發布時間:2024-02-21 14:38:40
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術,我們為您準備了不同風格的5篇動物行為學分析方法,期待它們能激發您的靈感。
關鍵詞:酯;高級醇;醒酒小鼠;小鼠行為學
中圖分類號:TS262.5 文獻標識碼:A 文章編號:1674-0432(2011)-05-0085-1
1 材料與方法
1.1材料
1.1.1實驗動物普通昆明種小鼠,雌雄各半,20+2g,標準環境喂養(北京大學醫學部動物實驗中心提供)。
1.1.2實驗試劑乙醇(北京化工廠,分析純);異戊醇(天津津科精細化工研究所,分析純);異丁醇(東京化工株式會社,分析醇);正丙醇、正丁醇(德國FLUKA公司,分析純);甲酸、乙酯、乙酸乙酯、已酸乙酯、乙酸異戊酯、乙酸異丁酯
1.1.3實驗儀器滾筒運動測試儀(RB-200B型);1 ml針筒注射器(國營常州注射器廠)
1.2方法
1.2.1灌胃高級醇、酯類配比高級醇成分配比:異戊醇50%,異丁醇30%,正丙醇15%,正丁醇5%。酯類成分配比:甲酸乙酯25%,乙酸乙酯50%,已酸乙酯5%,乙酸異戊酯10%7,酸異丁酯10%。
1.2.2滾筒實驗昆明小白鼠,20±2g,雌雄各半,隨機分為對照組,3個灌胃酯溶液組和3個灌胃高級醇溶液組,劑量分別為0.5ml/20g,1.0ml/20g,2.0ml/20g。每組15只,通電后,小鼠在滾筒中滾動,記錄10分鐘內掉筒及爬筒次數。
1.2.3統計學分析結果用iS表示,并采用excell進行統計分析。
2 結果與討論
2.1酯類對小鼠行為學的影響
啤酒在發酵過程會產生大量酯類并在貯存過程酯類會有所增加。表1可以看出,每組劑量下,小鼠的掉筒次數會隨著酯類濃度的增加而增加,但經統計學分析,不同含量酯類物質在不同給藥劑量下對小鼠掉筒次數影響并不顯著,說明酯類對小鼠行為有一定的興奮作用,但這種刺激作用不強烈。
2.2高級醇對小鼠行為學的影響
經實驗表明對小鼠進行高級醇灌胃后有頭暈感,當高級醇含量超過100ppm,這種影響非常顯著。由表2分析,正常小鼠灌胃空白2ml后,意識清醒。在5分鐘內,平均掉筒次數1.73±0.75,
掉筒后在電擊作用下重新爬上滾筒。灌胃高級醇30ppm,隨劑量增加掉筒次數增加不明顯。
灌胃高級醇70ppm,1ml,掉筒顯著(P
由此表還可以看出,隨著高級醇濃度的增加,灌胃劑量對小鼠的影響越來越大。灌胃劑量由1.0ml增至2.0ml時,在30ppm掉筒次數由1.13±0.11增至1.73±0.75,而在150ppm時掉筒次數由17.66±7.46增至46.36±11.81。
比較行為學是比較醫學的一個分支,是一門多學科、多層次相交叉的邊緣性、綜合性學科,通過本門課程的學習,可以提高學生對人類行為的更深層次的理解和認識,并通過研究動物模型的行為內涵,建立可以評價的行為研究方法與人類行為內涵的比較,進而為人類行為研究提供基礎。比較行為學研究的主要內容包括行為的遺傳學傾向、行為的生理基礎、動物行為特點和研究方法、自發和社會行為研究方法、認知行為研究方法、攝食行為研究方法、阿爾茨海默病動物模型及研究方法、帕金森病動物模型及行為研究方法等。本課程不僅可以開闊學生的視野,增加對生物體行為的了解,也可以為學生進一步學習基礎醫學課程奠定基礎。
2教學概況
吉林醫藥學院面向本科各專業開設了比較行為學選修課,內容涉及行為的遺傳學基礎、嚙齒動物的行為生理學、動物行為特征及研究方法、嚙齒動物的自發與社會行為研究、認知行為研究方法、攝食行為模型與研究方法、運動行為研究方法、跑臺與動物模型運動研究、阿爾茨海默病動物模型及行為分析、精神疾病動物模型及相關行為學研究、帕金森病動物模型和行為研究方法等。選修課和必修課的性質不同,且學生多憑興趣選取,所以在教學方法上可更加靈活多樣,教學中采用多媒體結合視頻的教學形式,且二者占用學時相同,因而更為生動地展現了相關行為學案例,同時教學中結合了課堂討論、課后作業、課前提問等方式,不僅使學生加深理解,又激發了學生的學習興趣,給學生更加深刻的學習氛圍,開闊視野,達到很好的教學效果。課程考核采用作業和平時成績相結合的方式進行。講完相應的知識點,讓學生根據知識點查閱資料,圍繞知識點書寫相關課題的近幾年研究成果,完成作業,回收率達到100%。平時成績主要考察學生平時課堂表現。課程結束后,對課程學習情況等進行問卷調查,了解學生對課程的學習情況以及意見和建議,不斷完善課程教學。
3問卷調查
