动物行为学分析方法范文

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动物行为学分析方法

篇1

关键词:光遗传学;神经回路;动物行为学

作者简介:陈婷(1990-),女,湖北人,硕士,研究方向:术后认知功能障碍的动物模型行为学研究。作者简介:张宗泽

光遗传学被《Naturemethods》评为2010年度生物技术[1]。光遗传学技术是将光学和遗传学技术相结合,利用病毒载体,将微生物视蛋白基因引入到载体动物的脑组织,采用不同波长和频率的光进行照射,通过刺激光敏感蛋白开启或关闭特定细胞类群或特定神经元的活动进而调控其功能,从而控制动物行为[2]。本文就光遗传学技术的基本方法及应用,以及其在神经-精神疾病动物模型中如何调控神经回路作一综述。

一、光遗传学技术

近来,研究者一直致力于不同行为的神经回路研究,探讨其投射连接,观察通过调控某一类神经元活动后的相应行为学表现。而电刺激和药理学的方法可能导致实验结果不准确,光遗传学技术具有目的性强、低损伤性、高时空分辨率和遗传特异性等特点,近年来在神经科学领域的生物学机制的研究中得到了广泛应用。光遗传学技术可包括下述几部分,对此作简单介绍。

1光敏感蛋白

生物体内存在着一类可以感受不同波长光的刺激,并对该光学刺激产生一系列效应的膜蛋白,即视蛋白。

目前,Ⅰ型视蛋白包括:细菌视紫红质(Bacteriorhodopsin,BR),盐视紫红质(Halorhodopsin,HR),通道视紫红质(Channelrhodopsin,ChR)。ChR在莱茵衣藻(Chlammydomonasreinhardti)中发现,为蓝光激活的阳离子通道蛋白,作用为阳离子内流,使细胞膜去极化。2005年,ChR2首次应用于光控制神经元活动的实验中。Ⅱ型视蛋白OptoXR,为视紫红质G蛋白偶联受体的嵌合体。是一种光敏感与G蛋白偶联的膜受体,G蛋白又称鸟苷酸结合蛋白,与G蛋白偶联的膜受体有很多种,如M胆碱能受体、多巴胺能受体等,可参与细胞内信号转导,还可调控如谷氨酸等神经递质的信号传递功能[3]。

2光敏感蛋白的表达

光敏感蛋白,是光遗传学的一种关键工具,在脑内诸多神经元中稳定表达。随着生物工程技术的发展,现在已经研发出许多将光敏感基因运载至细胞或神经元,并有效表达成光敏感蛋白的病毒载体。如腺相关病毒AVV、慢病毒、Cre-Loxp重组酶系统和各种转基因小鼠等。

3光刺激和信号记录

光刺激系统有光列二极管(LED)等。体外实验中,脑片电生理-全细胞膜片钳技术记录神经元放电信号,观察其光电流特征;在体实验中,在体立体定向注射病毒载体,经过10-14天待其充分表达后,构建光神经界面,植入光纤并固定,行在体光刺激,细胞膜内外离子差产生,膜电位发生变化,记录神经元的放电情况[4]。与光调控相匹配的解读体系包括电生理记录,功能磁共振成像或定量的动物行为学分析等。

二、光遗传学技术在神经科学研究中的应用

通过光遗传学技术可将光敏感通道蛋白表达在特定的细胞,用于突触可塑性、神经系统的疾病治疗、动物行为学、神经回路研究等多方面。

1突触可塑性的研究

树突棘是大脑神经元接受和传递信息的重要结构,是形成突触的关键部位,在突触可塑性中发挥重要作用。90%以上的兴奋性突触存在于树突棘头部中,应用光遗传学技术可以同时检测多个树突棘的信号,突破了停留在单个突触水平的研究。Takahashi等[5]通过对啮齿类动物海马区锥体细胞的上百个树突棘进行研究,发现临近的树突棘在自发活动中会趋于同步化,使得输入信号整合,成为动作电位输出。

也有研究应用光照激活星型胶质细胞上表达的ChR2能促发谷氨酸递质释放,可激活神经元的AMPA受体[6],而AMPA受体与突触可塑性有关。这些研究表明通过选择性调节特异性神经元或神经细胞数量,光遗传学技术在突触可塑性研究中有较大应用前景。

2神经系统疾病的治疗研究

光遗传学技术除了检测大脑中癫痫发作的起始点外,还用于研究严重癫痫持续状态的持续或中止[7]。Sukhotinsky等[8]利用光遗传学技术揭示了海马兴奋型神经元在氯化锂-匹罗卡品诱导大鼠急性癫痫中的作用。

Alilain等[9]利用光遗传学技术将ChR2表达于膈肌运动细胞群,光照刺激下,颈部脊髓损伤的动物可以恢复呼吸运动。光遗传学技术也为帕金森症的神经机制提供了新的见解和思路。

3动物行为学和神经回路研究

动物交际行为学测试中,通过光遗传学技术可明确下丘脑泌素/进食素在特定情境中扮演的角色[10]。Huber等[11]利用光遗传学技术将ChR2表达在小鼠初级感觉皮层-桶状皮层神经元中,利用蓝光照射并结合奖励进行行为学训练的方式,蓝光照射时,小鼠向左转,给予水喝,作为正确识别的奖励,研究小鼠行为与光照之间的关系,证实小鼠奖赏记忆行为准确率与蓝光照射有较强的相关性。

神经回路是神经细胞、分子活动和脑整体活动的连接桥梁。运用光遗传学技术,在动物中实现了对神经元和突触的高时间分辨率、高精确度的光学调控,为动物行为学的神经回路的研究提供较好的一个方法学技术。

三、光遗传学技术在动物行为学中的应用研究

光遗传学技术在动物行为学应用中有良好前景,尤其适用于探索特定类型神经元活动范式与动物行为改变之间因果关系的研究。光遗传学技术在动物交际行为、恐惧记忆行为、奖赏记忆行为、焦虑样行为等行为学的神经回路进行深入研究,不仅可以记录活体动物的脑整体活动,也可记录拟研究神经回路活动的细胞、分子的活动表现,是研究动物行为学的神经回路的一个重要事件,推动了神经回路研究的进步。

然而,涉及神经回路和脑功能的研究,不能直接在人体上进行,动物模型成了重要选择。能否在动物身上建立精神性疾病模型存在争议。例如,精神性疾病的一些诊断特点,如悲伤,内疚,妄想和思维混乱,这些症状在动物模型中难以确定[12]。目前,已成功建立了能概括精神性疾病重要特征,如恐惧记忆、焦虑症、抑郁症等动物模型。同时,应用光遗传学阐明啮齿动物模型中有关精神疾病许多复杂行为的相关神经通路。

1焦虑-社交障碍症候群动物行为学

根据临床资料,焦虑症和社交功能障碍之间有着显著的联系,这种联系可能为理解焦虑症和社交障碍的共同神经通路提供线索。抗焦虑药物可减少当动物被放置在易焦虑环境中的社交受损[13]。不同的自闭症小鼠模型均表现出明显的社交功能障碍以及增强的焦虑样行为[14]。这些研究均表明,焦虑症和社交功能是紧密联系的,并且可能存在一个共同的病理神经机制。

2焦虑样行为的动物行为学

焦虑鼠模型的光遗传学研究,发现特定的杏仁核突触,可快速可逆地调制焦虑水平。Tye等[15]研究发现,利用ChR2成功表达后,进行光照射,可以通过激活基底外侧杏仁核(BasolateralAmygdala,BLA)到中央杏仁核(CentralAmygdala,CeA)的突触投射,小鼠的开臂时间增多,表明产生去焦虑样行为;利用eNpHR3.0成功表达后,进行光照射,可以通过抑制突触连接,小鼠在高架十字迷宫的开臂时间减少,小鼠表现为焦虑样行为。

为了研究基底外侧杏仁核-腹侧海马(vHPC)通路,研究者[16]将感光视蛋白表达于BLA谷氨酸能神经元且视觉纤维被定位在BLA轴突终止的vHPC内,光刺激BLA中止于vHPC的胆碱能神经元诱发的焦虑样效应被vHPC的谷氨酸能神经元抑制,证实兴奋BLA-vHPC神经通路可增加焦虑,抑制BLA-vHPC的轴突将减少焦虑鼠模型中焦虑相关行为。此研究确定了BLA-vHPC为一个双向控制焦虑相关行为的神经通路。

3基底外侧杏仁核-腹侧海马(BLA-vHPC)神经回路的阐明

疾病动物模型如恐惧记忆的神经回路研究,得益于鼠听觉恐惧反射的杏仁核模型,即杏仁核恐惧条件反射。Petreanu等[17]利用光遗传学技术将ChR2表达在大鼠丘脑核和运动皮层兴奋性神经元上,通过光刺激,在活体脑进行电位记录,实现了兴奋性神经元与体感觉皮层锥体细胞间突触的精确定位。这一方法,为研究完整神经回路中发生突触联系的神经元提供了较为广阔的途径。

篇2

[关键词] 交感神经; 动物模型

[中图分类号] R322.8 [文献标识码] B [文章编号] 1005-0515(2012)-01-052-01

目前临床上由颈交感神经激惹引起的疾病患者,其症状较为复杂、主观性强,又不具有特异性,因此诊断比较困难,易漏诊、误诊。而就交感神经长期激惹对周围神经功能改变情况的研究很少,为此,我们设计了应用结扎大鼠颈交感神经的方法制作交感神经激惹模型,观察其神经行为学改变,希望能做出稳定可靠的动物模型,也为下一步的干预实验奠定基础。

1 材料与方法

1.1 实验动物 健康成年SD大鼠24只,体重250g,随机分为两组:激惹组(n=12)成年SD大鼠麻醉条件下行右侧颈交感神经颈中节部分结扎;对照组(n=12)成年SD大鼠麻醉条件下暴露右侧颈交感神经颈中节后缝合。最终全部大鼠成活。

1.2 手术方法 实验组:10%水合氯醛腹腔注射麻醉,用量0.3ml/100g大鼠体重,备皮,络合碘消毒颈胸部皮肤,仰卧位固定。按沙轲等的方法,手术显微镜下取颈部前正中切口,显露大鼠右侧颈中交感神经节。结扎右侧的颈中节,缝合颈部伤口。对照组仅显露大鼠右侧颈中交感神经节,缝合颈部伤口。

全部手术操作过程不超过10分钟,出血量多者弃之不用,手术及麻醉复苏过程中保持局部环境温度35-37℃。

1.3 模型评价

1.3.1 Bederson神经功能评分 0分:无神经功能缺损;1分:前肢出现任何屈曲成分(即提尾悬空实验阳性),不伴其他不正常;2分:侧推抵抗力下降(即侧向推力试验阳性),伴前肢屈曲,无转圈行为;3分:同2级行为,伴自发性旋转(自由活动时向瘫痪侧划圈)。

