研究9。参考文献：1 王小玲,原福胜,张志红,白剑英,赵五红,梁瑞峰.甲醛吸入对小鼠学习记忆能力的影响J.环境与健康杂志,2005,5:400-402.2 诸秉根,云虹杰,杨明,等.认知经验使小鼠在Porsolt游泳测试中较少针扎的人更多游泳J.同济大学学报（医学
16、版）,2005,4:26-27. 3 邱宏,金国琴,金如峰,等.水迷宫重复测量数据的方差分析及在SPSS中的实现J.中西医结合学报,2007,5:101-104.4 梁友信,陈自强.行为神经毒理学方法的回顾与展望J.中华劳动卫生职业病杂志,1999,17（2）:66-68. 5 任振华,唐敏,李光武.铝神经毒性的小鼠行为学研究M.立体定向和功能性神经外科杂志,2005,18（5）:287-288.6 元凤丽.铝接触与神经毒性作用研究进展J.防医学杂志,2001,17:442-444.7 徐志伟,敖海清,严灿,等.逍遥撒对慢性心理应激大鼠空间学习记忆能力的影响J.中国行为科学,2004,13:484-486.8 杨聘,董克礼,曾望远.益智健脑颗粒对快速老化鼠SAMP8学习记忆的改善作用J.中国行为医学科学,2005,14:601-603.9 Kevin L.Dreher.Health and Environmental Impact of Nanotechnology:Toxicogical Assessment of Manufactured NanoparticlesM.TOXICOLOGICAL SCINCSE,2004,77:3-5.