在課程結束時,對選修本課程的各專業學生進行問卷調查,范圍包括2013級臨床醫學、醫學檢驗、醫學影像、護理學、預防醫學、藥學等本科各專業共124名學生,幾乎涵蓋了所有醫學相關專業;調查內容主要包括選修該課程的原因、課程中印象深刻的內容、期望學習的內容等,期望通過調查能夠了解學生選修這門課程的真正原因、在修習這門課程中的收獲以及對這門課程更高的期望等,從而探討這門課程在醫學相關專業開設的重要性和必要性。發放124份問卷調查表,收回有效問卷117份,有效回收率為94%,調查主要項目內容及結果如下。
1)關于選擇比較行為學課程原因的調查。結果顯示,66%的學生是因為對這門課程感興趣,因好奇而選修的學生占19%,只有5%的學生僅為修學分而選擇該門課程,其他原因占10%。結果表明,多數學生(85%)在選擇這門課程的時候是以興趣愛好為主,說明醫學相關專業學生對這門課程感興趣或者好奇的程度非常高,也間接反映出在醫學相關專業開設這門課程的重要性。
2)關于對印象深刻內容的調查。結果顯示,學生對動物行為特征和人類相關疾病等方面的內容印象較為深刻,分別占到64%和36%,其他(表觀遺傳學等)占4%。提示多數學生對行為學方面的知識以及人類相關疾病方面的學習興趣和效果較好,這些都是學生平時感興趣但沒有機會深入學習的內容,因而在課程結束后對相關內容印象非常深刻。
3)關于對期望學習的內容調查。結果顯示,多數學生期望更多地了解人與人以及人與動物方面行為比較的內容(分別占21%、15%),說明學生在選修這門課程后,期望了解更多相關知識,這也反映出這門課程對學生的意義。從問卷調查結果中發現,醫學相關專業的學生對比較行為學課程感興趣程度非常高,一部分學生對這門課程不了解,因為好奇選擇這門課程,更多的學生對這門課程是充滿興趣的,期望了解相關知識。而經過課程學習后,多數學生對課程內容掌握較好,尤其是關于動物行為和人類相關疾病方面的內容印象更為深刻,這些內容一方面是與生活和專業密切相關的,如自閉癥、帕金森等人類相關疾病,另一方面學生對動物行為感興趣程度很高,因此,學過之后印象極為深刻。而且多數學生對比較行為學課程內容提出一些新的要求和期望,也表明學生在學習過后,不僅了解和掌握了這門課程相關內容,而且期望學習更多,體現出很強的求知欲,而這種興趣和求知欲正是學生在醫學課程學習中最為缺乏的,也是醫學教學改革中期望激發的。隨著基礎醫學發展進步,各學科的知識不斷擴張,學科之間的相互交叉不斷衍生大量邊緣學科和綜合學科。比較行為學作為一門多學科、多層次相交叉的邊緣性、綜合性學科,與行為學、解剖學、遺傳學、生理學、藥理學、病理生理學、醫學機能學、臨床醫學等有很深的關聯性,能將基礎醫學教學中的很多學科聯系在一起,從而加深學生對基礎醫學各學科的學習欲望,這正是這門課程開設的重要作用。
4意義
比較行為學與醫學專業學生的基礎課和專業課的學習關系密切,通過比較行為學的學習,可以幫助學生更加深層次地理解醫學課程。如行為與遺傳學密切關聯,比較行為學可以幫助學生了解基因如何影響和控制行為;行為學與解剖學及生理學相關,每一個物種都會不斷接受來自環境的各種刺激,為了生存和繁衍,必須具有可接受各種信息的感受器,還需靠效應器和內分泌系統對外界刺激做出適當的反應,通過比較行為學的學習,可以加深對解剖結構及相應生理學知識的理解;行為學與藥理學、病理生理學及醫學機能學有關聯性,比較行為學研究中常用的各種動物模型,包括學習記憶相關的疾病動物模型如瞬膜條件反射模型、創傷性腦損傷動物模型、腦缺血模型、老年癡呆模型、帕金森病動物模型制備等,這些都需要藥理學、病理生理學及醫學機能學知識為支撐。在模型制備的基礎上,還可以引導學生學習一些機能學實驗,如研究學習記憶行為學的迷宮(Morris水迷宮、T型迷宮、放射狀或輻射狀迷宮、Barnes迷宮、高架十字迷宮)、場景性和提示性恐懼條件反射、被動和主動回避實驗、物體識別實驗、條件性厭食癥、瞬膜條件反射、嗅覺任務實驗及種群識別等實驗。為適應21世紀醫學科學和衛生事業發展的要求,很多高校陸續開展以器官系統為中心的課程教改模式,比較行為學作為各學科交叉的綜合性學科,有利于基礎與臨床學科內容之間的結合,有利于提高基礎醫學課程之間的內在關聯,有利于學生豐富知識與提高能力。
5結語
[關鍵詞]魚類行為,研究動態,發展
中圖分類號:S932.4 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)46-0125-01
魚類行為學是一門古老而又年輕的科學,在動物行為進化上和漁業生產發展中均具有重要意義。近年來隨著現代漁業技術的發展,人們對魚類行為的關注程度越來越高,其中主要包括魚類與環境因子的相互作用、魚類對重金屬或有機毒物的應激反應以及魚類群體內部個體間的協調機制等。這直接促進了魚類行為學研究的發展,使得更多的成果應用到生產實踐中。魚類行為就是指魚類進行的各種運動,是魚類對環境變化的外在反應,主要包括游泳、攝食、生殖、呼吸等行為;此外,避敵、攻擊、求偶時改變體色等非運動形式也列入行為范疇。本文主要介紹魚類行為學的研究動態和發展趨勢,以期為國內學者開展魚類行為學研究提供參考依據。
