Mục tiêu nghiên cứu của bài viết nhằm đánh giá tác dụng của scopolamine đến khả năng học tập và trí nhớ không gian chuột nhắt thông qua bài tập mê lộ nước (Morris water maze). Đối tượng và phương pháp: chuột nhắt trắng, giống đực, khỏe mạnh.
Trang 1ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG CỦA SCOPOLAMINE LÊN KHẢ NĂNG
HỌC TẬP VÀ TRÍ NHỚ KHÔNG GIAN CỦA CHUỘT NHẮT
QUA BÀI TẬP MÊ LỘ NƯỚC
Cấn Văn Mão*; Đinh Quốc Bảo*
TÓM TẮT
Mục tiêu: đánh giá tác dụng của scopolamine đến khả năng học tập và trí nhớ không gian
chuột nhắt thông qua bài tập mê lộ nước (Morris water maze) Đối tượng và phương pháp:
chuột nhắt trắng, giống đực, khỏe mạnh, 10 - 12 tuần tuổi được chia ngẫu nhiên thành 3 nhóm:
uống NaCl 0,9% và tiêm scopolamine: scop 0.5 (0,5 mg/kg), scop 1.0 (1 mg/kg), scop 1.5 (1,5 mg/kg)
và nhóm chứng (uống và tiêm NaCl 0,9%) Kết quả: ở bài tập mê lộ nước, scopolamine liều 0,5;
1 và 1,5 mg/kg/ngày làm tăng thời gian và quãng đường tìm thấy bến đỗ ở chuột thí nghiệm so
với chuột chứng (từ ngày 1 đến ngày 7), đồng thời giảm thời gian chuột bơi trong góc phần tư
trước đây có đặt bến đỗ (ngày 8) Kết luận: kết quả nghiên cứu này có thể dùng làm tiền đề cho
các nghiên cứu về thuốc, phương pháp cải thiện trí nhớ trên động vật thực nghiệm
* Từ khóa: Scopolamine; Bài tập mê lộ nước; Trí nhớ; Học tập
Investigate Effects of Scopolamine on Learning Ability and Spatial
Memory in Mice by Using Morris Water Maze Test
Summary
Objectives: To assess the effect of scopolamine on learning ability and spatial memory in
mice in Morris water maze Subjects and methods: 80 male, healthy mice (10 - 12 weeks of
age) were randomly divided into 3 scopolamine groups (0.5, 1.0 and 1.5 mg/kg scopolamine,
respectively, i.p) and the control group (saline, i.p) Results: In Morris water maze, scopolamine
(dose of 0.5 mg; 1 mg and especially 1.5 mg/kg/day, i.p) increased escape latencies and
swimming distance in scopolamine-treated group compared to controls (from 1 st to 7 th day),
while reducing the swimming time within the platform quadrant (day 8) Conclusion: These
results can apply for medical researches on memory improvement in experimental animals
* Key words: Scopolamine; Morris water maze; Memory; Learning
ĐẶT VẤN ĐỀ
Suy giảm trí nhớ khá phổ biến ở người
cao tuổi, khoảng 50 - 60% tổng số
trường hợp với người > 65 tuổi bị bệnh
Alzheimer [6], do đó nhiều nghiên nhằm
tìm ra các hợp chất có khả năng điều trị
hoặc hỗ trợ căn bệnh này Hiện nay,
nhiều mô hình gây tổn thương trí nhớ
kiểu trong bệnh Alzheimer trên động vật thực nghiệm theo các cơ chế khác nhau như sử dụng hóa chất, gây tổn thương các vùng não, biến đổi gen [1]
Scopolamine, chất đối kháng thụ thể acetylcholine, được cho là làm suy giảm quá trình nhận thức, học tập, đặc biệt là nhận thức và trí nhớ không gian [7]
