1精氨酸加压素(AVP)与生长抑素(SS)
精氨酸加压素(arginine vasopressin,AVP)又名血管加压素、抗利尿激素,为9个氨基酸组成的多肽(Gys-Tyr-Ile-Gln-Asu-Cys-Pro-Lys-Gly-NHz)。Pierce等(1956)最早由脑组织垂体后叶分离和提纯,产生AVP的神经元为下丘脑视上核和室旁核的大细胞,还有视交叉上核的小细胞以及终板的血管器、松果体、连合下器的细胞。众所周知,AVP除具有激素多方面的生理功能,如心血管功能的调节,参与体温调节,维持昼夜节律等作用外,还是学习和记忆的调节器,并能有理智地加工信息,巩固记忆和形成条件反射等。
生长抑素(Somatostatin SS)为14氨基肽,Brazeau等(1973)首先从羊的下丘脑提取液中分离出来,因其具有抑制生长激素(GH)释放作用而得名。SS广泛存在于机体,特别是中枢神经系统,其含量在大脑皮质、海马、基底节和丘脑下部最高。SS除有抑制GH分泌的作用外,还能抑制促甲状腺素(TSH)、胰高血糖素和胰岛素分泌,并有抑制乙酰胆碱、去甲肾上腺素和5-羟色胺等多种神经递质释放的作用,所以SS在机体神经内分泌平衡中起着复杂的调节作用。SS在神经系统的广泛分布,是起一种神经递质或神经调节剂的作用,且参与学习和记忆过程。
2AVP与缺血性脑损伤的病理改变
目前,AVP与缺血性脑血管病的关系尚不十分清楚,有关脑缺血后AVP变化的实验研究结果也不尽一致,对于其发生机制尚未完全明了,但以往的研究已经表明,AVP参与了缺血性脑损伤、脑水肿和脑血管痉挛的病理生理过程〔1〕。
Srensen等〔2〕首先发现急性缺血性中风患者脑脊液(CSF)中AVP含量明显增高,且与病情轻重和梗塞面积大小有关,但CSF和血浆中AVP的含量并无相关性。刘新峰等〔3〕报道,蒙古沙土鼠脑缺血时大脑皮层和丘脑下部AVP含量明显增高,由中枢给予大鼠AVP,可增加其脑组织中的水含量,给大鼠侧脑室内注射AVP抗血清后,缺血性皮层水肿明显减轻,表明AVP可促进脑水肿的发生和发展。另外,徐忠信等〔4〕的实验也表明,脑缺血再灌注后丘脑下部AVP含量明显增高,大鼠脑皮质水含量也明显增加,两者呈显著的正相关,提示AVP也参与了脑缺血再灌注损伤这一病理生理过程。
还有的研究表明,急性脑血管痉挛患者CSF中AVP升高〔5〕。Delgado等〔1〕的动物实验证实,CSF中增多的AVP可能参与急性脑血管痉挛的发生,而对迟发性脑血管痉挛没有作用,AVP受体拮抗剂可阻止急性脑血管痉挛的发生、发展。
AVP在缺血性脑水肿的发生和发展的调节中起着重要作用,但AVP加重脑水肿的机理目前尚不清楚。多数学者认为与以下因素有关:(1)AVP抑制神经细胞膜Na+-K+-ATP酶活性,使细胞内钠、水潴留而加重脑水肿〔6〕;(2)AVP可激活脑毛细血管腺苷酸环化酶系统,加重脑水肿〔7〕。脑缺血时AVP代谢的改变,对神经机能的影响可能与脑水肿有关。与此同时,AVP还可能促进兴奋性氨基酸(EAA)的释放和传递〔8〕,过多的EAA会产生神经毒性,加重缺血性脑损伤。AVP促进磷脂酰肌醇(PI)的代谢〔9〕,产生三磷酸肌醇(IP3)。正常供氧情况下促进PI的转化有助于维持细胞的兴奋性和信息的传递。在缺血缺氧的病理情况下,IP3产生过多则会使细胞内储存的Ca2+从内质网中大量释放到细胞质内,造成细胞损伤。同时,PI还可激活磷脂酶C,产生花生四烯酸,进一步代谢产生自由基,从而加重缺血性细胞的损伤。
以上资料表明,在脑缺血急性期内AVP增多,参与了脑水肿等病理过程。但个别实验〔10〕提示脑缺血急性期AVP没有明显变化,随后AVP逐渐降低。脑缺血后AVP降低的原因可能与这些脑区遭受缺血性损伤,细胞变性、坏死、脱落,AVP投射纤维破坏等有关。另外,还可能与酶的活性增高有关,因为AVP没有重摄取机制,主要是酶降解失活,脑缺血可使氧肽酶(aminopetidaes)活性增高,增加了AVP的降解率,因此AVP含量降低。
在急性脑缺血早期AVP升高推测可能是由于应激反应,使机体大量释放所致。随着时间延长,由于机体的自控调节使AVP释放减少,同时因脑缺血后神经细胞变性、坏死、脱落,AVP投射纤维被破坏等导致后来AVP含量降低。因此慢性脑缺血脑内AVP降低与急性期AVP增多并不矛盾。