1.魚類行為學研究的歷史過程
動物行為學的研究由來已久,但直到20世紀動物行為學才得到了迅速的發展和延伸。當時的主要研究對象是鳥類和哺乳類,而對于魚類的研究和報道都較少。自從1904年Lyon報道了魚類的趨流行為以來,陸續有學者開展關于魚類行為的研究,但并未引起人們的足夠重視。真正魚類行為研究直到上世紀中葉才逐步發展起來,主要是為了適應海洋捕撈的發展需要。在1963年召開的聯合國糧農組織大會中,Blaxter介紹了魚類在不同光照下對網具不同部分的反應,1970年在冰島雷克亞米克召開的世界性漁具會議有專門討論魚類行為的論文,1977年國際水生生物管理中心在意大利召開會議,專題討論了魚類行為與捕撈業和養殖業的關系。進入上世紀90年代后,魚類行為的研究引起國際海洋理事會的重視,1992年在挪威召開會議上強調了魚類行為學在漁業資源評估和漁業資源管理方面的應用,2004年在波蘭召開的漁具工作組會議上又討論了漁具漁法、魚類行為和魚群的聲波反射強度等。可見,有關魚類行為學的研究領域已經從最初的海洋捕撈業,逐漸擴展到生物技術、信息技術和資源管理等。
2.魚類行為學的研究領域
隨著現代科學技術的不斷發展和完善,人們對魚類行為的觀察和探索也不斷取得進展。最初只是研究魚類行為在捕撈產業中的應用,其后發展到研究魚類個體對聲響、光照等環境因子的反應,最后發展到研究魚類群體行為及內部機理。魚類行為學的研究方向主要分為個體行為學和群體行為學:
2.1 魚類個體行為學
個體行為學主要是指魚類個體在外界物理或化學刺激下所產生的自發或條件反射行為。主要研究對象為魚類個體或者魚群中的獨立個體,主要研究方向為魚類的趨、魚類的游泳行為和攝食行為等。
2.1.1 魚類的趨
魚類趨通常與環境因子的改變有關,如魚類的趨光性、趨流性和趨礁性等,這些行為通常理解為魚類的本能行為,不同魚類面對光照、溫度、流速甚至顏色的改變均有不同的反應和適應過程。王武等研究了水溫與光照對瓦氏黃顙魚幼魚行為的影響,發現水溫與光照的變化會對瓦氏黃顙魚行為產生顯著影響,過低的水溫會減少瓦氏黃顙魚對外界影響因素的反應,而高強度光照會使瓦氏黃顙魚的游動增加,尋求藏匿處。該研究結果表明瓦氏黃顙魚適合在低光照強度下養殖,增加了瓦氏黃顙魚幼魚的成活幾率,成功將魚類行為學應用于養殖技術領域。羅清平等[3]對孔雀魚幼苗在光場中的行為反應進行分析,得出孔雀魚幼苗對短波長的藍、綠光趨向性最強,相應的照度范圍為1500~2000lx,而對長波長的紅、黃光表現出避光性。該研究結果在孔雀魚工廠化養殖中得到應用,主要利用其趨光性特點進行定時定量投餌,也可以利用其避光性的特點對其進行驅趕,以提高清潔、分箱或捕撈等操作的效率。張碩等分析了黑幼魚的趨流性,測定了黑幼魚的感應流速、喜好流速和極限流速,并定量分析了黑幼魚體長與流速之間的關系,為今后學者開展遺傳育種或增殖放流相關研究提供科學依據。
2.1.2 游泳行為與攝食行為
魚類在長期的進化演變中,體形和游泳能力反映出魚類對環境的某種適應性,觀察和研究魚類的游泳行為是魚類行為學的重要內容。Marie-Laure等[9]早在1999年便利用聲學遙感裝置對養殖虹鱒魚的游泳行為進行研究,結果表明在不同養殖密度條件下,虹鱒魚的行為差異顯著,在高密度下具有較高的行動水平。Hanson等對黑鱸在自然環境中的游泳行為進行研究,并對于個體間的游泳相似性進行分析,得出了黑鱸在自然狀態下的游泳行為習性。由于這次實驗實在自然條件下進行的,所以非常具有實用價值。
2.2 魚類群體行為學
自然界中,許多動物以群居的形式存在。群體生活的好處在于有利于發現食物、抵御敵害和繁衍等。有統計表明,80%的魚類均以聚集成群的形式進行棲息、索餌和洄游,這是魚類經過長期自然選擇的一種適應性,對魚類生存起著十分有利的作用。魚類群體行為學以整個魚群為研究對象,主要研究方向為魚群的形成機制和魚群的行為模擬等。ANNE等[17]研究了魚類早期的經驗對魚類集群的影響,認為魚群能否成功聚集及逃避捕食危害,多數取決于早期的經驗,這在魚類行為學的研究中,具有突破性價值,該項研究也可以應用于人工培育魚類的早期馴養。日本學者M. Zheng等從魚群對逃避捕食造成影響的角度出發,利用模型研究了魚群對捕食者的行為反應,得出了不同情況下魚類的被捕食概率,魚群通常是某些個體行為對整個魚群發出訊息,并成功逃避捕食者的追捕。
3.魚類行為學的發展趨勢