* Học viện Quân y
Người phản hồi (Corresponding): Cấn Văn Mão (canvanmao2011@gmail.com)
Ngày nhận bài: 30/09/2016; Ngày phản biện đánh giá bài báo: 10/11/2016
Ngày bài báo được đăng: 21/11/2016
Trang 2Sử dụng scopolamine gây suy giảm trí
nhớ là một trong những mô hình được áp
dụng cho thử nghiệm các thuốc cải thiện
trí nhớ theo cơ chế kháng enzym
acetylcholinesterase [3, 9] So với những
mô hình khác, mô hình này có ưu điểm là
dễ thực hiện (tiêm scopolamine vào phúc
mạc), tỷ lệ và khả năng sống sót của chuột
cao Bài tập mê lộ nước được Richard G
Morris mô tả năm 1981 [8] để đánh giá về
học tập, trí nhớ không gian và trí nhớ dài
hạn trên động vật, do một số đặc điểm như:
không cần huấn luyện trước, có độ tin cậy
cao khi thay đổi cấu hình của dụng cụ, quy
trình thí nghiệm và có thể thực hiện trên
nhiều loài (chuột, khỉ…)
Chính vì vậy, chúng tôi thực hiện đề tài
này nhằm: Đánh giá ảnh hưởng của
scopolamine đến khả năng học tập và trí nhớ không gian của chuột nhắt trắng thông qua bài tập mê lộ nước
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
1 Đối tượng nghiên cứu
Chuột nhắt trắng, giống đực, khỏe mạnh, 10 - 12 tuần tuổi, trọng lượng 25 -
30 g do Ban Cung cấp Động vật Thí nghiệm, Học viện Quân y cung cấp Chuột được chăm sóc và nuôi trong phòng thoáng mát, ăn uống đầy đủ, chu
kỳ sáng tối duy trì 12/12 giờ
Chia 80 chuột thành 4 nhóm: scop 0.5, scop 1.0, scop 1.5 và nhóm chứng (mỗi nhóm 20 chuột)
2 Phương tiện và hóa chất
* Phương tiện:
- Buồng thực nghiệm được quây bằng vải đen có kích thước 150 x 150 x 150 cm để cách ly với môi trường xung quanh, tránh yếu tố gây nhiễu
- Mê lộ nước (Morris water maze): bể nước bằng tôn, hình tròn, sơn đen, đường kính 75 cm, cao 35 cm Bến đỗ: vị trí để chuột có thể dừng chân, đó là một miếng nhựa, có chân đế, cao 28 cm, đường kính 5 cm, đặt tại một vị trí cố định ở trung tâm
một góc phần tư 1 trong bể nước, mặt bến đỗ chìm cách mặt nước 1 cm (hình 1)
Hình 1: Mê lộ nước
* Hóa chất:
- Dung dịch NaCl 0,9% do Euro-Med (Philippine) sản xuất
- Scopolamine: scopolamine hydrobromid trihydrate (Sigma Aldrich)
Bến đỗ
Trang 33 Phương pháp nghiên cứu
* Sử dụng thuốc:
Tiêm vào màng bụng mỗi chuột (30
phút trước khi bắt đầu bài tập, 1 gam cân
nặng tương ứng với thể tích tiêm là 0,01
ml dung dịch)
Bảng 1:
Chuột được sử dụng thuốc cùng một
thời điểm trong ngày, từ ngày 1 đến ngày 7
* Quy trình thực hiện bài tập mê lộ
nước Morris:
Chia động vật làm các nhóm, mỗi chuột
đánh số khác nhau Động vật thả cho bơi
tự do trong bể nước không có bến đỗ để
làm quen trong 60 giây Sau 1 ngày tiến
hành thử nghiệm với từng động vật
- Từ ngày 1 đến ngày 7:
+ Thả chuột vào mê lộ nước tại các
góc ngẫu nhiên từ 1 - 4 đã quy ước, đầu
động vật hướng vào thành mê lộ, ở vị trí
