【目的】 观察不同剂量咖啡因对大鼠神经行为学与海马形态学及神经元内γ-氨基丁酸(GABA)和5-羟色胺表达的影响,以探讨咖啡因改善学习记忆能力的可能作用机制。 【方法】 将30只雌性SD大鼠按完全随机分组法分成3组,对照组(n=10)每天给予生理盐水灌胃,实验组分低剂量组(n=10)和高剂量组(n=10),每天分别给予 20、60 mg/kg咖啡因灌胃,连续18 d,进行咖啡因干预处理。通过Morris水迷宫实验测试各组大鼠的学习记忆能力,运用免疫组织化学方法检测各组大鼠海马神经元内GABA和5-羟色胺表达变化,借助H-E染色、尼氏染色和电子显微镜观察各组大鼠海马神经元形态结构改变。 【结果】 Morris水迷宫实验结果显示咖啡因可以改善大鼠学习记忆能力,高剂量咖啡因作用更加显著,差异具有统计学意义(P<0.05);免疫组织化学染色显示高剂量组(0.214 1±0.006 6)和低剂量组(0.279 4±0.008 1)海马神经元内GABA表达较对照组(0.355 1±0.011 7)减少(F=172.603,P<0.05);高剂量组(0.551 3±0.017 8)和低剂量组(0.485 6±0.008 5)5-羟色胺表达较对照组(0.290 3±0.009 7)增多(F=289.541,P<0.05),且高剂量组变化更加明显;H-E染色未见异常;尼氏染色显示高剂量组(0.559 8±0.009 5)和低剂量组(0.575 9±0.004 9)海马神经元内尼氏体较对照组(0.385 3±0.008 1)增多(F=31.776,P<0.05),且低剂量组增多更加显著;电镜观察发现实验组海马神经元内游离核糖体密度较对照组明显增高,高剂量组海马部分神经元局部内质网轻度扩张、线粒体肿胀、神经髓鞘松解受损。 【结论】 在一定剂量范围内,咖啡因可剂量依赖性地改善大鼠学习记忆能力,其作用机制可能与抑制海马神经元内GABA表达和促进5-羟色胺表达有关。