魚類行為學發展至今,研究領域已經從水產捕撈學逐漸拓展到生理學、生態學甚至計算機學。其未來發展趨仍會借助現代科技手段,對魚類行為的原理、方式和結果進行更加精確的分析研究。隨著基因遺傳學的不斷發展,更多的學者將該項技術應用于種群多樣性、個體性狀性和行為差異性的研究,魚類行為學也可以借鑒該項技術,對個體和群體行為的內在因素進行探索與表達,如研究魚類游泳姿態的差異性,雌、雄魚求偶行為的基因表達等。
近年來,隨著人工智能或仿真影像技術的發展,魚類行為研究者們也開拓了研究的新思路和方法,人工智能在魚類行為方面應用的典型是涂曉媛魚,這是一種以計算機動畫為條件,具備人工生命的魚類。涂曉媛魚具有自主性,可以根據外界環境變化作出不同反應。該種技術的應用具備廣闊前景,許多不具備的實驗條件在計算機上便可完成。仿真影像技術可以將魚類的相對位置在計算機上精確顯示出來,不僅可以應用于魚群個體間的相對距離研究,而且可以應用于魚群與漁船、礁體之間的相對位置研究。魚類行為學會隨著社會科技的不斷進步更加繁榮地發展。
參考文獻
[1] 何大仁,俞文釗譯.(普羅塔索夫 B. P.著).魚類的行動.北京:科學出版社,1984.
【摘要】 目的 觀察三勒漿抗疲勞液對慢性疲勞大鼠模型的多因素影響作用,為深入探討其藥理學作用的機制奠定基礎。方法 采用長時間反復強迫大鼠游泳及束縛四肢(限制大鼠的活動)法,造成慢性疲勞的大鼠模型,懸尾法及力竭游泳法考查模型動物行為學指標,并采用ELISA法測定其細胞因子IL-1b、IL-6及神經遞質5-HT。結果 空白對照組動物一般情況、行為學觀察及IL-1b、IL-6、5-HT等多項指標與模型組比較差異有顯著性(P<0.05或P<0.01),證明模型成立。而三勒漿抗疲勞液具有改善造模大鼠一般情況及行為學指標的作用。同時上調血清中IL-1b及腦組織中5-HT,與模型對照組比較,差異有顯著性(P<0.05或P<0.01)。結論 用強迫大鼠游泳(30min/d)及束縛四肢法(3h/d)造模,所形成的慢性疲勞大鼠模型更趨向于因心理應激所形成的機體癥狀性疲勞模型,三勒漿抗疲勞液對此種慢性疲勞大鼠模型的一般情況、行為學指標均有明顯的改善作用,對IL-1b、5-HT的上調,可能為其藥理學作用機理。
【關鍵詞】 三勒漿抗疲勞液;慢性疲勞;大鼠模型;實驗研究
Using chronic fatigue rat model to investigate the pharmacologic mechanism of Sanajon oral liquid
【Abstract】 Objective To observe the effect of chronic fatigue rat model which influenced by Sanajon oral liquid, to study the pharmacology mechanism. Methods Adopt force rat swim and bondage on four limbs repeatedly , to cause rat chronic fatigue ; By hanging rat tail and swimming exhaust physical strength approach, to observe rat ethology changes; Utilizing ELISA method, examination cytokine IL-1b, IL-6 and 5-HT.Results Comparing control group with chronic fatigue model group, there have significance difference about rat general condition, ethology changes, IL-1b, IL-6 in serum and 5-HT in brain(P<0.05 or P<0.01). At the same time, all of above examination item can be improve by Sanajon oral liquid(P<0.05 or P<0.01).Conclusion This kind of chronic fatigue rat model have more psychological stress which induce to psychological fatigue, Sanajon oral liquid can improve model rat’s general condition, ethology changes, IL-1b, IL-6 in serum and 5-HT in brain.