giữa của một góc phần tư Ghi lại khi thả
động vật ở từng góc phần tư
+ Khi động vật tìm thấy bến đỗ, để lại
đó 10 giây Sau đó nhấc động vật ra, đặt
vào hộp đựng khăn thấm nước, cho nghỉ
60 giây, tiếp tục thao tác này với 3 góc
còn lại
+ Thời gian kiểm định 1 lần thả động
vật là 60 giây, hết 60 giây nếu không tìm
thấy bến đỗ thì nhấc động vật lên bến đỗ
10 giây
- Ngày thứ 8:
+ Bỏ bến đỗ, thả chuột vào mê lộ nước trong 120 giây từ góc đối diện với góc đặt bến đỗ trước đây Sau đó nhấc chuột ra
và tiến hành với những chuột tiếp theo
+ Toàn bộ hoạt động của chuột trong bài tập được ghi hình và phân tích tự động bằng phần mềm Any maze (Stoelting, Mỹ)
* Các chỉ số nghiên cứu:
- Thời gian và quãng đường chuột bơi
từ khi thả vào mê lộ đến khi tìm được bến
đỗ (ngày 1 đến ngày 7)
- Thời gian chuột bơi trong góc phần
tư trước đây đặt bến đỗ (ngày 8)
* Xử lý số liệu:
Kết quả nghiên cứu sau khi phân tích được xuất ra dưới dạng file excel Tính toán số liệu giá trị trung bình, độ lệch chuẩn, lập bảng và so sánh thống kê giữa các thông số thu được giữa các nhóm chuột bằng phần mềm SPSS 16.0
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ
BÀN LUẬN
Trong bài tập này, chúng tôi tiến hành qua hai giai đoạn: giai đoạn học tập hình thành trí nhớ (từ ngày 1 đến 7) và giai đoạn gợi lại trí nhớ (ngày thứ 8) Thời gian và quãng đường chuột bơi trong mê
lộ nước từ khi thả đến khi tìm thấy bến đỗ (từ ngày 1 đến 7) là các thông số thể hiện khả năng học tập hình thành trí nhớ của động vật (acquisition memory) Thời gian chuột bơi trong góc phần tư trước đây đặt bến đỗ (ngày thứ 8) là thông số thể hiện khả năng gợi lại trí nhớ đã hình thành trong quá trình học tập
Trang 41 Thời gian tìm thấy bến đỗ
Hình 2: Thời gian chuột bơi đến khi tìm thấy bến đỗ
Kết quả nghiên cứu cho thấy thời gian
tìm được bến đỗ của chuột ở tất cả các
nhóm đều có xu hướng giảm dần từ ngày
1 đến ngày 7 Có sự khác biệt đáng kể về
thời gian chuột bơi khi tìm thấy bến đỗ
theo ngày (phân tích two way ANOVA
repeated) nhận thấy [F (4.152, 74.731) =
30.041, p < 0,001] và theo nhóm
[F (2.651, 47.711) = 23.057, p < 0,001],
nhưng không có tương tác giữa hai yếu
tố này lên sự khác biệt về thời gian chuột
bơi đến khi tìm thấy bến đỗ
So sánh thời gian tìm thấy bến đỗ
(phân tích one way ANOVA) giữa các
nhóm scopolamine với nhóm chứng trong cùng môt ngày thấy: chuột thuộc nhóm scop 0,5 cần nhiều thời gian bơi hơn để tìm thấy bến đỗ so với chuột thuộc nhóm chứng ở ngày 1 và ngày 6 (p < 0,05) Chuột thuộc nhóm scop 1,0 cần nhiều thời gian để tìm thấy bến đỗ hơn so với chuột thuộc nhóm chứng ở ngày 6 và ngày 7 (p(6) < 0,05, p(7) < 0,01) Chỉ số này của nhóm scop 1,5 ở ngày 1 đến 7 dài hơn so với nhóm chứng (p (1) < 0,01, p(2 ÷ 7)
giữa nhóm)
2 Quãng đường tìm thấy bến đỗ