1.3.2 前肢放置试验 大鼠每侧受测10次,前肢触及桌面角边缘次数为该侧得分。注意:抓握大鼠要轻柔,前肢自由悬垂,试验前轻轻上下活动大鼠,尽量让其放松,如大鼠挣扎,肌肉紧张或肢体放在试验者手上不计在内。

1.4 统计学分析 对实验结果采用SPSS13.0软件进行统计分析,采用Mann-Whitney U秩和检验,以P<0.05为有差异。

2 结果

2.1 Bederson神经功能评分 经过检测,术后6周实验组有9只大鼠Bederson神经功能评分为1分,另外3只为0分,而对照组12只大鼠均为0分,经过统计学分析两组数据比较有显著差异,P<0.01,见表1。

表1 术后6周两组大鼠Bederson神经功能评分比较(n=24)

2.2 前肢放置试验 经过检测,术后6周前肢放置试验实验组左侧评分均为10分,实验组右侧评分情况为5只7分、4只8分,3只9分,对照组左右侧评分均为10分,两组左侧前肢放置试验评分比较无明显差异,P>0.05,两组内双侧对比也没有差异,P>0.05,而两组右侧对比有明显差异,z=-4.48,P<0.01。

3 讨论 现有的研究交感神经的动物模型大多使用大动物,如猫、兔、狗等,但这些动物价格贵,饲养要求高。而大鼠因为其颈交感神经干在解剖结构和功能上与人类极为相似,是理想的实验动物。并且来源广泛,适于大量制作模型。

颈肩痛病人大多是慢性疾病,病程相对较长。本实验选择在大鼠术后6周做模型的评价,相当于在人类身上有大约2年的病程。此时即保证了伤口的愈合,同时由于交感神经激惹产生的一系列症状和体征也能够充分的体现出来。

我们用缝扎的方法对交感神经进行部分结扎,结扎使其表面的微血管阻断,避免完全阻断交感神经,并保证线结不脱落。而随着时间的推移,由于神经表面压迫持续不缓解,局部将出现充血、水肿,进而对交感神经本身造成机械压迫的刺激。颈交感链位于颈椎横突前方,周围并无坚韧的组织,而是呈曲折走行,较为松弛,有一定的活动度。由于其紧贴颈椎。

行为是机体功能的重要表现,对机体行为进行评估是神经科学研究领域的重要组成部分之一。行为学指标用于对实验动物的运动功能、神经功能和精神状态的评估,具有全面反映实验动物整体状态的作用。因此,本实验选取国内外较为公认的,相对客观的神经行为学检测方法,包括Bederson神经功能评分、前肢放置试验、作为模型的评价标准,以了解实验鼠损伤后在姿势改变、感觉的灵敏度及动作协调性等方面的改变。以期给出一个相对客观、可以量化的评价方法。在正式测试前的训练非常重要,良好的训练将提高实验数据的可重复性和可靠性。从结果可以看出,实验组大鼠相比对照组术后出现了姿势改变、感觉迟钝、协调性差的改变,我们认为是由于颈交感神经的持续兴奋,导致其支配的周围神经功能降低、血管供血不足引起。

本实验应用结扎右侧颈交感神经的方法制作大鼠颈交感神经激惹模型是研究颈交感神经激惹较为理想、可靠稳定的动物模型。

篇3

【摘要】 目的 探讨密闭舱室中爆炸冲击波暴露大鼠学习记忆功能、行为及伤情的变化。方法 致伤前所有动物均进行Morris水迷宫和穿梭箱行为训练。采用自制舱室爆炸模型,伤后不同时间点观察大鼠损伤情况, 并做行为测试。结果 (1)伤后密闭组和开放组均无运动障碍,大体观无明显差异,均有脑、肺冲击伤。(2)伤后密闭组和开放组与对照相比较,大鼠旷场实验自发活动明显增多、水迷宫逃避潜伏期和穿梭箱平均反应时显著延长(P

【关键词】 密闭舱室;冲击伤;行为改变;学习记忆

Abstract: Objective To explore the changes of rats' learning, memory function behavior under blasting wave in confined space.Methods All rats were trained to Morris water maze and shuttle box.Testing and observing the model after blasting in confined space.Results (1)Gross examination revealed that brain and lungs were injured under blasting wave.There was no dyskinesia in both the hermetic group and patency group.(2)Every index of open field test,water maze and shuttle box in the hermetic group and patency group was changed significantly as compared with the control group(P

Key words:confined space;blast injury;behavior change;learning and memory

冲击伤是现代战争中极常见的一种损伤,随着强杀伤力爆炸性武器的广泛使用,我们对冲击波致伤有了深入的认识[1],国内外对冲击伤的研究都很关注。冲击伤后行为变化的实验研究多集中于开放环境中或高原环境中的研究,未见有舱室中爆炸冲击伤后的行为学研究报道。本实验通过对装甲车按人鼠比例等比缩小后建立模拟装甲车舱室的密闭环境,采用点爆源引爆,构建爆炸冲击波致伤后急性应激大鼠模型,在此基础上进行大鼠的行为观察,并分组研究,探讨舱室中爆炸冲击波对大鼠行为的影响及其机制。

材料与方法

1 实验动物及分组

雄性Sprague Dawley大鼠144只(第三军医大学实验动物中心提供),体重(180±20)g,随机分为密闭组、开放组和对照组,每组各48只;每组又分为6个时相点,每个时相点各8只。12小时光亮/ 黑暗条件、环境温度22~25℃,分隔喂养。

2 方法

2.1 自制旷场行为观察箱(100cm×100cm×40cm的无顶铁盒,箱底分为25个黑白相间的等分小方格),将大鼠放入中央小方格内,观测5分钟内大鼠的活动情况。计分标准:以穿格次数为水平活动得分,大鼠1/2以上身体从所在方格进入相邻方格计1分;直立次数(大鼠后肢性站立计1分)为垂直活动得分。

2.2 Morris水迷宫(中国医学科学院药物所研制)由不锈钢的圆柱形水池和自动录像记录系统两部分组成。实验参照Morris实验方法进行[2],定位航行实验:用于测量大鼠对水迷宫学习和记忆的获取能力。训练前1天让大鼠自由游泳2分钟,前4天为训练阶段,每天分上、下午两段,每段训练4次。训练时随机选择1个入水点,将大鼠面向池壁放入水中,记录大鼠寻找并爬上平台时所需时间(即潜伏期) ,每次训练间隔为60秒。如果大鼠在120秒内未找到平台,须将其引至平台,这时潜伏期记为120秒。选取合格动物用于冲击伤实验,分别在冲击伤后各相应时相点,再测试。

2.3 穿梭箱(本校生理教研室研制)[3]参数设置:条件刺激(光刺激)时程(CS duration)5秒;非条件刺激(电刺激)时程(US duration)5秒,非条件刺激强度35V、适应时间10分钟、训练间隔随机(1~30秒)、训练1次次数为20次,每天2次,共训练4天。选取合格动物用于冲击伤实验,分别在冲击伤后各相应时相点,再测试。以上实验均在避光和安静环境中进行。

3 冲击伤模型制备

密闭组:采用自制按人鼠比例等比缩小的模拟装甲运兵车,通过当量为400mg的纸质点爆源(避免投射物损伤)引爆致伤。将清醒大鼠置于铁笼内(以免发生投掷损伤),使其头部朝向冲击波,布放于模拟装甲运兵车模型内距离爆点11.5cm处,以保证伤情的一致性,爆炸后即刻开启舱门通风(排除吸入性损伤)。开放组:将大鼠置于开阔地,其余致伤条件与密闭组保持一致。

4 统计学分析

数据以均数±标准差表示,选用软件SPSS13.0进行方差分析。

结果

1 舱室内和开阔地爆炸冲击波物理参数对比(表1,图1)

表1 冲击波物理参数(略)

图1 爆炸压力波形模拟图(略)

2 伤后一般情况及大体观

伤后一般情况:密闭组和开放组大鼠均无体表损伤及运动障碍,四肢活动自如,能自主进食、水,反应迟钝。大体观:伤后1 小时密闭组和开放组大鼠均可见脑皮层血管充血,脑组织肿胀,脑表面基本正常,无大面积挫伤或局灶性挫裂伤灶;肺水肿,肺出血。密闭组与开放组之间伤后一般情况和大体观无明显差异。

3 旷场实验

旷场行为实验水平得分和垂直得分,反映动物的兴奋性、对环境的探究行为和适应程度[4]。密闭组和开放组在伤后1小时的水平运动及垂直运动与对照组均显著增加(P

4 学习记忆能力

Morris水迷宫及穿梭箱实验是评价动物学习记忆能力较为客观而准确的方法。

4.1 Morris水迷宫 在伤后1小时密闭组、开放组大鼠逃避潜伏期较对照组均出现显著延长(P

4.2 穿梭箱测试 在伤后1小时两组平均反应时均出现显著增加(P

表2 大鼠旷场行为水平运动的比较(略)

与对照组比较:P<0.05, P<0.01;与开放组比较:P<0.05,P<0.01

表3 大鼠旷场行为垂直运动的比较(略)

与对照组比较:P<0.05,P<0.01;与开放组比较:P<0.05,P<0.01

表4 大鼠的Morris水迷宫训练潜伏期比较(略)

与对照组比较:P<0.05,P<0.01;与开放组比较:P<0.05,P<0.01

表5 大鼠穿梭箱测试(平均反应时)参数比较(略)

与对照组比较:P<0.05,P<0.01;与开放组比较:P<0.05,P<0.01

讨论

舱室内爆炸时,冲击波在舱内反射、叠加,形成复合冲击波,其特点为一系列的震动反射波叠加在一个相对缓慢上升的超高压爆炸波伤[5]。一般影响物体对冲击波响应的主要因素包括超压、负压峰值、持续时间、传播速度、脉冲数(在复合波形条件下)、物体与冲击波波面的方向关系等。舱室爆炸伤冲击波呈现为特征性的复合冲击波特征,冲击波波形仍有一个主超压峰,但其后压力下降至大气压水平之前,往往有多个较小的超压峰,这些超压峰叠加在平均总压力之上,压力在大气压水平附近上下波动而形成一系列脉冲波。相比较于开阔地冲击波,密闭舱室的压力波上升时间迅速,持续时间长,能量传递增加。