【Key words】 anti-fatigue Sanajon oral liquid;chronic fatigue;rat model;experiment study
三勒漿抗疲勞液為國內抗疲勞產品中的知名品牌,在長期的臨床運用中,顯示出較好的療效,為進一步探討該產品抗慢性疲勞的作用機理,我們進行了動物實驗的初步研究。
1 實驗材料
1.1 動物 SD大鼠,體重160~180g,雌雄各半,共50只,合格證號:SCXK(川)2004-11,供應單位:成都中醫藥大學實驗動物供應中心。
1.2 供試品 三勒漿抗疲勞液,0.5g生藥/ml,30ml/支,紅棕色液體,批號:Y20040702,人臨床用量及給藥途徑:30ml/次,1天1次,口服。供應單位:成都三勒漿藥業集團四川華美制藥有限公司。
1.3 主要實驗儀器及試劑
1.3.1 大鼠游泳池 長80cm,寬80cm,高80cm。
1.3.2 板式酶標儀 型號:ZS-2,北京市新風機電技術公司。
1.3.3 臺式高速冷凍離心機 型號:TGL―16G,上海安亭科學儀器廠。
1.3.4 大鼠IL-1b ELISA檢測試劑盒 批號:TCV5102-BS62031,規格:96T,BPB Biomedicals,Inc.大連泛邦公司提供。
1.3.5 大鼠IL-6 ELISA檢測試劑盒 批號:TCV5102-BS62031,規格:96T,BPB Biomedicals,Inc.大連泛邦公司提供。
1.3.6 大鼠5-HT ELISA檢測試劑盒 批號:TCV5102-BS62031,規格:96T,BPB Biomedicals,Inc.大連泛邦公司提供。
2 實驗方法
2.1 動物分組 經檢疫合格后,將50只大鼠計算機完全隨機分成5組,每組10只,分別為低、中、高三勒漿抗疲勞液組、模型對照組及空白對照組。分籠飼養,每籠動物5只。正式試驗前,各組動物適應性飼養7天。
2.2 劑量設置及給藥 按體表面積折算,大鼠用量為1.5g生藥/kg;以此為低劑量,各組設置如下:低劑量組:1.5g生藥/kg;中劑量組:3g生藥/kg;高劑量組:6g生藥/kg,空白對照組及模型對照組灌服等體積純水。
2.3 慢性疲勞動物模型的建立 大鼠從第8天起,除空白對照組外,其他各組動物開始接受23天不同的應激性刺激,即單日冷水[(21±1)℃,水深50cm]游泳,每次30min;雙日束縛應激[1],用膠布束縛鼠四肢,每次3h,每天1次。造模同時,給藥組動物灌胃對應劑量的供試品連續23天,每天1次,空白對照組灌胃相同體積的生理鹽水。
2.4 觀察指標
2.4.1 一般情況觀察 造模期間,每天觀察并記錄鼠的飲水量、進食量、體重及鼠毛色澤等一般情況。
2.4.2 動物行為學觀察
2.4.2.1 鼠尾懸掛實驗 測定情緒反應及體力情況。距大鼠尾端1cm的部分穿過中央鉆有直徑1cm孔的有機玻璃板,板離地面1 m左右,使大鼠呈倒掛狀。懸掛兩側用板隔開動物視線,大鼠為克服不正常的而掙扎活動,但活動一定時間后,出現間斷性“不動”,顯示“失望”狀態。觀察6min內的掙扎次數(大鼠由倒掛向上翻轉的總次數)及不動時間(大鼠處于完全靜止不動狀態的總時間)。
2.4.2.2 力竭游泳實驗 測定情緒反應及體力情況。游泳時水深為50cm、水溫(28±1)℃。游泳前16h大鼠禁食不禁飲。灌胃給藥30min后,將標記好的大鼠同時置入游泳池,記錄大鼠從入水到游泳至力竭(頭部沉入水中10秒中不能浮出水面為力竭標準)的時間。
2.4.3 對細胞因子白細胞介素-1b(IL-1b)、白細胞介素-6(IL-6)及神經遞質五羥色胺(5-HT)的影響
2.4.3.1 血清標本的采集 采用腹主動脈采血法,收集大鼠血液4ml,靜置2h,3000rpm離心,分離血清,取上清液為待檢測樣品。按照試劑盒要求檢測樣品IL-1b、IL-6和5-HT含量,于酶標儀450nm處測OD值,繪制標準曲線,并查出各樣品中相應的含量。
2.4.3.2 對血漿、腦組織中5-HT活性的影響 檢測標本的采集:各組動物取血后,斷頭處死,迅速取出下丘腦和垂體組織,電子天平稱重后,以1:30(W/V)的比例加入BPS,立即貯存于-20℃冰箱保存,待測。檢測時,將腦組織在冰浴條件下勻漿,低溫離心機3500rpm離心10min,取上清液進行檢測。
按照5-HT試劑盒要求檢測,于酶標儀450nm處測OD值,繪制標準曲線,并查出各樣品中相應的含量。
2.5 統計學方法 以統計軟件SPSS11.0單因素方差分析進行統計學處理。
3 實驗結果
3.1 一般情況研究結果 結果見表1~3。籠旁觀察,模型組大鼠較其他組動物的活動量明顯下降,對外界刺激反應不敏感,遲鈍。從大鼠一般情況的數據分析來看,慢性疲勞造模組大鼠在飲水量、飲食量及體重等多方面均有較明顯的下降的趨勢,其中飲食及體重方面與空白對照組比較差異有顯著性;三勒漿抗疲勞液給藥組大鼠與模型對照組比較,總體情況有改善的趨勢,其中飲水量與模型對照組比較差異有顯著性,其他兩項指標均值亦明顯高于模型對照組,但與模型對照組及空白對照組比較差異無顯著性,說明三勒漿抗疲勞液在改善慢性疲勞動物模型的一般情況方面具有一定的作用。
3.2 一般行為學研究