3AVP与脑缺血后学习、记忆障碍
作出一个特定的激素参与记忆的结论必须满足以下几个条件:(1)训练能引起激素的释放,训练后短时间内注射该激素时,能引起对记忆的最大效应;(2)外源性注射激素的效应有赖于内源性激素的水平;(3)改变激素的释放或激活激素受体等措施能影响记忆的保持;(4)干扰激素释放所引起的效应可被注射激素所减弱〔11〕。
AVP在下丘脑合成,并通过垂体后叶从脑内释放到血液和脑脊液中去。De Wied(1965)发现,切除垂体后叶的大鼠不能保持条件性回避反应,但用后叶粗提取物处理后,大鼠能迅速恢复正常,其条件性回避反应保留时间延长,这说明后叶粗提取物中含有影响长时记忆的肽类物质。此后,De Wied用大鼠跳杆回避试验证明,在垂体后叶对长时记忆起作用的肽主要是AVP。大量研究结果表明,AVP能调节记忆的生理过程,主要是影响巩固和回忆过程。近期的研究也证明了AVP具有增强记忆,减少遗忘的作用。
陈双双等〔12〕对一日龄小鸡的记忆保持及其与脑内加压素(AVP)含量的相关研究表明,在正常生理情况下,AVP参与记忆过程的调制,并可能在这一过程中有一定的耗竭或合成减少,如适时得以补充,则对记忆的巩固和再现起易化作用。但外加超生理量的AVP却未能提高学习能力。
林玲等〔13〕的实验表明,脱甘氨酰胺精氨酸加压素(DGAVP)具有易化记忆巩固过程的作用,能防止蛋白质合成抑制茴香霉素(ANI)对记忆的破坏作用,并从突触体水平证明DGAVP能非常明显地改善ANI抑制海马突触体对3H-亮氨酸的摄取作用。有研究发现AVP通过对边缘系统功能的调节易化记忆巩固过程。
体外神经培养的实验发现,AVP可显著降低神经细胞内脂褐素的积累,有延缓培养神经细胞老化的作用〔14〕。近年来研究发现,AVP参与海马学习记忆过程的作用与AVP对海马儿茶酚胺(CA)的代谢和海马突触参数的可塑性调节有关。如切断蓝斑投射至海马的CA-能纤维,AVP加强记忆的作用就消失。给侧脑室注射AVP,可使小鼠海马CA3兴奋型突触(GrayⅠ型)的突触后膜致密物质增厚,突触间隙变窄,突触界面的曲率变小,这种变化与刺激大鼠海马CA3区产生长时程增强效应(LTP)引起的突触形成改变一致〔15〕。可见AVP的变化能为脑认知功能障碍提供可靠的神经生物化学依据。
贾健民等〔10〕实验发现,在脑缺血后学习记忆障碍大鼠的不同脑区,如海马、纹状体、颞叶、丘脑和一些皮质,AVP水平显著降低。因为海马是一个积极参与记忆形成并是加压素受体密度最高的脑结构,所以海马AVP含量降低在脑缺血后学习记忆障碍的发生上可能起决定性作用。目前亦有关于AVP应用于临床治疗并改善痴呆病人的症状和增进记忆力的报道。
对于AVP的促记忆行为效应,国内外都有不少动物实验和一些临床观察结果予以肯定,对其作用机制也有不少研究和推测,有人认为AVP对记忆的效应可能是由外周作用介导的,它通过对外周血压、心率等的调节,影响与记忆有关的行为反应。有的研究则证明它是中枢的作用并可能和儿茶酚胺能系统有关。AVP是一种多功能激素,对脑缺血后学习记忆障碍的影响究竟是单一作用,还是综合效应,尚待进一步研究。
4SS与脑缺血后学习记忆障碍
SS是皮层之间进行联系的重要递质,与认知功能有关,可能参与知觉和智能高级神经活动的调节,SS系统和中枢神经胆碱能系统有密切的关系。已有研究证明,SS阳性神经突起和胆碱乙酰转移酶(ChAT)阳性的大型神经元之间形成丰富的神经突触。推测SS系统可能接受胆碱能系统的传入,参与中枢胆碱系统对学习、记忆的调节。
鼠脑皮质(额、颞区)、海马、丘脑、纹状体都是对缺血损伤较敏感的区域。由于缺血,神经细胞变性、坏死、脱失,必然伴随着SS免疫反应阳性细胞的破坏,以及SS投射纤维的损伤。SS和乙酰胆碱一样参与学习和记忆过程,已有很多研究发现痴呆者皮层、基底节、边缘系统中SS含量下降〔16〕。大量的研究证明,SS是一种与学习记忆有关的神经肽,动物学习记忆障碍可能与脑缺血后SS含量下降有关。
李小刚等〔17〕用脑缺血后认知障碍动物模型测定了多个脑区中SS的含量,结<
