張曉梅, 姚亮, 常曉丹

(1. 河北省保定市第二中心醫(yī)院凌云分院 兒科, 河北 保定, 072761;2. 河北省保定市婦幼保健院 普兒科, 河北 保定, 071000;3. 河北省保定市第二中心醫(yī)院 新生兒科, 河北 保定, 072750)

紅、藍(lán)單色LED光源對小鼠學(xué)習(xí)記憶能力的影響

張曉梅1, 姚亮2, 常曉丹3

(1. 河北省保定市第二中心醫(yī)院凌云分院 兒科, 河北 保定, 072761;2. 河北省保定市婦幼保健院 普兒科, 河北 保定, 071000;3. 河北省保定市第二中心醫(yī)院 新生兒科, 河北 保定, 072750)

目的 探討紅、藍(lán)單色LED光源對小鼠學(xué)習(xí)記憶能力的影響。方法 將50只小鼠分成5組，每組10只，分別為空白對照組、紅光照射5 min組、紅光照射10 min組、藍(lán)光照射5 min組、藍(lán)光照射10 min組。對照組不照射，其他4組則每日照射2次。9周后進(jìn)行跳臺試驗來評價其學(xué)習(xí)和記憶能力。檢測小鼠腦組織，觀察一氧化氮(NO)、一氧化氮合酶(NOS)、乙酰膽堿酯酶(AchE)變化。結(jié)果 5 min錯誤次數(shù)中以空白對照組最高，空白對照組和其他4組比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)。3 min錯誤次數(shù)中以空白對照組最高，空白對照組和其他4組比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)?？瞻讓φ战MNO、NOS水平均顯著低于藍(lán)光組和紅光組，而AchE則顯著高于藍(lán)光組和紅光組(P<0.05)。結(jié)論 藍(lán)、紅光均能提高小鼠記憶學(xué)習(xí)能力，但紅光照射5 min對小鼠學(xué)習(xí)能力提高更顯著。

藍(lán)光; 紅光; LED光源; 小鼠; 學(xué)習(xí)記憶能力

研究[1]證實，紅光能產(chǎn)生酶促反應(yīng)，促使線粒體過氧化氫酶、超氧化物歧化酶等活性提高，促使細(xì)胞新陳代謝增快，且有白細(xì)胞吞噬作用。藍(lán)光則能抑制體內(nèi)松果體褪黑素分泌，能改善視覺，降低體內(nèi)膽紅素。兩種光源均是臨床上兒科常見的物理治療方法。本研究探討不同單色LED光源對小鼠學(xué)習(xí)記憶能力的影響，現(xiàn)報告如下。

1 材料與方法

1.1 動物

將50只小鼠分成5組，每組10只，分別為空白對照組、紅光照射5 min組、紅光照射10 min組、藍(lán)光照射5 min組、藍(lán)光照射10 min組。均為雄性，平均體質(zhì)量為(150±20)g, 由山東濱州醫(yī)學(xué)院實驗動物中心提供，合格證編號為SDBZ(滬)2012-0123, 均正常飲食，均在24℃下喂養(yǎng)，光照和黑暗交替進(jìn)行飼養(yǎng)，飼養(yǎng)2 d以適應(yīng)試驗環(huán)境。

1.2 藥品和試劑

LED均由佛山水之影科技有限公司提供，一氧化氮(NO)、一氧化氮合酶(NOS)、乙酰膽堿酯酶(AchE)等試劑盒均購自南京建設(shè)生物科技有限公司提供，批號為20100406、20120408、20120104。