3.2.1 大鼠尾部懸掛試驗 結果見表4。從數據分析可以看出慢性疲勞模型組大鼠掙扎次數與空白對照組比較差異有非常顯著性(P<0.01);與低劑量給藥組比較差異有顯著性(P<0.05);各組與空白對照組比較均差異有非常顯著性;從大鼠不動時間的分析數據中可以看出模型大鼠不動時間均值長于其他各組動物,與三勒漿中劑量組比較差異有顯著性(P<0.05),但與空白對照組比較差異無顯著性。
3.2.2 大鼠力竭游泳試驗 結果見表5。從試驗結果分析,未經游泳造模訓練的空白組大鼠力竭游泳時間明顯短于其他各組(P<0.01)。給藥組大鼠力竭游泳時間均明顯長于模型對照組,說明三勒漿抗疲勞液具有對抗慢性疲勞的作用。表1 大鼠各組飲水量變化結果注:Δ造模結束前1天死亡3只大鼠。采用SPSS11.0 One-way ANOVA-LSD分析。與模型對照組比較,**P<0.01表2 大鼠各組飲食量變化結果注:Δ造模結束前1天死亡3只大鼠。采用SPSS11.0 One-way ANOVA-LSD分析。與模型對照組比較,*P<0.05表3 大鼠各組體重變化結果注:采用SPSS11.0 One-way ANOVA-LSD分析。與模型對照組比較,**P<0.01表4 大鼠尾部懸掛試驗結果注:采用SPSS11.0 One-way ANOVA-LSD分析。與模型對照組比較,*P<0.05;與模型對照組比較,**P<0.01;與空白對照組比較,P<0.01表5 大鼠力竭游泳試驗結果注:Δ試驗測試前死亡2只大鼠。采用SPSS11.0 One-way ANOVA-LSD分析。中、高劑量組大鼠力竭游泳時間超過5400s(90min)后,未繼續記錄觀察,故均值以大于表示。與模型對照組比較,*P<0.05;表示與模型對照組比較,**P<0.01;表示與空白對照組比較,P<0.01
3.3 大鼠血清IL-1b檢測 試驗結果見表6。空白對照組及中劑量給藥組與模型對照組比較差異有非常顯著性(P<0.01);高劑量組與模型對照組比較差異有顯著性(P<0.05)。表6 大鼠血清IL-1b檢測結果 注:Δ有1份樣品出現溶血。采用SPSS11.0 One-way ANOVA-LSD分析。與模型對照組比較,*P<0.05;與模型對照組比較,**P<0.01
3.4 大鼠血清IL-6檢測 結果見表7。經統計學分析,空白對照組與模型組比較差異有非常顯著性(P<0.01)。各劑量給藥組大鼠血清中IL-6含量有上調的趨勢,但與模型對照組比較無統計學意義(P>0.05)。表7 大鼠血清IL-6檢測結果注:采用SPSS11.0 One-way ANOVA-LSD分析。與模型對照組比較,**P<0.01
3.5 大鼠血清5-HT檢測 結果見表8。經統計學分析,各組間比較無統計學意義(P>0.05)。表8 大鼠血清5-HT檢測結果注:采用SPSS11.0 One-way ANOVA-LSD分析;各組間差異無顯著性
3.6 大鼠下丘腦、垂體5-HT檢測 結果見表9。空白對照組、低劑量組及中劑量組與模型組比較,差異有非常顯著性(P<0.01);高劑量組與模型組比較差異有顯著性(P<0.05)。模型對照組大鼠下丘腦及垂體中5-HT含量明顯低于其他各組動物。表9 大鼠垂體、下丘腦中5-HT檢測結果 注:采用SPSS11.0 One-way ANOVA-LSD分析。與模型對照組比較,*P<0.05;**P<0.01
4 討論
中醫學認為慢性疲勞是一種涉及多臟腑、多系統功能失調的疾病,與氣機失調關系密切,其發病多與情志不遂、勞逸、外邪有關[2]。而西醫學認為應激是導致或誘發慢性疲勞的重要因素。其中又以長期的慢性應激較急性應激更為多見。本試驗造模原理符合中、西醫學對慢性疲勞的認識。本次實驗,采用大鼠慢性應激(反復應激性刺激維持3周)的方法[1],擬制造慢性疲勞大鼠模型。通過對大鼠一般情況的觀察,造模組與空白對照組之間存在明顯的差異:模型動物活動量、飲水量、飲食量及體重明顯低于空白對照組,說明慢性應激已影響大鼠的生理機能,符合慢性疲勞大鼠機體整體的變化規律,為慢性疲勞大鼠模型的形成奠定了客觀的基礎。而大鼠因體重、飲食量的下降也是間接導致動物的體力及抗疲勞能力下降的重要因素之一。三勒漿抗疲勞液給藥組大鼠對以上各指標與模型對照組大鼠比較均有一定的改善趨勢,提示三勒漿抗疲勞液能改善造模大鼠的機體狀況,對抗因慢性應激而造成的機體一般情況的下降。
動物行為學研究中,鼠尾懸掛試驗,模型組大鼠表現出明顯的疲勞及抑郁狀態,其掙扎次數明顯低于空白對照組,不動時間也有明顯延長的趨勢。說明造模組大鼠已處于體力及精神的疲勞狀態,對存在的刺激反應程度下降,進而產生一種抑郁狀態。而灌胃三勒漿抗疲勞液的造模大鼠,上述各指標均有所改善,有明顯對抗慢性疲勞及抑郁狀態的作用。力竭游泳試驗是考察動物體力一個經典試驗,但試驗本身受影響的因素較多,特別是動物自身狀態直接影響試驗結果。本研究過程中,發現所有造模動物在最初的游泳訓練中,其游泳能力均相對較弱(多數動物游泳時間不超過20~30min),但經3周時間的訓練后,游泳能力顯著增強,這也導致未經訓練的空白組大鼠在最終的力竭游泳時間的測定過程中,明顯低于其他各組,而影響了試驗的判斷。這種現象可能與伴隨大鼠對游泳環境的逐漸熟悉,對水溫、訓練規律的了解,以及抑郁情緒的強化,入水后大鼠的緊張驚恐情緒及游泳動作幅度(單位時間的體力消耗量)均明顯的低于空白對照組,造成與空白對照組的不可比性。但在所有造模大鼠相同的試驗條件下,造模組的游泳能力仍不及三勒漿抗疲勞液組(P<0.05),提示大鼠各劑量組灌胃三勒漿抗疲勞液后,體力均能得到較好的恢復,進一步明確了其抗疲勞的作用。