本研究通过模拟密闭舱室内外爆炸冲击波致伤,观察急性应激期大鼠行为学改变,结果如下:密闭组和开放组大鼠在旷场行为实验中水平运动和垂直运动的得分均高于对照组,提示大鼠的兴奋性和敏感性增强,探究活动增多。密闭组和开放组水迷宫潜伏期和穿梭箱平均反应时间显著长于对照组,提示大鼠学习记忆能力受损。大鼠行为的改变,均在伤后1小时已出现,24小时达高峰,伤后7天略有恢复。由于伤后大鼠四肢活动正常,可见上述行为功能的改变并非运动障碍所致,由此提示舱室内外爆炸冲击波均可导致急性期内,大鼠对环境的适应能力减弱,紧张程度显著增高,学习记忆能力明显低于正常。

Clemedson[6]早在1956年就指出,爆炸冲击波可造成伤员意识障碍、眩晕、近事遗忘等。蒋建新等[7]研究发现,采用生物激波管致伤后,大鼠的学习记忆能力在短期内受到损害,表现为明显的学习记忆能力低下。本研究通过模拟密闭舱室内外爆炸冲击波致伤,得到了与以往研究相一致的结论;另外,以往冲击伤后行为学研究,都是建立在单一理想的冲击波暴露之上;而本模型通过模拟战场,更加接近战伤实际。

研究结果进一步提示,在舱室内外爆炸后,大鼠的行为改变特点有很大差异。旷场行为实验,密闭组的水平得分和垂直得分炸后前3天显著高于开放组;Morris水迷宫实验结果显示,炸后12小时到第3天,两组之间差异非常显著。穿梭箱实验,密闭组平均反应时在炸后24小时~3天明显较开放组长。伤后,舱内外大鼠紧张兴奋、焦虑、学习记忆能力低下等行为学改变的差异,主要集中在受伤后12小时~3天之间,尤以伤后24小时这一时段最为严重。另外,伤后7天,密闭组与对照组仍有显著差异。原因在于:密闭空间内冲击波暴露后,周壁和其他物体表面的反射效应,压力波峰值较开阔地更高、压力波持续时间更长、压力波上升时间迅速,能量传递明显高于开阔地等综合因素密切相关。

近来创伤应激的救治,引起越来越多的关注。美国自越南战争后,创伤后应激障碍成为战时严重影响部队作战能力、战后影响患者生活质量、工作效率和社会安全的重要原因[8-10]。急性应激障碍描述了最初的创伤反应,也可预测是否会发生慢性创伤后应激障碍(posttraumatic stress disorder,PTSD)。通常可缓解,而某些急性应激相关症状不缓解,演化成PTSD,专家们制定了一系列的心理和药物的救治原则及方法[11,12]。综合本实验的研究结果,以及舱室等相对密闭的环境下作战人员的特殊性[13,14],提示急救医疗应更关注这一群体,尤其要重视伤后24小时内的变化。

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[12]王丽颖,杨蕴萍.创伤后应激障碍的研究进展(二)[J].国外医学精神病学分册,2004,31(2):112-115.

篇4

[关键词] 苦参总黄酮;D-半乳糖;抗氧化;MAO-B;TNF-α

[Abstract] To investigate the effect of flavonoids from Sophora flavescens in aging mice induced by D-galactose and its mechanism. Totally 60 mice were randomly divided into six groups: the control group, the model group, the piracetam group (positive control group) and flavonoids from S. flavescens low, medium and high doses groups. Except for the control group, all of the rest groups were subcutaneously injected with D-galactose (160 mg・kg-1) for successively 30 days to establish the sub-acute senescent model. Meanwhile, flavonoids from S. flavescens low, medium and high doses groups were respectively administered with 150, 300 and 600 mg・kg-1 of flavonoids from S. flavescens for 30 days. The learning and memory abilities of mice were determined by avoiding darkness experiment and jumping stair experiment. The contents of malondialdehyde (MDA), tumor necrosis factor-α(TNF-α), the activities of superoxide dismutase (SOD), monoamine oxidase-B (MAO-B), Na+-K+-ATPase and Ca2+-ATPase in the brain of mice were determined respectively after the behavioral experiments. The activity of lactic dehydrogenase (LDH) in blood serum was also determined and analyzed by microscope after HE staining to observe the changes in hippocampal organizational structure. Compared with the model group, flavonoids from S. flavescens medium and high doses groups showed significantly increases in the latency of avoiding darkness and jumping stair experiments; flavonoids from S. flavescens low, medium and high doses groups and the piracetam group showed decreases in the numbers of errors in avoiding darkness experiment; the flavonoids from S. flavescens high dose group and the piracetam group showed reduction in the number of errors in jumping stair experiment (P

[Key words] flavonoids from Sophora flavescens; D-galactose; anti-oxidation; monoamine oxidase-B; tumor necrosis factor-α

doi:10.4268/cjcmm20152123

衰老是一切生物发展的自然规律,是体内外许多因素共同作用的结果。进入21 世纪后,随着各国陆续进入老龄化社会,衰老和抗衰老领域的研究受到各界的重视。苦参别名苦骨、川参、草槐、地槐等,其活性成分主要是生物碱和黄酮类化合物,苦参总黄酮(flavonoids from Sophora flavescens)多数为二氢黄酮和二氢黄酮醇类,少数为黄酮类、黄酮醇类、异黄酮类等,有研究显示苦参总黄酮具有抗肿瘤、抗心肌纤维化、抑菌、增强免疫功能、抗心律失常等多种作用[1-4],但对衰老的研究尚未见报道。D-半乳糖所致亚急性衰老动物模型在国内外广泛应用[5-6],本研究采用D-半乳糖诱导衰老模型,同时给予小鼠苦参总黄酮灌胃30 d,观察苦参总黄酮对衰老小鼠的影响,并探讨其作用机制。

1 材料

1.1 动物 昆明种小鼠,清洁级,雌雄各半,体重(25±5) g,购买于吉林大学基础医学部实验动物中心,动物合格证号SCXK(吉)2008-0005。

1.2 药物 苦参总黄酮(质量分数80%,西安草翠芯生物科技有限公司);D-半乳糖(质量分数99%,上海源叶生物科技有限公司);脑复康(东北制药集团沈阳第一制药公司)。

1.3 仪器 722可见分光光度计(上海欣茂仪器有限公司);酶标仪(美国Bio-rad Model 680型);DP71光学显微镜(日本OLYMPUS)。

1.4 试剂 SOD试剂盒、MDA试剂盒、LDH试剂盒、ATP酶试剂盒、考马斯亮蓝试剂盒(南京建成生物工程公司);MAO-B酶免试剂盒、TNF-α酶免试剂盒(上海浩本生物科技有限公司)。

2 方法

2.1 实验分组和给药 昆明种小鼠,60只,雌雄各半,随机分为6组:对照组,模型组,苦参总黄酮低、中、高剂量组,脑复康组。除对照组外,其余各组均D-半乳糖颈背部皮下注射(160 mg ・kg-1 ・d-1,连续30 d),对照均同时皮下注射等量生理盐水。造模同时,苦参总黄酮低、中、高剂量组分别灌胃苦参总黄酮[3,7]150,300,600 mg・kg-1・d-1;阳性对照组灌胃脑复康500 mg・kg-1・d-1,对照组和模型组灌胃等量溶剂,连续30 d。每3 d称体重1次。给药结束后进行行为学试验,观察学习记忆能力的改变。

2.2 行为学试验 于给药结束后次日进行避暗试验、跳台试验。避暗试验:实验前将避暗潜伏期大于180 s的小鼠弃去不用,避暗仪暗室底部铜栅通 36 V 50 Hz交流电,先将小鼠放入避暗仪反应箱中训练3 min,小鼠受电击逃往明室,正式测试开始时将小鼠背对洞口放入明室,小鼠进入暗室则受到电击,避暗仪自动记录5 min内小鼠进入暗室的次数(错误次数)和首次进入暗室的时间(避暗潜伏期),以此作为学习成绩。

跳台试验:跳台作为小鼠逃避电击的安全台,小鼠受到电击的正常反应是跳上跳台以躲避电击,并获得记忆。实验时将5只小鼠分别放入反射箱的5小格内适应3 min,然后通入28 V交流电,小鼠受到电击逃至安全台上,再从台上下来,以两前足同时接触铜栅遭到电击为错误反应,观察记录5 min内小白鼠受电击跳上平台的次数,以此作为学习成绩,24 h后再次测试,将小白鼠放在平台上,开始通以电流,记录动物从通电后第1次跳下平台的时间(潜伏期) 和 5 min内跳下平台的次数(错误次数),观察其记忆保持情况。

2.3 标本的收集 行为学试验结束后,称体重后10%水合氯醛腹腔注射麻醉(3 mL・kg-1)后固定,开腹,经腹主动脉取血,静止30 min以上离心,取血清备用。将小鼠快速断头处死,将全脑取出,用4 ℃生理盐水冲洗,做组织匀浆。每组随机挑取小鼠2只,麻醉后固定,开胸腔,左心室灌注生理盐水,剪破右心耳,直到右心耳流出清亮无色液体为止,后灌注4%多聚甲醛约500 mL。固定完毕后,迅速断头取脑,常规进行HE染色。

2.4 指标检测 取10%脑组织匀浆液按试剂盒方法测定MDA含量,酶免法测定TNF-α含量;取1%脑组织匀浆液,按试剂盒方法测定SOD,Na+-K+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活性,酶免法测定MAO-B活性;取血清按试剂盒方法用酶标仪检测LDH的活性;考马斯亮蓝法测定组织蛋白含量。

2.5 脑海马组织HE染色 将脑组织于4%多聚甲醛固定 24 h,常规石蜡包埋,切片,用于 HE染色,光镜下观察海马结构,并拍照。

2.6 统计学分析 实验所有数据以±s表示,组间比较采用方差分析及q检验进行。

3 结果

篇5

【关键词】 慢性应激 抑郁症 缬草 体质量 行为学

Abstract: 【Objective】 To explore the effects of Valerian on the weight and behavior of depressive rats induced by chronic mild stress. 【Methods】 A total of 70 rats were divided randomly into low dose of Valerian model group, medium dose of Valerian model group, high dose of Valerian model group, positive control model group, negative control model group, untreated model group, and normal control group. Each group had 10 rats. Each model group of rats were induced into depressive disorder by chronic mild stress for 4 weeks. After that,except the untreated model group, the other six groups were administrated respectively by low, medium, and high dose of Valerian, fluoxetine, and sodium carboxymethycellulose for 3 weeks. The weight, tap water intake and 10 g/L sucrose intake were weekly examined for seven groups of rats. 【Results】 After the intragastric administration of low, medium, and high dose of Valerian, and fluoxetine (a positive control drug), the weight of depressive rats did not recover to that of normal control group of rat. Tap water intake was not statistically different between seven groups of rats during the experimentation. However, 10 g/L sucrose intake in fluoxetine model group and low dose of Valerian model group was increased and recovered to that of normal control group of rat. 【Conclusion】 A certain dose of Valerian may make behavior of depressive rats to recover to normal status.