1.3 主要儀器

紫外分光光度計、生理壓力傳感器、DT-2000跳臺試驗儀(由四川泰神科技有限公司提供)。

1.4 模型制備

觀察每組小鼠形態(tài)有無異常，每日觀察小鼠活動、飲食、哺乳等情況。空白對照組僅正常喂養(yǎng)，紅光照射5 min組、紅光照射10 min組、藍(lán)光照射5 min組、藍(lán)光照射10 min組均照射相對應(yīng)LED光源，并持續(xù)每組對應(yīng)時間。9周后進(jìn)行跳臺試驗，觀察在學(xué)習(xí)和記憶能力變化情況。跳臺試驗過程為將小鼠放入跳臺儀中適應(yīng)3 min, 跳臺儀通電，電壓為30 mV, 小鼠受電刺激后其正常是跳上安全島避免傷害，訓(xùn)練5 min。記錄每組小鼠5 min內(nèi)跳臺受電擊次數(shù)，即5 min錯誤刺激，以此作為學(xué)習(xí)成績。24 h后重復(fù)跳臺試驗，記錄3 min錯誤次數(shù)，作為記憶成績。

末次試驗后將小鼠脫臼處死，取腦，用生理鹽水沖洗腦中殘血，拭干，秤取腦組織，剪碎后置于超聲波中勻漿液匯總，加入9倍預(yù)冷生理鹽水溶液中，取10%水相組織勻漿待檢。用硝酸還原酶法檢測NO濃度，用比色法檢測NOS濃度，用比色法檢測AchE濃度，操作均按照試驗盒說明書進(jìn)行。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理

應(yīng)用SPSS15.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)處理。計量資料結(jié)果采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，兩組樣本對應(yīng)數(shù)據(jù)采用獨立樣本t檢驗，計數(shù)資料采用χ2檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 各組小鼠跳臺試驗學(xué)習(xí)能力比較

5 min錯誤次數(shù)中以空白對照組最高，其次為藍(lán)光5 min、10 min組，紅光組5 min、10 min最低?？瞻讓φ战M和其他4組比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)。藍(lán)光5 min組較紅光5 min組的5 min錯誤次數(shù)高，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05); 藍(lán)光照射10 min組較紅光5 min組的5 min錯誤次數(shù)高，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05); 紅光照射5 min組較紅光照射10 min組的5 min錯誤次數(shù)低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05), 見表1。

表1 各組小鼠跳臺試驗學(xué)習(xí)能力比較

與空白對照組比較, **P<0.01;

與紅光照射5 min組比較, #P<0.05。

2.2 各組小鼠跳臺試驗記憶能力比較

3 min錯誤次數(shù)中以空白對照組最高，藍(lán)光組和紅光組相近。空白對照組和其他4組比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)，見表2。

表2 各組小鼠跳臺試驗記憶能力比較

與空白對照組比較, **P<0.01。

2.3 各組小鼠在NO、NOS、AchE指標(biāo)比較

空白對照組NO、NOS水平均顯著低于藍(lán)光組和紅光組，而AchE則顯著高于藍(lán)光組和紅光組(P<0.05); 藍(lán)光5 min組、紅光5 min組較藍(lán)光10 min組、紅光10 min組NO、NOS低，AchE高，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05), 見表3。

表3 各組小鼠在NO、NOS、AchE指標(biāo)比較

與空白對照組比較, *P<0.05。

3 討 論

光照療法是臨床上常用的一種物理治療手段，通過發(fā)光裝置產(chǎn)生不同波長和強度的光線，從而發(fā)揮刺激自主神經(jīng)，調(diào)節(jié)血液循環(huán)和內(nèi)分泌，調(diào)控生理周期等作用，且該方法操作簡單，不良反應(yīng)低[2]。LED作為目前應(yīng)用最廣泛的固體冷光源，具有耗能小，熱輻射低，無污染、安全性高，范圍廣等優(yōu)勢，且能根據(jù)需要改變波長和強度。