Hình 3: Quãng đường chuột bơi đến khi tìm thấy bến đỗ
Trang 5Kết quả nghiên cứu cho thấy: có sự
khác biệt đáng kể về quãng đường chuột
bơi đến khi tìm thấy bến đỗ theo ngày
(phân tích two way ANOVA repeated)
[F (4.073, 73.306) = 14.769, p < 0,001] và
theo nhóm (cách điều trị) [F (2.734,
49.208) = 13.281, p < 0,001], nhưng
không có tương tác giữa hai yếu tố này
lên sự khác biệt về quãng đường chuột
bơi đến khi tìm thấy bến đỗ
So sánh quãng đường tìm thấy bến đỗ
(phân tích one way ANOVA) giữa các
nhóm scopolamine với nhóm chứng trong
cùng một ngày thấy: chuột thuộc nhóm scop 0,5 có quãng đường bơi đến khi tìm thấy bến đỗ dài hơn so với nhóm chứng
ở các ngày 1, 2 và ngày 6, 7 (p(1 và 2)
< 0,05, p(6 và 7) < 0,01) Chuột thuộc nhóm scop 1,0 có quãng đường bơi đến khi tìm thấy bến đỗ dài hơn so với nhóm chứng
ở các ngày 1, 3, 6, 7 (p(1 và 3) < 0,05, p(6)
< 0,01, p(7) < 0,001) Chỉ số này của nhóm scop 1,5 ở ngày 1, 2 ngày 4 đến 7 dài hơn so với nhóm chứng (p(2) < 0,05, p(1 và 5)
< 0,01, p(4,6 và 7) < 0,001) (p(n): so sánh quãng đường ở ngày n giữa các nhóm)
Hình 4: Hình ảnh đường bơi của chuột ở ngày 1 và 7 theo nhóm
3 Thời gian chuột bơi trong góc phần tư trước đây đặt bến đỗ
Bảng 2: Thời gian (giây) chuột bơi trong góc phần tư 1 ở ngày 8
Chỉ số
Chứng
Scop 0.5
p
Ngày 7
Ngày 1
Trang 6Kết quả nghiên cứu cho thấy: chuột thuộc nhóm chứng có thời gian bơi trong góc
< 0,01) và giá trị này cao hơn so với chuột thuộc nhóm scop 1,5 Chuột thuộc nhóm scop 0,5 và nhóm scop 1,0 có xu hướng giảm dần trong khi thời gian bơi ở các góc còn lại có xu hướng tăng dần Chuột thuộc nhóm scop 1,5 có chỉ số này thấp hơn nhóm chứng và thời gian bơi nhiều nhất của chuột thuộc nhóm này là góc 2 (không phải góc trước đây đặt bến đỗ)
Hình 4: Hình ảnh đường bơi của chuột ở ngày 8 theo nhóm
Nghiên cứu của chúng tôi thấy: ở giai
đoạn học tập và hình thành trí nhớ, chuột
được tiêm scopolamine (liều 0,5 mg/kg,
1 mg/kg và 1,5 mg/kg) cần nhiều thời gian
và quãng đường vận động dài hơn so với
chuột nhóm chứng ở tất cả các ngày
Trong đó, chuột tiêm scopolamin liều
1,5 mg có thời gian và quãng đường bơi
đến khi tìm thấy bến đỗ lớn hơn so với
chuột thuộc các nhóm còn lại Ở giai đoạn gợi lại trí nhớ (ngày thứ 8), chuột ở nhóm chứng có thời gian bơi trong góc phần tư trước đây đặt bến đỗ nhiều hơn
so với chuột được tiêm scopolamine Trong đó, chuột tiêm scopolamin liều 1,5 mg/kg có thời gian bơi trong góc phần
tư trước đây đặt bến đỗ ít so với chuột thuộc các nhóm còn lại
Trang 7Các tác giả như: Manish Kumar Saraf
và CS (2011) khi nghiên cứu về tác dụng
gây suy giảm trí nhớ của scopolamine
trên chuột nhắt trắng bằng bài tập mê lộ
nước, với dải liều 0,1 mg/kg, 0,5 mg/kg
và 1 mg/kg cho thấy với liều 0,5 và
1 mg/kg đã gây tăng thời gian và quãng