Key words: chronic stress; depression; Valerian; weight; behavior

抑郁症(depression)是一组以显著而持久的心境障碍为主要表现的一种常见精神障碍,据世界卫生组织估计,到2020年抑郁症成为仅次于缺血性心脏病的第二大疾病[1-3]。缬草(Valerian)化学成分复杂,药理活性多样,具有镇静催眠、抗肿瘤、抗菌、抗病毒、抗抑郁等活性。Oshima等[4]报道缬草提取物能够缩短小鼠强迫游泳实验不动时间,显示了缬草的抗抑郁活性。本实验旨在探讨缬草对慢性应激导致的抑郁大鼠体质量和行为的影响,为临床应用缬草防治抑郁症提供实验资料。

1 材料与方法

1.1 材 料

1.1.1 动物

SD成年雄鼠80只,体质量180 ~ 200 g,由广东省实验动物中心(粤监证字2006A015)提供。

1.1.2 药物

阳性药物氟西汀购自美国礼来公司,缬草由Holistal International LTD提供,氟西汀和缬草溶液用5 g/L羧甲基纤维素钠配置而成。

1.2 实验方法

1.2.1 动物分组及模型建立

首先将80只大鼠正常饲养1周(本实验称为0周),在这段时间内,大鼠群养(每笼3 ~ 5只),且可以自由饮食和饮用自来水,同时给予10 g/L糖水进行训练。动物房温度控制在22 ℃ ± 2 ℃,且保持12/12 h昼夜节律。在0周结束时,对所有大鼠禁食禁水20 h,然后测定其在1 h内对10 g/L糖水摄取量,从中筛选出糖水摄取量相近的大鼠70只,并将其分成以下7组:①低剂量缬草模型组;②中剂量缬草模型组;③高剂量缬草模型组;④阴性对照模型组;⑤阳性对照模型组;⑥未用药模型组;⑦正常对照组。本试验采用慢性应激抑郁模型[5],具体方法是:除正常对照组外,给予其余6组大鼠4周不可预测的中等强度刺激,包括强迫游泳(8 min)、禁水(20 h)、同笼饲养(16 h)、昼夜颠倒(12 h)、打湿垫料(20 h)、45°倾斜笼子(16 h)和放置异物(7 h)等。每天随机安排上述1种以上刺激方式。

1.2.2 给药

模型建立后,7组大鼠分别灌服不同的药物。①正常对照组和阴性对照模型组大鼠灌服5 g/L羧甲基纤维素钠;②阳性对照模型组大鼠灌服氟西汀溶液(2.2 mg/kg);③低剂量缬草模型组大鼠灌服低剂量缬草溶液(100 mg/kg);④中剂量缬草模型组大鼠灌服中剂量缬草溶液(200 mg/kg);⑤高剂量缬草模型组大鼠灌服高剂量缬草溶液(400 mg/kg);以上药物的剂量均是4 mL/d,分早晚两次灌服,每次2 mL,灌药周期为3周。⑥未用药模型组不灌服任何药物,正常饲养。

1.2.3 体质量和行为学检测

本实验周期为8周,每周对各只大鼠进行一次体质量、自来水摄取量、10 g/L糖水摄取量的测量。具体方法是在禁食禁水20 h后,同时给予大鼠自来水和10 g/L糖水(需预先称自来水瓶和糖水瓶的重量),1 h后,拿去自来水瓶和糖水瓶并称其重量,前后两次称量的差值分别为大鼠的自来水摄取量和10 g/L糖水摄取量。体质量称量在检测自来水摄取量和10 g/L糖水摄取量后进行。

1.2.4 统计学分析

采用SPSS12.0统计软件,组间各数据比较均用单因素方差分析,结果用x±s表示。

2 结 果

2.1 制备模型期间7组大鼠体质量和行为学结果

表1显示,在实验的第3周和第4周,与正常对照组大鼠相比,其余6组大鼠体质量增加的幅度明显减小。表2显示7组大鼠在同一测定时间内,两两之间比较各组大鼠的自来水摄取量差异无统计学意义(P > 0.05)。表3显示,在实验的第3周和第4周,与相同测定时间的正常对照组大鼠相比,其余6组大鼠的10 g/L糖水摄取量明显减少(P < 0.05)。这些结果提示,应用慢性应激能够成功制备抑郁症大鼠模型。

2.2 灌服药物期间大鼠体质量和行为学结果

表4显示,与正常对照组大鼠比较,灌服低、中和高剂量缬草以及阳性对照药氟西汀均不能明显恢复抑郁大鼠的体质量,这提示缬草和氟西汀对改善抑郁大鼠的体质量状况没有明显作用。表5显示7组大鼠在同一测定时间内,两两之间比较各组大鼠的自来水摄取量差异无统计学意义(P > 0.05)。表6显示,在实验的第6周和第7周,阳性对照模型组和低剂量缬草模型组大鼠的10 g/L糖水摄取量恢复性增加到正常水平。上述结果提示,应用低剂量缬草能改善大鼠抑郁症状,具有抗抑郁的作用。

3 讨 论

慢性应激抑郁模型是目前最为公认、应用最多、最经典的抑郁模型之一。它是通过模拟人们在日常生活中所遇到的“困难”而建立起来的动物模型。在给予动物3 ~ 4周的中等强度刺激后,动物表现出兴趣丧失,糖水消耗量减少,这与临床上抑郁症患者最常见的症状丧失有一定程度的相似性。但是该模型也具有一些缺点,如造模耗时,费力,尤其是结果不太稳定。因此,如何制备出稳定的慢性应激抑郁模型一直是研究的焦点。在本研究中,为了降低因为大鼠个体差异造成的实验结果不稳定性,在给予大鼠慢性中等强度刺激之前,正常饲养大鼠一段时间,让其适应环境。同时,按照Angela等报道的方法,用摄取1%糖水来训练大鼠[6]。在适应环境后,对所有大鼠禁食禁水一段时间,然后测定其糖水摄取量,从中筛选出糖水摄取量相近的大鼠参与本实验。在造模过程中,为了降低大鼠对刺激的耐受,提高造模的有效性,本文参考了Angela[6]、Lin[7]、Janne[8]和Ipek[9]等的造模方法。并在此基础上,不断地对模型的刺激进行调整改进,最终确立了一套造模程序。例如,随机使用各种刺激,同一种刺激在实验中不能连续重复使用3次或以上,这使得大鼠对刺激不可预知。通过上述的造模方法,致使被造模的动物体质量增加的幅度比正常大鼠的要明显减小,其1%糖水摄取量也明显降低,这些都表明本实验成功建立了抑郁大鼠模型。

目前,大部分国外学者采取液体消耗实验中的糖水消耗量来判断抑郁模型是否成功。糖水摄取量的变化可以反映动物对“奖励”的反应。患有抑郁症的大鼠,其“情绪低落”,对奖励淡漠,其糖水摄取量是明显减少的。本研究也发现,在造模的第3周和第4周,制备模型组大鼠的糖水摄取量是明显减少的。这表明给予慢性应激能够使大鼠发生抑郁。

本文还观察到,一定剂量的缬草可以使抑郁大鼠的糖水摄取量恢复性增加到正常大鼠的水平,从而逆转了消失的症状。缬草是如何促使抑郁大鼠恢复正常的行为活动?其机制目前还不清楚。有研究发现,出现抑郁行为的动物和人,其大脑海马神经元是减少的[10-12]。一些研究表明,缬草可以明显降低因脑缺血引起的海马神经元死亡数量,提示缬草有保护脑细胞的作用[13, 14]。我们另一项实验也显示[15],应用缬草可促使抑郁大鼠海马神经元恢复性增加,并且达到正常大鼠水平。表明缬草可以保护抑郁大鼠海马受损伤神经元,不让它们死亡,从而稳定了海马结构。因此,本文认为,一定剂量的缬草促使抑郁大鼠恢复正常的行为活动可能与抑郁大鼠海马神经元恢复性增加有关,这一推测还有待于研究证实。本研究不清楚不同剂量的缬草有不同作用的原因,推测与缬草含有多种活性成分有关。据认为,天然植物药中某一种成分在一定的剂量范围内可能对某一器官、组织具有保护作用,但是另一剂量可能会产生相反的效果[16]。

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王云甫,严 洁,孙圣刚,等.宽叶缬草治疗局灶性脑缺血的实验研究[J]. 中国康复,2004,19(3):137-138.

篇6

[关键词] 慢性低O2高CO2;银杏叶提取物;行为学;Morris水迷宫

[中图分类号] R285.5 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701(2015)15-0001-03

[Abstract] Objective To observe changes of spatial learning-memory in rats with chronic hypoxic hypercapnia and the effect of gingkgo biloba extra. Methods After established the rat model of chronic hypoxic hypercapnia,seventy-two rats were randomly divided into four groups: normal control (NC),hypoxic-hypercapnia 4-week (4HH),hypoxic-hypercapnia 4-week+gingkgo biloba extra (EGb) high dose (100 mg/kg) group[4HH+EGb(H)] and hypoxic-hypercapnia 4-week+EGb low dose (50 mg/kg) group[4HH+EGb(L)]. Praxiology in rats was asessed by the Morris water maze and step down test. Results The spatial learning-memory in rats exposed to chronic hypoxic-hypercapnia 4-week(4HH group)were displayed significant impairment in their performance,the longer mean escape latencies and swim path distances,the more error times. 4HH+EGb(H) and 4HH+EGb(L)groups shortened the reaction time of leaning, prolonged the latent time of memory, reduced times of mistakes. Conclusions EGb can enhance the capacity of learning-memory in the rats exposed chronic hypoxic hypercapnia.