在大鼠血清IL-1b、IL-6的測定結果中,本次實驗條件下,研究結果與有關試驗結論有一定的差異[3],模型對照組血清中IL-1b、IL-6含量均低于空白對照組。張有志[4]在觀察柴地合方對慢性應激抑郁模型大鼠多種免疫功能影響時,取脾臟進行淋巴細胞體外培養,以放射免疫法測定淋巴細胞的IL-1b和IL-6分泌水平, 結果IL-1b和IL-6分泌水平降低。孫開宏[5]在觀察中小負荷運動對心理應激大鼠血清IL-1b含量的影響時,發現慢性心理應激后,大鼠血清中IL-1b水平顯著低于對照組,而經不同強度的運動訓練后,IL-1b水平顯著升高。說明運動訓練可以降低心理應激反應程度。
本次試驗采用30min/天游泳和3h/天捆綁的間隔應激性刺激方法,其中游泳主要目的是造成大鼠的體力和精神疲勞,而捆綁主要是給予心理上的應激性疲勞。從本次試驗研究似乎可以看出,該種造模方法對大鼠的心理應激反應的表現更為明顯,這可能與大鼠在3周的時間內逐漸適應隔天1次的游泳(體力疲勞為主)訓練有關。而經灌胃三勒漿抗疲勞液后,大鼠血清IL-1b水平明顯升高(中、高劑量組與模型對照組比較差異有顯著性);IL-6血清水平亦有提升趨勢。由此可見,促進IL-1b和IL-6在心理應激反應環境條件下的提升,可能成為三勒漿抗疲勞液對抗癥狀性腦疲勞的一個重要實驗研究依據。
在對血清和腦組織5-HT含量測定分析中,發現血清5-HT含量各組間無明顯的差異,說明該造模條件下,對血清5-HT的影響不敏感。而對下丘腦及垂體組織勻漿上清液中5-HT含量測定發現模型組5-HT明顯低于其他各組。5-HT是調節機體精神活動的一種重要神經遞質,該模型5-HT的下降似乎更符合經典的抑郁癥發病的5-HT能與腎上腺素(NE)能神經低下學說[6],與心理應激所造成的機體癥狀性疲勞相關。而三勒漿抗疲勞液對5-HT的上調作用,似乎再次證明其對癥狀性腦疲勞的藥理學作用。
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[關鍵詞] 老年期癡呆;行為學評價;學習記憶;組織病理學
[中圖分類號] R332 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210(2014)02(a)-0034-04
Study on rats model of senile dementia by ligation of carotid arteries combined with injection of D-galactose and its application for behavioral evaluation
ZHAO Guizhi1 WANG Xuping1 HUANG Xiaowen1 YANG Mingyan2 SHOU Dan1
1.Zhejiang Academy of Traditional Chinese Medicine, Zhejiang Province, Hangzhou 310007, China; 2.Zhejiang Chinese Medical University, Zhejiang Province, Hangzhou 310053, China
[Abstract] Objective To explore the effect of different preparation methods on learning and memory of senile dementia rats model, and to offer effective rats model for efficacy evaluation. Methods Totally 40 male Wistar rats were randomly divided into five groups: 2-VO+ D-galactose injected group (group A); D-galactose injected+2-VO group (group B); 2-VO group (group C); D-galactose injected group (group D); normal control group (group E); 8 rats in each group. Except the group E, unilateral common carotid artery were permanently ligated in the rats of group A, the other lateral artery then were permanently ligated after 7 days. With the interval of one week, the rats were injected with D-galactose (60 mg/kg, once every day ) for 6 consecutive weeks. The rats of group B were injected