đường chuột bơi từ khi thả đến khi tìm
thấy bến đỗ từ ngày 1 đến ngày 6 và làm
giảm đáng kể thời gian chuột bơi trong
góc phần tư (góc đặt bến đỗ trước đây)
ở ngày 7 [14] Liying Zhu và CS (2014),
Jinghua Wang và CS (2014) cũng nhận
thấy scopolamine liều 2 mg/kg gây tăng
thời gian chuột bơi trong mê lộ nước từ
khi thả đến khi tìm đến bến đỗ cũng như
giảm thời gian chuột bơi ở góc phần tư
mà trước đây đặt bến đỗ [2, 5]
Các dữ liệu trên chứng tỏ scopolamine
làm giảm cả hai khả năng học tập hình
thành trí nhớ và gợi lại trí nhớ của động
vật và scopolamine liều 1,5 mg/kg có tác
dụng gây suy giảm trí nhớ mạnh nhất
trong 3 liều thử nghiệm ở thí nghiệm này
KẾT LUẬN
Scopolamine liều 0,5 mg/kg, 1 mg/kg
và rõ nhất là liều 1,5 mg/kg (tiêm phúc
mạc) có tác dụng gây suy giảm trí nhớ
trong bài tập mê lộ nước:
- Giảm khả năng học tập, hình thành trí
nhớ: làm tăng thời gian và quãng đường
chuột bơi trong mê lộ nước từ khi thả đến
khi tìm thấy bến đỗ từ ngày 1 đến ngày 7
- Gây suy giảm khả năng gợi lại trí
nhớ: giảm thời gian chuột bơi trong góc
phần tư trước đây có đặt bến đỗ (ngày 8)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Christian Gilles MD, Stéphane Ertlé MS.
Pharmacological models in Alzheimer’s disease
research Dialogues Clin Neurosci 2000, 2 (3) pp.247-255
2 Etienne Save, Bruno Poucet. The morris water task, The behavior laborattory rat 2005, pp.392-400
3 Hou Q.X, Wu DW, Zhang C.X et al
BushenYizhi formula ameliorates cognition deficits and attenuates oxidative stressrelated neuronal apoptosis in scopolamine induced senescence in mice Int J Mol Med 2014, 34 (2), pp.429-439
4 Jeffrey L, Cummings MD Alzheimer’s disease N Engl J Med 2004, Vol 351, pp.56-67
5 Jinghua Wang etal. Effects of Fructus Akebiae on learning and memory impairment
in a scopolamine - induced animal model of dementia 2014
6 Liying Zhu et al.The effects of Zibu Piyin Recipe components on scopolamine-induced learning and memory impairment in the mouse.Journal of Ethnopharmacology 2014,
15, pp.576-582
7 Saraf MK., Prabhakar S, Khanduja KL et
al Bacopa monniera attenuates scopolamine-induced impairment of spatial memory in mice Evidence-based Complementary and Alternative Medicine.article ID 236186 2010, p.10
8 Wang J, Kim J, Seo SG et al. Effects of Fructus Akebiae on learning and memory impairment in a scopolamine induced animal model of dementia Experimental and Therapeutic Medicine 2014, 8, pp.671-675
9 Yahaya TA, Adeola SO, Akpojo AJ Crinum zeylanicum bulb extract improves scopolamine-induced memory impairment in mice Molecular and Clinical Pharmacology
2012, 3 (1), pp 21-29
Bài viết là sản phẩm của đề tài nghiên cứu 106-YS.05-2013.24 được tài trợ bởi Quỹ Phát Triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia (Nafosted)