[Key words] Chronic hypoxic hypercapnia; Gingkgo biloba extra; Praxiology; Morris water maze

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)是一类常见病和多发病,存在着很高的发病率和死亡率。近来许多研究相继报道了COPD 引起的认知损害,而且该类损害并非只是巧合或抑郁引起[1]。由于慢性低O2高CO2模型很好地模拟了COPD的病理生理学改变,使之成为研究肺动脉高压的发病机制和临床防治的理想工具,然而众多研究仅关注肺动脉高压的发生发展机制上,而对认知行为功能影响的关注较少。银杏(ginkgo biloba)为银杏科银杏属植物,其主要有效成分为黄酮类和萜内脂类,具有扩张血管、保护机体组织和抗氧化等作用,从而临床有用于缺血性脑血管病的治疗[2,3]。而其对COPD认知功能的影响未见报道。因此本研究拟通过建立慢性低O2高CO2肺动脉高压模型及银杏叶提取物(gingkgo biloba extra,EGb)干预后,观察动物行为学的改变。为临床银杏叶提取物对认知功能的影响提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 主要材料

常压慢性低O2高CO2实验模拟舱(潍坊华信氧业有限公司)、M192519便携式O2和CO2气体测定仪(上海牧晨电子技术有限公司)、大鼠跳台仪、Morris 水迷宫(上海赞德医疗有限公司)、Medlab生物信号采集处理系统(南京美易科技有限公司)。

1.2 动物分组及模型制备

将72只SPF级雄性SD大鼠,体重180~220 g(由温州医科大学动物实验中心提供,wydy 2012-0079),根据随机数字表,分为四组:正常对照组(常压常氧组/NC组),低O2高CO2 4周组(4HH组),低O2高CO2 4周组+EGb低剂量(50 mg/kg)组[4HH+EGb(L)组]、低O2高CO2 4周组+EGb高剂量(100 mg/kg)组[4HH+EGb(H)组],每组随机抽取8只。参考文献[1]的方法,将后三组大鼠置于常压低O2高CO2舱内,舱内O2浓度使其降低并维持在9%~11%(根据便携式 O2和CO2气体测定仪结果,通过N2调节),CO2浓度为6%~7%,进舱时间为每天早上8:00~16:00,每周6 d。动物饲养到规定时间后, 用戊巴比妥钠(35 mg/kg BW)腹腔麻醉,右心导管法测定平均肺动脉(mPAP)、平均颈动脉压(mCAP)。银杏叶片(商品名:舒血宁片):每片含银杏叶提取物50 mg(广西半宙制药股份有限公司生产,国药准字Z20064166)。模型+银杏叶提取物组每天进舱前30 min灌服银杏叶混悬液,对照组、模型组均按灌服等量0.9%生理盐水。

1.3 行为学检测

1.3.1 Morris水迷宫 Morris水迷宫由圆形水池、圆柱形平台、摄像头记录及软件分析系统4部分组合而成。圆形水池是一个直径170 cm、高40 cm 的铁皮圆桶,池壁内侧用白色泡沫纸粘贴。水池分成4个象限,水温(25±1)℃,将站台固定置于第2象限中央,浸没于水下2 cm,撒入适量墨汁水变为不透明状,用以隐蔽水中的平台。池壁上悬挂两个以上物体作为近距离视觉参照物,并在水池外房间内有多种远距离视觉参照物。实验共进行5 d,每天上下午固定时间段两次训练。大鼠按顺序从4个等分象限的中点面向池壁放入池中,记录大鼠水中活动轨迹(摄像头)并计算其爬上平台时间,期间如超过120 s未找到平台,终止该象限检测,潜伏期记录为120 s。待大鼠平台上休息30 s再行下一象限检测。用平均逃避潜伏期(mean escape latency)和游泳总距离(swim path distance)两个参数反映大鼠的空间学习记忆成绩。

1.3.2 跳台试验 实验装置主要由回避反应箱(30 cm×30 cm×30 cm)及一圆形跳台组成。其中箱底为铜栅,可通刺激电流(0.5~0.6 mA)。圆形跳台可随机置于铜栅上,大鼠可在跳台上停留以回避电击。在实验前为消除大鼠探究反应,需先将其放置于箱内,适应3 min。在训练实验期间,多数动物受电击后,可能再次或多次跳至铜栅上,而后又重新跳回平台。每次训练5 min,记录大鼠训练时跳下台受电击次数,即第一次错误(EN1),作为训练成绩。24 h后以此作为记忆保持实验,记录每只动物3 min内跳下平台的错误次数,即第二次错误次数(EN2),并且第一次跳下平台的潜伏期(ST)。

1.4统计学处理

应用SPSS18.0统计学软件,计量资料以均数±标准差(x±s)形成表示,经正态性检验后,多组样本均数比较采用单因素方差分析(F 检验),均数两两比较采用 LSD-t检验。P

2 结果

2.1 各大鼠mPAP、mCAP的变化

与NC组比较,4HH组及不同剂量EGb干预组mPAP有显著性差异(P均0.05),见表1。

2.2 各组大鼠Morris水迷宫成绩

与NC对照组比较,4HH组平均逃避潜伏期延长和游泳总距离增加。EGb干预组(高剂量、低剂量)平均逃避潜伏期和游泳总距离均缩短,与4HH组比较,有显著性差异(P

2.3各组大鼠跳台试验结果

与NC组比较,4HH组潜伏期明显缩短,EN1及EN2错误次数明显增加(P

3 讨论

银杏(ginkgo biloba)为银杏科银杏属植物,其主要有效成分为黄酮类和萜内脂类。根据现代的药理学分析研究,EGb具有广泛的生物药理效应,如拮抗血小板凝聚、保护血管内膜、抑制微血栓形成、清除自由基等作用[2-4]。近年来的临床疗效观察也发现EGb可明显改善血管性痴呆患者的智能障碍,并认为该作用可能通过促进海马NR1受体蛋白及mRNA表达,而抑制兴奋性氨基酸的释放及钙超载,促进血管性痴呆大鼠海马组织钙调素、钙调素激酶Ⅱ表达的作用相关[5、6]。此外,也有进一步的相关研究提示,EGb能加速神经冲动的传导,对突触的传递产生易化作用,对信息加工、记忆的巩固和再现密切相关[7,8]。而EGb对于慢性低O2高CO2导致认知功能障碍的干预作用,未见报道。

近年来许多研究相继报道了COPD 引起的认知损害,而且该类损害并非只是巧合或抑郁引起[9]。尸检和动物学实验对存在这类认知障碍的患者或动物的海马区研究中发现了不同程度的损伤[10]。相对于国外单纯低O2性肺动脉高压动物模型,慢性低氧高二氧化碳模型很好地模拟了COPD 的病理改变[11]。本研究结果也表明,各模型组大鼠与正常对照组相比,mPAP明显升高,而mCAP无显著性差异,说明慢性低氧高二氧化碳肺动脉高压模型已复制成功,且动物的体循环压无明显变化,提示模型组动物脑血流未受明显影响。

在现代学习记忆研究中,Morris水迷宫往往被认为是非自我为中心的、空间参照的学习记忆研究可靠的理想的经典测试工具[12],但是由于动物在水中的本能逃生反应,且在游泳中消耗能量较大,从而影响学习记忆的检测。故此,本研究为了试验结果更稳定可靠,同时结合跳台作业实验。后者优点在于可较准确地反映动物空间的辨别性学习记忆能力, 简便易行,根据试验设备的不同,一次可同时试验多只动物,可实现组间平行操作。在该实验中同时采用了跳台潜伏期、错误次数等指标,排除了药物非特异性干扰,从而使实验结果更具说服性。从实验结果看,两个测试工具实验的结果相平行。模型组大鼠学习与记忆能力均下降,而EGb干预(高、低剂量组)后大鼠的学习记忆能力,有不同程度的提高,表现为平均逃避潜伏期和游泳总距离缩短、EN1及EN2错误次数减少。同时我们在两个剂量组间,未发现EGb在(50~100)mg/kg剂量区间,呈现干预作用有统计学意义。提示后续的该药物量效研究上剂量区间可能需进一步扩大。

当然,动物在该造模环境下也可能出现一些生理变化,如:睡眠结构的紊乱、体重、脑血流的变化,从而影响空间学习记忆能力等[13,14]。在本研究中,我们根据各组体重的改变及造模动物的mCAP的检测,可以排除体重及脑血流改变的影响。因实验技术条件约束,在本研究中未能采用视频监测,直观地观察实验因素:慢性低O2高CO2,对大鼠睡眠结构的影响。然而有研究[15]认为,慢性低O2对动物睡眠没有长期的影响,其在单纯间断低O2条件下,该研究通过皮层埋植的脑电图(EEG)监测动物的睡眠结构,发现慢性低氧环境下,第一天大鼠睡眠结构明显紊乱,总睡眠时间显著减少,其中以非快动眼睡眠相(NREM)缩短更加明显。但单纯间断低O2环境下第二日开始,大鼠的睡眠时间逐渐恢复,非快动眼睡眠相(NREM)和快动眼睡眠相(REM)逐步延长,第3~4天恢复到正常。

综上所述,说明实验动物在该造模环境下的一些生理反应是稳定的或变化甚微,也提示其不是导致模型组学习记忆能力下降主要因素。

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篇7

【关键词】 三七总皂甙;参麦注射液;脑出血;tnfα;hsp70

【摘要】 目的 比较观察三七总皂苷及参麦注射液对脑出血大鼠脑组织损伤和脑水肿的作用。方法 采用胶原酶与肝素复合法造成大鼠脑出血模型,造模后3 h,各组按试验设计给药,在相应时间点先对大鼠进行神经行为学评分,测定脑组织含水量、细胞形态学的变化,tnfα及hsp70表达。结果 三七、参麦均能够改善神经功能缺失症状,在第4天与模型组比较差异显著(p<0.05)。三七及参麦组能够减轻脑组织水肿,于第4天、第7天改善明显,与模型组比较差异显著(p<0.05),与甘油作用相似,但起效较慢。三七和参麦均能够使大鼠脑出血后tnfα表达降低、hsp70表达升高,以4 d、7 d与模型组比较有显著性差异(p<0.05)。结论 三七和参麦可以改善脑出血后神经功能缺陷症状;能减轻脑出血后脑水肿;可以抑制脑组织tnfα的表达,增加hsp70表达,疗效优于甘油;综合各指标分析和比较,三七的作用较参麦好。

【关键词】 三七总皂甙;参麦注射液;脑出血;tnfα;hsp70

对于脑出血治疗的报道多偏于现代医药方面的研究,如甘露醇、甘油等一些脱水药的降颅内压作用是明显和肯定的,但也存在一些不容忽视的副作用。WWW.133229.cOM脑出血属于中医学脑卒中范畴,而年老正衰易发瘀血、气血虚弱,应用活血和补气中药治疗缺血性和出血性脑卒中有很好的疗效〔1〕。三七和参麦无论在脑出血的初期还是恢复期,都是临床上使用较多的中药,但同时对二药的疗效、脑水肿、肿瘤坏死因子α(tnfα)、热休克蛋白(hsp70)表达的影响等比较尚未见报道。本研究旨在通过比较观察两者对脑出血大鼠的治疗作用,寻找出治疗脑出血比较有效的中药;为拓展中医药在防治脑出血领域提供理论和实验依据。