應(yīng)用不同單色LED光源照射小鼠后在學(xué)習(xí)記憶能力上均有不同程度改變，其中在學(xué)習(xí)能力上紅光顯著，而在記憶能力上則藍(lán)光和紅光相近，紅光照射5 min略有優(yōu)勢。分析原因為紅光能提高線粒體活性，促進(jìn)細(xì)胞新陳代謝，提高機體免疫力，有助于組織修復(fù)，且能增加紅細(xì)胞數(shù)目，能提高機體耐力和抗疲勞能力[3]。結(jié)合相關(guān)報道[4-7], 有學(xué)習(xí)記憶能力改變，其作用機制可能和以下方面有關(guān)：①光照后有促進(jìn)神經(jīng)回路作用，加速大腦發(fā)育過程，特別是海馬內(nèi)神經(jīng)細(xì)胞發(fā)育，能影響AchE、ChAT等活性，從而提高學(xué)習(xí)記憶能力; ②LED紅光能促進(jìn)神經(jīng)膠質(zhì)元纖維酸性蛋白分泌，能加快神經(jīng)細(xì)胞增殖、分化和遷移; ③光吸收后能產(chǎn)生高效率的光化學(xué)生物反應(yīng)即酶促反應(yīng)，能被線粒體吸收，促進(jìn)多種酶活性，增加糖原和蛋白質(zhì)合成，促進(jìn)細(xì)胞新陳代謝，提高腦細(xì)胞增殖作用，故能改善學(xué)習(xí)和記憶能力; ④藍(lán)光能通過改變膽紅素在體內(nèi)代謝途徑，降低體內(nèi)未結(jié)合膽紅素濃度，能保證腦組織正常發(fā)育，能提高和未結(jié)合膽紅素吸收光線后通過氧化異構(gòu)化產(chǎn)生膽綠色，經(jīng)膽汁和尿液排出。

NO是一個高度化學(xué)活性氣體分子，中樞神經(jīng)系統(tǒng)中NO能調(diào)節(jié)血流量，參與學(xué)習(xí)記憶。AchE是進(jìn)行和維持高級神經(jīng)系統(tǒng)功能重要介質(zhì)，是促進(jìn)學(xué)習(xí)記憶遞質(zhì)。研究[8-13]稱，中樞膽堿能遞質(zhì)系統(tǒng)和學(xué)習(xí)記憶關(guān)系密切, NOS是一氧化氮合成的限速酶，是參與調(diào)節(jié)NO生成重要環(huán)節(jié)。結(jié)果顯示，藍(lán)光和紅光照射后能促進(jìn)NO、NOS水平提高，降低AchE活性，故在促進(jìn)小鼠學(xué)習(xí)記憶上有明顯作用。

[1] 牛培, 武變瑛, 解志考, 等. 不同LED單色光源照射妊娠母鼠對其子代學(xué)習(xí)記憶能力的影響[J]. 醫(yī)學(xué)研究與教育, 2012, 29(3): 1-4.

[2] 羅振坤, 胡翠卷, 孫嶸, 等. 激光照射對小鼠非空間記憶能力影響的實驗研究[J]. 中國激光醫(yī)學(xué)雜志, 2011, 20(2): 87-94, 132-133.

[3] 涂傳龍, 莊聰文, 石曉磊, 等. 漆黃素逆轉(zhuǎn)慢性應(yīng)激鼠認(rèn)知損害及其機制[J]. 安徽醫(yī)藥, 2016, (1): 13-16.

[3] 祝振敏, 曲興華, 梁海昱, 等. LED光源的波段間隔選擇在彩色視覺中的應(yīng)用[J]. 光譜學(xué)與光譜分析, 2011, 31(4): 1025-1029.

[4] 王玉芝, 黃正, 苑凱華, 等. KTP激光與新型LED光源用于鮮紅斑痣光動力治療的臨床對比研究[J]. 實用醫(yī)學(xué)雜志, 2015, 31(24): 4031-4034.

[5] 田燕. LED光源在皮膚醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[C]. //中國照明學(xué)會光生物、光化學(xué)應(yīng)用研究論壇暨第二屆生態(tài)照明論壇論文集, 2013, 3(4): 19-21.

