大鼠放射性认知功能损害的动态模糊数学评价模型研究

认知功能的评价是研究电离辐射引起认知损害的重要内容。本项目在既往工作基础上，应用动态模糊数学方法建立放射性认知损害的评价模型，并进行验证。从反映认知的情绪、运动协调能力、空间及情景学习记忆角度，系统性地开展实验研究。将SD大鼠给予全脑0.1、2、10、20与30Gy照射，在照射结束后的2周、1、2、3、6及12个月时，依次采用开放场、新物体新位置识别、Morris水迷宫、转棒及避暗5种行为学检测方法，全面研究不同剂量全脑照射后的大鼠认知功能变化规律。采用动态模糊数学综合评价法，对上述各项检测结果进行加权综合评价，建立全脑照射条件下SD大鼠认知损害的评价模型。随后通过转轮运动锻炼的方法和检测脑内神经发生情况，分别从干预及组织细胞学角度进一步验证评价模型的正确性及更高的认知损害检出率。本项目研究成果，可为放射性认知损害的发病机制探讨及其防治提供有用的评价模型，并可横向推广到其它神经毒理学研究。

认知功能的评价是研究电离辐射引起认知损害的重要内容。本项目在既往工作基础上，将1月龄雄性SD大鼠给予全脑0.1、2、10、20、30Gy照射，在照射结束后的1、2、3及6个月时，采用开放场、Morris水迷宫、新位置新物体识别、及避暗等行为学检测方法，全面研究不同剂量全脑照射后的大鼠认知功能变化规律。研究结果显示30Gy全脑照射后1月开始大鼠Morris水迷宫空间定位航行潜伏期开始明显延长，大鼠短时空间学习与工作记忆能力下降，20Gy全脑照射后2月开始观察到这一改变，0.1Gy的全脑照射后3个月时大鼠的空间学习与工作记忆能力下降，而在2Gy、10Gy照射剂量下却未观察到认知功能改变。利用模糊数学理论，根据上述行为学检测结果通过确立指标间的权重系数，用机器学习的方法进行单因素评价，再进一步进行动态模糊综合评价，并对综合评价结果进行向量分析来建立实验大鼠认知功能障碍的评价模型，本评价模型分析的结果与实验动物行为学结果相一致。随后通过强制转轮、强制游泳运动锻炼、米诺环素灌胃给药的方法，通过干预来进一步验证评价模型的正确性。结果发现:1、在强迫游泳运动及强制转轮运动均可明显改善20Gy全脑照射引起的认知功能损害，而且其机制可能是由于强迫运动改善辐射抑制的海马神经发生，提高了BDNF及其下游蛋白（BDNF, TrkB, Akt, ERK, CaMKII, CREB）的磷酸化水平。2、米诺环素通过灌胃给药，明显改善20Gy全脑照射引起的认知功能损害，而且米诺环素可以显著降低全脑照射引起的海马新生神经元凋亡水平，在一定程度上改善了全脑照射引起的幼龄大鼠放射性认知功能损害，发挥其神经保护作用。进一步通过从损伤修复的角度来验证评价模型的准确性发现，成熟神经元最主要的修复方式-非同源末端连接在2Gy、10 Gy、20 Gy全脑照射后2个月时的海马组织中，随着照射剂量的提高，海马组织中NHEJ修复相关基因XRCC4、XRCC5、XRCC6和γ-H2AX的表达明显增强，然而当剂量超过10 Gy达到20 Gy以后，XRCC4、XRCC5和XRCC6表达并不进一步增强，但γ-H2AX表达水平却随着剂量的增加继续增加。说明海马组织修复DNA双链断裂的能力不断增强，但当剂量超过10 Gy达到20 Gy后，DNA的双链断裂随着照射剂量的升高，会进一步增加，但修复DSB能力并不能进一步增强。