1 材料与方法

1.1 动物分组与处置

健康清洁级雄性sd大鼠104只,体重200~250 g, 随机选8只为假手术组,余96随机分为脑出血模型组、甘复方甘油组、三七总皂甙组、参麦注射液组,并分设48 h、4和7 d三个时间组,每组8只大鼠。

1.2 脑出血模型的制备及给药

10%水合氯醛(0.5 ml/100 g)腹腔麻醉,将大鼠固定于立体定位仪上,切开头部正中皮肤,暴露颅骨,参考rosenberg的大鼠脑出血模型,按大鼠立体定位图谱定位左侧尾状核,用微量注射器取0.6 μl胶原酶肝素溶液,假手术组除不注胶原酶肝素溶液。造模3 h后,分别给予生理盐水,复方甘油、三七总皂甙及参麦注射液2 ml腹腔注射,假手术组不给药,每日给药1次。

1.3 结果测定

1.3.1 模型筛选及神经行为学评分

大鼠清醒后2 h进行神经功能缺损评定,评分参考zea longa 5分制评分法:0:无神经损伤症状;1分:不能完全伸展对侧前爪;2分:向对侧转圈;3分:向对侧倾斜;4分:不能自发行走,意识丧失。按神经行为学评分选取在1~3分内者作为研究对象,死亡及不符合条件的大鼠予以剔除,并随机补充。

1.3.2 脑组织含水量测定

在相应时间点将各组大鼠用10%水合氯醛麻醉后,甲醛固定,快速断头取脑,将脑组织左前块用滤纸吸取表面液体;分析天平称量湿重;电干燥箱105℃烘烤3 d至恒重后称取干重;脑含水量计算公式为:〔(湿重干重)/湿重〕x100%。

1.3.3 苏木素伊红(he)染色

取各组大鼠左后块脑组织常规石蜡包埋,切片,he 染色,置光镜下观察。

1.3.4 免疫组化检测

将每组大鼠右前块、右后块脑组织分别用于检测tnfα和hsp70表达,免疫组化法按试剂盒说明进行操作。光镜下tnfα和hsp70阳性细胞的胞浆或胞核内会出现棕黄色的颗粒,每组织块选5张切片,400 视野下,计数8 个(0.25 ×0.25) mm2范围内阳性细胞数。

1.4 统计学分析

采用spss13.0统计软件,数据以x±s表示,多组间比较采用单因素方差分析。

2 结 果

2.1 神经行为学比较

假手术组大鼠未见神经功能缺失症状,其余各组大鼠均出现不同程度的神经功能缺失症状,48 h最重,4、7 d逐渐减轻。甘油、三七、参麦组各时间点均较模型组症状减轻;其中甘油组于造模后48 h、三七、参麦组均于造模后第4天神经功能改善明显,与模型组比较差异显著(p<0.05)。见表1。

2.2 脑含水量比较

与假手术组比较,其余各组大鼠脑含水量均增加,以48 h最重,后呈下降趋势。甘油组各时相均较模型组含水量少,与模型组比较差异显著(p<0.05);三七及参麦组于造模后4、7 d含水量少,与模型组比较差异显著(p<0.05)。见表2。

2.3 形态学比较

三七组与参麦组神经细胞变性坏死、细胞周围水肿及脑组织结构疏松程度较甘油组轻,死亡细胞数目较甘油组明显减少,但三七组与参麦组两者程度差不多。

2.4 tnfα阳性细胞比较

假手术组tnfα阳性细胞数无明显变化,其余各组明显增加,出血后48 h升高的幅度大于出血后4、7 d;三七、参麦组以4、7 d较模型组及甘油组表达降低明显(p<0.05);在7 d时,三七组较参麦组表达明显减少(p<0.05)。见表3。

2.5 hsp70阳性细胞比较

假手术组hsp70阳性细胞数无明显变化,其余各组明显增加,其中以4 d表达为最高,48 h、7 d表达均较4 d少。三七、参麦组以4 d、7 d较模型组及甘油组表达增多明显(p<0.05);而7 d时,三七组hsp70阳性细胞表达又明显多于参麦组(p<0.05)。见表4。表1 大鼠神经行为学评分表2 大鼠脑组织含水量测定表3 大鼠脑组织tnfα阳性细胞数表达比较表4 大鼠脑组织hsp70阳性细胞数表达比较

3 讨 论

脑出血属于中医学脑卒中范畴,急性期致病因素以内风、痰浊、瘀血、邪热为主,病邪为害的最终环节为脑络闭阻,致血液运行不畅,形成淤血,瘀血的再生,推动病情的发展,而年老正衰是发病的主要因素,以肝肾阴虚、气血虚弱为发病之本。出血性脑卒中导致的血肿及周围水肿、血液循环障碍,相当于中医的病理瘀血,使得气血津液运行不畅,脑失濡养。治疗上应祛瘀,解除血肿压迫,清除病理代谢产物,补气,以增行血,消散瘀结,滋养脏腑。

三七总皂甙具有止血活血双重作用。研究发现,三七能够促进血肿吸收〔2〕,抑制钙超载〔3〕、清除氧自由基、花生四烯酸及炎症因子〔4〕等有害物质,并能修复损伤的血管、改善微循环,增强免疫力等。参麦注射液由人参、麦冬组成,功效为益气养阴固脱。研究发现它能够促进血肿吸收〔5〕,清除氧自由基〔6〕、抑制钙超载及原癌基因〔7〕等有害物质,并能改善血循环,促进脑内蛋白质、神经递质的合成,增强机体免疫力等。两者皆同时具有中医的“祛邪” 与“扶正”功能,但是三七偏于祛邪,参麦注射液偏于扶正,两者作用虽有相同之处,但各有侧重。

脑出血致周围血肿组织形成缺血半暗带,在缺血缺氧状态下,众多的炎症因子被启动,释放出tnfα。tnfα是一种糖蛋白,正常水平可抵抗细菌、病毒等的感染,大量产生和释放会破坏机体的免疫平衡,释放白细胞介素(il6)和蛋白水解酶引起氧自由基的生成;促发炎症反应,加重脑水肿〔8〕。脑出血所致的周围缺血半暗带也是hsp70产生的一种应激刺激。hsp70是一族应激蛋白,正常细胞内含量低,在应激状态下升高较为明显,其表达可作为细胞受损可靠的指标,本质是一种自身保护的抗损伤反应。其神经保护机制可能为:介导蛋白质正确装配,维持细胞正常代谢〔9〕;抑制氧自由基;减轻钙超载;阻止细胞启动自杀程序;减少细胞凋亡;抑制内源性一氧化氮合酶(nos),减轻血管源性水肿〔10〕。

本研究提示减轻脑水肿的作用中药较甘油相对慢。tnfα在假手术组仅表达少量,而在模型组表达增加明显,表明在正常脑组织中含量少,其检测可以敏感地反映缺血区神经细胞的变化,适于对药物疗效的评估。在本实验中,三七和参麦注射液都能够显著降低血肿周围缺血区tnfα的表达,在第4天表达增多明显,并且三七较参麦注射液的疗效时间更持久。hsp70在假手术组仅表达少量,而在其他造模组初期表达增加明显,表明在正常脑组织中含量少,脑出血后缺血缺氧可以作为其表达的应激刺激。另外,三七和参麦注射液能够显著增加血肿周围缺血区hsp70的表达,发挥其神经保护作用,并且三七较参麦注射液的疗效更持久,综合各指标分析和比较,偏于“祛瘀”三七总皂甙对脑出血后神经的保护作用较偏于“扶正”参麦注射液好,疗效更持久。在临床上考虑用中药治疗脑出血时,选用三七总皂甙可能更有益。

【参考文献】

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篇8

【摘要】

目的 探讨不同剂量羟丁酸钠对罗哌卡因中毒小鼠惊厥和死亡率的影响。方法 小鼠分4组,每组10只,分别预先腹腔注射3种剂量的羟丁酸钠或等容积的生理盐水,5 min后腹腔注射致惊厥量罗哌卡因,观察小鼠惊厥潜伏期、持续期、惊厥发生率和死亡率。结果 与生理盐水组相比,羟丁酸钠组小鼠惊厥发生率降低,惊厥的潜伏期延长,持续期缩短,死亡率降低。结论 羟丁酸钠能降低罗哌卡因毒性并可呈剂量依赖性地拮抗小鼠罗哌卡因中毒引起的惊厥。

【关键词】 惊厥;羟丁酸钠;罗哌卡因;小鼠

Abstract: Objective To investigate the effect of different doses of sodium oxybate on the convulsions and mortality rate of mice with ropivacaine poisoning. Methods 40 mice were randomized into 4 groups (n=10 each) and received intraperitoneal injections of sodium oxybate of three different doses or the same volume of normal saline, respectively. 5 minutes later, all the mice received an intraperitoneal injection of ropivacaine in a toxic dose and the convulsion latency, duration, seizure incidence and mortality of the 40 mice were observed and recorded. Results Compared with the normal saline group, the sodium oxybate groups had a lower convulsion rate, longer latency of the convulsion, shorter duration and reduced mortality. Conclusion Sodium oxybate could decrease ropivacaine toxicity with a dose-dependent response.