[6] 霍彥明, 王志遠(yuǎn), 封麗華, 等. LED光源在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[J]. 燈與照明, 2010, 34(4): 59-61.

[7] 孫建鋼, 劉式浩, 董宏偉, 等. 紅色LED光源對肝損傷大鼠肝再生影響的研究[J]. 醫(yī)學(xué)研究與教育, 2014, 4(2): 12-16.

[8] 嵇文麗, 何自紅, 董寶梅, 等. 兩種光源藍(lán)光燈治療新生兒黃疸的療效和副作用比較[J]. 基層醫(yī)學(xué)論壇, 2016, 20(7): 896-897.

[9] 劉雪芹, 李睿, 崔佳彬, 等. 自主運動后BALB/c和C57BL/6小鼠學(xué)習(xí)記憶行為學(xué)指標(biāo)的分析比較[J]. 中國組織工程研究, 2016, 20(18): 2661-2667.

[10] 范隆, 王天龍, 馬艷輝, 等. 小白菊內(nèi)酯對細(xì)菌脂多糖致大鼠學(xué)習(xí)記憶功能減退的保護作用[J]. 北京醫(yī)學(xué), 2012, 34(8): 710-712.

[11] 王滄愷, 宋進(jìn)毅, 王建紅, 等. 磁場對小鼠兩種迷宮學(xué)習(xí)記憶的影響[J]. 現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展, 2006, 6(3): 11-14.

[12] 孟笑男, 許煥芳, 劉平, 等. 艾燃燒生成物對SAM小鼠學(xué)習(xí)記憶行為的影響[J]. 現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展, 2013, 13(28): 5413-5417.

[13] 何依帆, 成紹武, 馬春媚, 等. 褪黑素對不同年齡SAM-P8小鼠學(xué)習(xí)記憶相關(guān)腦區(qū)的影響[J]. 中山大學(xué)學(xué)報: 醫(yī)學(xué)科學(xué)版, 2014, 35(6): 830-838.

Effects of red and blue monochromatic LED light sources on learning and memory ability of mice

ZHANG Xiaomei1, YAO Liang2, CHANG Xiaodan3

(1.DepartmentofPediatrics,LingyunBranchofBaodingSecondCentralHospital,Baoding,Hebei, 072761; 2.DepartmentofGeneralPediatrics,BaodingMaternalandChildHealthCareHospital,Baoding,Hebei, 071000; 3.DepartmentofNeonatology,BaodingSecondCentralHospital,Baoding,Hebei, 072750)

Objective To explore the effects of red and blue monochromatic LED light sources on the learning and memory ability of mice. Methods Fifty mice were divided into blank control group, red light irradiation for 5 min group, red light irradiation for 10 min group, blue light irradiation for 5 min group, Blue light irradiation for 10 min group, 10 mice in each group. The control group was not irradiated, and the other four groups were irradiated 2 times per day. After 9 weeks, jump table test was used to evaluate the learning and memory ability of mice. Nitric oxide (NO), nitric oxide synthase (NOS) and acetylcholinesterase (AchE) changes were observed in brain tissue of mice. Results In the test for mistakes within 5 min, the blank control group was the highest, and there were significant differences between the blank control group and the other four groups (P<0.01). In the test for mistakes within 3 min, the blank control group was the highest, and there were significant differences between the blank control group and the other four groups (P<0.01). In the blank control group, the NO and NOS levels were significantly lower than those in the red light group and blue light group, and the AchE was significantly higher than the red light group and blue light group (P<0.01). Conclusion Both blue and red light can improve the learning and memory ability of mice, but red light irradiation for 5 minutes is more effective in improving the learning ability of mice.

blue light; red light; LED light source; mice; learning and memory ability

2016-11-05

河北省保定市衛(wèi)生局課題項目(14ZF076)

R 454.2

A

1672-2353(2017)01-028-03

10.7619/jcmp.201701008