Key words: convulsion; sodium oxybate; ropivacaine; mice

罗哌卡因(ropivacaine)是一种新的长效酰胺类局麻药,广泛应用于临床麻醉和术后镇痛。罗哌卡因在临床麻醉中的使用剂量很少达到其致惊厥剂量,安全性较高,但一旦发生中枢毒性反应则较强,更应积极处理[1]。传统的抗惊厥药多有较强的呼吸、循环抑制作用,或作用时间较长,常与惊厥后期的“抑制相”叠加而加重抑制。羟丁酸钠(sodium oxybate)为非巴比妥类静脉麻醉药,临床上主要用于静脉诱导麻醉,虽麻醉作用慢而持久,但对呼吸、循环影响小,可避免与惊厥的“抑制相”叠加[2]。近年来有研究表明羟丁酸钠能降低局麻药的毒性[3],拮抗普鲁卡因中毒所致的惊厥[4],而其对罗哌卡因致惊厥作用的影响鲜见报道。

本实验通过对健康小鼠腹腔注射不同浓度羟丁酸钠和致惊厥量罗哌卡因,观察罗哌卡因致小鼠惊厥的行为学(致惊厥潜伏期、持续期、惊厥数、死亡情况等),并探讨羟丁酸钠对罗哌卡因致惊厥作用和毒性的影响。

1 材料和方法

1.1 药品

羟丁酸钠由上海旭东海普药业有限公司生产,规格为10 ml:2.5 g,批号为060302。甲磺酸罗哌卡因注射液由江苏恩华药业集团有限公司生产,规格为10 ml:89.4 mg,批号为20070301。羟丁酸钠用无菌生理盐水稀释成所需浓度,罗哌卡因使用原液。

1.2 实验动物

健康昆明种小鼠,雌雄不拘,体重20~25 g,由徐州医学院实验动物中心提供。

1.3 方法

按分层随机区组设计将40只小鼠分成4组,每组10只。各组小鼠分别腹腔注射生理盐水(NS组)或50 mg·kg-1 (Q50组)、100 mg·kg-1 (Q100组)、200 mg·kg-1 (Q200组)的羟丁酸钠,注射容积均为0.1 ml·10 g-1,5 min后腹腔注射致惊厥量罗哌卡因0.1 ml·10 g-1(1 s内注射完)。观察小鼠惊厥的潜伏期、持续期、惊厥发生率、死亡率。

惊厥判断指标:动物兴奋性明显增高,活动增强,跳跃,奔跑,因肢体痉挛、不能平衡而倒地[5]。惊厥持续时间:从第一次惊厥开始,到末次惊厥结束、能自主活动为止。

1.4 统计学处理

计量资料均以±s表示,计数资料以百分比表示,用SPSS 16.0软件进行统计学分析。多组间比较采用完全随机设计方差分析,两组间比较采用方差分析中均数的两两比较,多组率的比较采用似然比χ2检验,两组率的比较采用Fisher确切概率法。P

2 结果

Q50、Q100、Q200组均可降低罗哌卡因中毒小鼠的惊厥率和死亡率,并呈剂量依赖性。Q50组能缩短惊厥持续期(P0.05);Q100组能延长惊厥潜伏期(P

3 讨论

本实验结果表明羟丁酸钠可剂量依赖性地拮抗罗哌卡因的致惊厥作用,降低死亡率,提示羟丁酸钠对罗哌卡因中毒有保护作用。

局麻药选择性抑制大脑抑制性通路,故出现兴奋和惊厥,若血中局麻药浓度高至使兴奋和抑制通路同时受到抑制,则全部中枢神经系统处于抑制状态[6]。抗惊厥是防治局麻药中毒的重要措施之一,可减轻惊厥引起的呼吸困难、缺氧、能量过度消耗和心脏衰竭。因此,很多抗惊厥药具有防治局麻药中毒的作用[7]。

常用巴比妥类或苯二氮艹卓类对抗罗哌卡因惊厥,但此二类药物均对呼吸、循环功能有一定抑制作用,常与罗哌卡因惊厥的后抑制作用相重叠而加重对呼吸、循环的抑制。羟丁酸钠对呼吸、循环功能无明显抑制作用,且能改善微循环。

羟丁酸钠降低惊厥率表明其对中枢有较强的抑制作用,延长罗哌卡因惊厥发生的潜伏期,可为预防和治疗惊厥发作赢得时间;缩短惊厥持续期可以减轻惊厥造成的损害;降低死亡率表明降低了毒性。

实验中还观察到注射小剂量羟丁酸钠不发生惊厥的小鼠比较活跃,活动自如,而注射大剂量羟丁酸钠的小鼠虽然都没有发生惊厥,但都进入睡眠状态。羟丁酸钠是静脉麻醉药,其抗惊厥作用可能与抑制中枢兴奋性神经元有关,至于其确切的作用机制尚有待于进一步研究。

参考文献

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[4]钱衡,王亚琴,毛天,等.羟丁酸钠对普鲁卡因惊厥半数有效量的影响[J].徐州医学院学报, 2009,29(3):175.

[5]徐叔云,卞如濂,陈修.药理实验方法学[M].3版.北京:人民卫生出版社,2003:863.

篇9

【摘要】 目的 对大鼠血管性痴呆双侧颈总动脉永久性结扎模型(permanent bilateral common carotid artery occlusion,2VO)进行改良,提高模型动物存活率。方法 采取改良造模方法(间隔3天分2次结扎双侧颈总动脉)和传统的2VO方法(同时结扎双侧颈总动脉)建立血管性痴呆模型,观察并比较2种方法大鼠的成活率和学习记忆能力差异。 结果 术后60d, 改良模型组动物存活率(80.0%)明显高于传统模型组(45.0%)(P0.05),而均显著低于假手术对照组(P

【关键词】 动物模型;血管性痴呆;Morris水迷宫;大鼠

ABSTRACT:Objective To establish a better permanent bilateral common carotid artery occlusion method which is used to establish the vascular dementia model and increase survival rate of the model animals.Methods The bilateral common carotid arteries were occluded in two times operation at 3 days interval for improved method or,blocked simultaneously at one surgery for traditional one.The differences between the two methods about the survival rates of the rats,and the learning and memory ability were compared.Results 60 days after the last operation,the survival rate of the improved model group animals(80%) was much higher than that of the traditional group animals(45%) (P0.05),and was decreased as compared to the control group(P

KEY WORDS: Animal model;Vascular dementia;Morris water maze;Rat

双侧颈总动脉永久性结扎模型是血管性痴呆研究中常用的模型之一[1]。传统方法因双侧颈总动脉同时永久性结扎,对动物打击过大,动物死亡率高,导致实验成本升高,标本获取困难,实验周期延长。我们拟对传统方法进行改良,降低动物死亡率,同时观察其行为学指标的变化。

1 材料与方法

1.1 动物及仪器

健康雄性Wistar大鼠45只,体质量220±20g,购于湖北省实验动物研究中心(合格证号为0001450)。MT200 Morris水迷宫视频分析系统,成都泰盟科技有限公司。

1.2 实验方法

大鼠随机分为3组:假手术对照组(10只)、改良模型组(15只)及传统模型组(20只)。具体实验方法如下。

改良模型组:大鼠术前12h禁食,自由饮水。以10%水合氯醛(350mg/kg,ip)麻醉后,将大鼠仰卧位固定于鼠台,颈部皮肤剪毛备皮,碘伏酒精常规消毒。切口位于颈正中线左侧旁开0.5cm处,长约1cm。钝性分离皮下组织后,于切口正下方的斜方肌与气管夹角处可见颈总动脉搏动。分离出颈总动脉后,以4号丝线双重结扎。术中动作轻柔,避免钳夹和过分牵拉迷走神经,注意无菌原则。行间断缝合。术后3d,每天以碘伏消毒伤口及周围皮肤。3d后于颈正中线右侧旁开0.5cm处切开,进行相同手术。

传统模型组:大鼠麻醉、固定,取颈正中切口,切口长约1.5cm。钝性分离皮下组织,于一侧肌肉间隙中分别分离出颈总动脉,以4号丝线双重结扎。完成一侧后,进行另外一侧。其余同改良方法。

假手术对照组:双侧颈总动脉不结扎,余同传统模型组。

1.3 指标测定

术后60d观察大鼠成活率以及学习记忆成绩。使用Morris水迷宫对大鼠进行学习记忆能力的测定[2]。Morris水迷宫实验分为两部分:① 定位航行实验:用于测量大鼠对水迷宫学习和记忆的获取能力。实验历时6d,第1d让大鼠自由游泳2min;从第2d起,每天分上、下午两段,每段训练4次。训练时随机选择一个入水点,将大鼠面向池壁放入水中, 系统自动记录大鼠寻找并爬上平台时所需时间(逃避潜伏期)及运动轨迹,每次训练间隔为60s。如果大鼠在120s内未找到平台,须将其引至平台,这时潜伏期记为120s。②空间搜索实验:在第6d最后一次训练后撤除水下平台,在同一入水点将大鼠面向池壁放入水中,系统自动记录其在120s内跨过原平台相应位置的次数及运动轨迹。

1.4 统计学分析

计量资料以均数±标准差(±s)表示。使用spss12.0 for windows软件。对计量资料进行t检验,取α=0.05作为检验水平;对大鼠成活率进行χ2检验,也取α=0.05作为检验水平。

2 结 果

术后60d,改良模型组死亡3只,存活12只,存活率80.0%;传统模型组死亡11只,存活9只,存活率45.0%(表1)。与对照组比较,两个模型组大鼠逃避潜伏期明显延长,在120s内穿越平台的次数明显减少(P0.05)(表2)。表1 两种血管性痴呆模型大鼠成活率的比较表2 两种血管性痴呆模型大鼠学习记忆能力的改变 与对照组比较,* P

3 讨 论

2VO模型是血管性痴呆研究中常用的模型之一。有文献报道报道,传统2VO法动物存活率仅为12.5%[3],我们实验中传统方法的动物存活率也只有45.0%。在实验中,传统模型组大鼠在结扎了双侧颈总动脉后,出现哮鸣音样呼吸,抽搐,动物恢复缓慢,甚至持续昏迷直至死亡。而行改良模型组的大鼠则没有出现这些症状。传统方法存活率较低的原因分析有以下两个:①由于采取正中切口,分离两侧颈总动脉时难免会对迷走神经有所牵拉甚至损伤;②一次性结扎两侧颈总动脉,椎动脉不能迅速代偿以提供脑部所需营养,导致脑部缺血改变严重。改良模型组动物存活率高达80.0%,优越性显而易见,其优点:①采取颈正中线旁切口,利于分离颈总动脉,减少了对迷走神经的牵拉和损伤;②分次结扎,有利于脑部血流重新分配,脑部血供重新建立,机体逐渐代偿适应。③更接近临床上常见的脑部慢性缺血的病理过程。实际观察也发现,改良模型组大鼠术后苏醒较快,苏醒后对其进食和活动的影响也较小。

经典的Morris 水迷宫所检测的是大鼠在多次的训练中, 学会寻找固定位置的隐蔽平台, 形成稳定的空间位置认知, 这种空间认知是加工空间信息(外部线索) 形成的。平台的位置与大鼠自身所处的位置和状态无关, 是一种以异我为参照点的参考认知(allocentric cognition) , 所形成的记忆是一种空间参考记忆( reference memory) 。从信息的加工和提取方式来看, 这种空间参考记忆进入意识系统, 其储存的机制主要涉及边缘系统(如海马) 以及大脑皮层有关脑区[4],属于陈述性记忆(declarative memory) 。而临床健忘和痴呆的病人, 正是陈述性记忆首先受损而且比较突出[5]。实验结果提示,两组模型大鼠逃避潜伏期明显延长,在规定时间内穿越平台的次数明显减少,空间记忆损害明显,成功建造了大鼠痴呆模型。

故而我们认为,采取颈前区正中线旁切口、间隔3天分2次永久性结扎同侧颈总动脉的方法,可以成功建立血管性痴呆模型,且较传统2VO法动物成活率显著提高,实验成本降低,实验周期缩短;在慢性脑缺血和慢性脑低灌流性疾病尤其是血管性痴呆的相关研究中,不失为一种理想的建模方法。

参考文献

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篇10

【关键词】 昂丹司琼;cFos;疼痛

5羟色胺3(5HT3)受体阻滞剂昂丹司琼自问世以来一直作为一种有效的中枢镇吐剂应用于临床,在疼痛方面的研究近来才刚起步,有报道其在疼痛的治疗中起到了一定的作用。本实验以大鼠慢性切口痛模型来验证昂丹司琼是否具有抗伤害作用。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 实验动物

选择健康雄性SD大鼠共32只(由大坪医院野战外科研究所动物房提供),体重200~300 g。

1.1.2 实验试剂

昂丹司琼纯制剂(山东齐鲁制药有限公司)。

1.2 实验方法

1.2.1 动物分组及方法

大鼠随机分为盐水对照组,利多卡因20 mg/mL组,昂丹司琼32 mg/mL组和假手术组(单纯乙醚麻醉组),每组8只。

1.2.3 疼痛模型的制备

将大鼠左后爪消毒,按照Brennan[1]法从足底近端0.5 cm处向趾部作长约1 cm的切口,用眼科镊挑起足底肌肉并纵向切割,钝性分离,保持肌肉的起止及附着完整。按压止血用50细线缝合皮肤。手术过程约为5 min。

1.2.4 神经冲动阻滞(三点阻滞法)

生理盐水对照组、利多卡因组、昂丹司琼组参照文献[2]选择三点注射的方法,包括了局部神经阻滞及局部的浸润麻醉。乙醚麻醉下,大鼠踝关节后部的中点和侧面分别注射相应药液0.1 mL,阻滞其腓肠神经和胫神经。随后在要做切口的足跖部皮下局部浸润相应药液0.3 mL。15 min后,行切口痛模型的制作。假手术组给予单纯乙醚麻醉不行神经冲动阻滞。

1.2.5 累积痛评分

参照Brennan法[1]待大鼠清醒后观察后爪着地及负重情况,后爪被压迫发白表示负重。后爪翘起不着地,计2分;后爪着地但不负重,计1分;后爪着地并且负重,计0分。每5 min观察1次,每次1 min,以1 min内最常采取的姿势为标准,共观察1 h (共记分0~24分)。以术侧足评分减去对侧足评分即为所得累积疼痛评分。

1.2.6 Fos免疫组织化学方法

各组大鼠均于创伤后120 min,在戊巴比妥钠深麻醉下开胸,自左心室插管至升主动脉。先以150 mL生理盐水快速冲去血液,再以含4%多聚甲醛的0.01 mol/L磷酸盐缓冲液(PBS,pH 7.4)400 mL进行组织灌注固定,持续0.5~1 h。取出脊髓,以腰膨大为标志,截取L 35节段,移入含30%葡萄糖的4%多聚甲醛中固定至沉底。冰冻冠状连续切片,片厚35 μm。切片以PBS液漂洗10 min/次,共3次,再以0.3%TritonX100漂洗30 min。ABC免疫组化染色。

1.3 统计学分析

计量资料以均数±标准差(±s)表示,使用SPSS 11.0统计软件,组间采用单因素方差分析。P

2 结果

2.1 累积痛评分

与生理盐水对照组相比,其余三组的累积痛评分均明显降低(P0.05)。假手术组累积痛评分趋近于0,说明单纯的乙醚麻醉不会对大鼠的自发痛行为造成明显的影响,见表1。表1 累积痛评分比较

生理盐水组假手术组利多卡因组昂丹司琼组累积痛评分(略)注:*与盐水组相比,P

2.2 FLI记数

在显微镜下(×100)观察大鼠患侧脊髓内出现Fos活性特征(胞核有黄色颗粒)的细胞,根据Rexed分层法记数脊髓背角各板层中Fos阳性细胞(FLI)的数目。脊髓背角Ⅰ、Ⅱ层FLI计数各组分别为:生理盐水组58±4(图1,图2);昂丹司琼组29±4(图3,图4);利多卡因组24±5(图5,图6);假手术组5±2(图7,图8)。与生理盐水组相比,其余三组的FLI计数均明显降低(P0.05)。假手术组脊髓背角cFos几乎没有表达,说明单纯的乙醚麻醉不会对大鼠的脊髓背角cFos的表达造成明显的影响,见表2。表2 各组术侧背角FLI阳性神经元数目比较(略)

3 讨论

cFos是众多即刻早期基因之一,多种因素刺激均可诱导cFos活化,迅速一过性表达Fos,并进一步诱导靶基因表达,介导其他缓慢的效应。因此,大鼠腰段脊髓背角Fos蛋白是评价药物阻滞麻醉效果的理想指标。

昂丹司琼作为一种高选择性的5HT3受体阻滞剂,自问世以来一直作为一种有效的中枢镇吐剂应用于临床。近来昂丹司琼在疼痛治疗方面的作用逐渐受到重视。在对异丙酚静脉注射痛的临床研究中发现,昂丹司琼能有效的减轻这种疼痛[2,3]。Muller W等[4]研究了局部应用昂丹司琼来治疗肌踺炎、外周关节炎、肌盘膜痛等肌病,发现局部注射昂丹司琼的镇痛作用与局部注射利多卡因类似,而这种作用所持续的时间较利多卡因更长。有研究报道单次静脉注射昂丹司琼对临床神经病理性疼痛有很好的疗效。然而有关昂丹司琼的这种抗伤害作用并不能单纯用对5HT3受体的阻滞来解释。Ye JH等[5]应用膜片钳技术发现昂丹司琼对钠通道呈现明显浓度相关性的阻滞效应,而钠通道阻滞是局部麻醉药的特性,推测昂丹司琼的抗伤害作用可能还与钠通道阻滞有关。

以往研究疼痛多在化学、炎症刺激等疼痛模型中进行,但皮下注射福尔马林或其他致炎剂所产生的组织损伤和疼痛,无论是疼痛产生的机制,还是疼痛过程都与病人术后切口疼痛存在着明显不同。Brennan等[1]在1996年建立了一种新的术后疼痛模型,它是通过对大鼠后爪足底的皮肤、筋膜及深部组织(肌肉)的切割来模拟病人术后疼痛。实施此手术的大鼠表现自发性疼痛行为、机械性异常疼痛、机械性痛觉过敏和热痛觉过敏,这些疼痛行为和持续时间与临床上外科手术和术后状态基本一致。研究发现施行这种手术的大鼠能表现出自发性疼痛行为、机械性触诱发痛和热痛觉过敏,在大鼠后爪手术后大约30 min手术侧后爪就出现机械性疼痛表现,2 h达到峰值,持续4~7 d,而非手术侧却不受影响。其疼痛行为和持续时间与临床上手术和术后疼痛状态有相似之处。因此,本实验采用了此种疼痛模型。

本实验采用了三点阻滞法来阻断切口痛模型的疼痛信号传入。Pogatzki EM等[6]于2002年首次报道了三点阻滞法在大鼠切口痛模型的应用,即为了完全阻滞大鼠足跖部切口神经冲动的传入,采用了局部神经阻滞及局部的浸润麻醉。在切口痛模型制作前15 min,于大鼠踝关节后部的中点和侧面分别注射0.5%的布比卡因0.1 mL,阻滞其腓肠神经和胫神经。随后在要做切口的足跖部皮下局部浸润布比卡因0.3 mL。注射后的4 h内,观察到大鼠的痛行为学反应明显减轻,同时脊髓背角WDR神经元的单位放电频率的增幅也较单纯切口痛模型组明显减少,而盐水对照组则没有此现象,说明了这种阻滞方法的有效性。Xiaohui S等[7]也已证实了,在制作切口痛模型前通过三点阻滞法给予局部麻醉剂布比卡因和利多卡因,均能明显的减少1 h后大鼠脊髓后角浅层Fos的表达。

钠通道阻滞剂如局部麻醉药应用后能抑制外周神经的动作电位的产生及幅度,从而降低向中枢神经系统传入的冲动,起到止痛的目的。昂丹司琼因被证实有钠通道的阻滞作用,因此,本文通过局部给药的方式,并与局部麻醉药对照,观察昂丹司琼局部应用是否能通过其对钠通道的阻滞作用,降低动作电位的发生频率和幅度,从而达到降低切口痛模型伤害性刺激传入的强度,达到镇痛的目的。本实验的结果证实,在痛行为学的评定数据比较中,利多卡因与昂丹司琼均能明显的降低大鼠切口痛模型后的自发痛程度,且昂丹司琼组与利多卡因组相比没有显著的差异。同样,利多卡因与昂丹司琼均能明显的降低大鼠切口痛模型后的脊髓背角cFos的表达,并且昂丹司琼组与利多卡因组相比也没有显著的差异。这说明提前局部注射昂丹司琼能象局麻药利多卡因一样降低因切口痛模型所引起的伤害性刺激的传入,并且两者的效果在本实验中没有发现明显的区别。

本实验在动物模型上验证了昂丹司琼对急性切口痛模型的伤害性刺激传入的阻断作用,为昂丹司琼在疼痛治疗中的应用提供了一定的依据。同时以昂丹司琼为代表的5HT3受体阻滞剂或与之结构类似的药物因其对5HT3受体和钠离子通道的双重阻滞作用,可作为一种新型局部麻醉药物的研究方向,为开发出全新意义的局部麻醉剂提供思路。

【参考文献】

[1]Brennan TJ, Vandermeulen EP, Gebhart GF. Characterization of a rat model of incisional pain [J]. Pain, 1996, 64: 493501.

[2]Gregory RE, Ettinger DS. 5HT3 receptor antagonists for the prevention chemotherapyinduced nausea and vomiting: a comparison of their pharmacology and clinical efficacy [J]. Drugs, 1998, 55: 173189.

[3]Reddy MS, Chen FG, Ng HP. Effect of ondansetron pretreatment on pain after rocuronium and propofol injection: a randomised, doubleblind controlled comparison with lidocaine [J]. Anaesthesia, 2001, 56: 902905

[4]Muller W, Stratz T. 5HT3 receptorantagonists in therapy of rheumatic diseases [J]. Z Rheumatol, 2003, 62: 3941.

[5]Ye JH, Mui WC, Ren J, et al. Ondansetron exhibits the properties of a local anesthetic [J]. Anesth Analg, 2004, 85: 11161121.