with D-galactose (60 mg/kg) for 6 consecutive weeks, then their bilateral common carotid arteries were permanently ligated, the bilateral common carotid arteries were permanently ligated only in the rats of group C. The rats of group D were injected peritoneally with D-galactose for 6 consecutive weeks only. Finally, the water maze experiment was taken to explore the place navigation and spatial experiments; and their hippocampal CA1 region in the rats of each group were observed with electron microscope. Results Compared with group C and E, the swimming time and distance in the rats of group A, B and D reduced obviously (P < 0.01), but there were rarely differents between the rats of group A with the rats of group B and D (P > 0.05). Compared with normal group, obvious loss of pyramidal cells hippocampal CA1 were found in every other group, and their cerebral pathology had significantly changes. Conclusion The senile dementia rats model established by the method of permanent bilateral common carotid artery ligation combined with intraperitoneal injection with D-galactose shows obvious loss in learning and memory, and has significant changes in their cerebral pathology, which represent the characteristics of the Senile dementia.
[Key words] Senile dementia; Learning and memory; Behavioral evaluation; Histopathology
隨著老齡化社會到來,老年性癡呆發病率持續上升,老年癡呆患者人群不斷擴大,其中以阿爾茨海默病(Alzheimer′s disease,AD)及血管性癡呆(vascular dementia,VD)為主,兩種類型癡呆的臨床表現、神經生物化學及神經生理學特點存在不同程度的交錯;相關研究已證實兩者在發病機制及病理變化方面存在本質的相似[1-4]。由于在臨床癡呆人群中,“混合性癡呆”具有較高的流行趨勢[5],現有的模型制備通常將兩者嚴格區分,筆者前期已優化血管性癡呆大鼠模型制備方法[6],研究證實腦衰老及腦低灌注是AD及VD發病過程中的兩大關鍵因素[7-10]。
基于AD和VD發病的多因性及相似性,本文嘗試利用腹腔注射半乳糖促老化,分期永久結扎雙側頸總動脈致腦低灌注的方法,制備腦衰老與腦低灌注兩種關鍵因素聯合作用的癡呆大鼠[11]。并進一步通過大鼠的學習記憶和空間記憶等行為學改變[12],以及腦海馬組織病理學改變進行模型驗證與評價,以期為老年期癡呆的發病機制及藥物作用評價研究提供動物模型。
1 材料與方法
1.1 設備、材料與試劑
Morris水迷宮實驗儀及Ethovision 3.0分析軟件(荷蘭);DM2500生物顯微鏡(德國徠卡);D-半乳糖(D-galactose),購自美國Sigmal試劑公司;手術剪、止血鉗、眼科彎鑷、縫針及0~3號縫線。
1.2 實驗動物與分組
1.2.1 實驗動物 Wistar大鼠,雄性,體重190~210 g,購自上海思萊克實驗動物有限責任公司,飼養于浙江省中醫藥研究院實驗動物中心,動物使用許可證號:SYXK(浙)2009-0122。
1.2.1 分組 實驗大鼠40只,隨機分為5組,每組8只。A組:分期雙側頸總動脈永久結扎后D-半乳糖注射組(2VO + Gal組);B組:半乳糖注射后分期雙側頸總動脈永久結扎組(Gal + 2VO組);C組:單次雙側頸總動脈永久結扎組(2VO組);D組:半乳糖注射組(Gal組);E組:正常對照組。
1.3 手術操作
A組:術前8~12 h禁食不禁飲水,10%水合氯醛以350 mg/kg劑量腹腔注射麻醉,仰臥位固定于保溫手術臺上,頸部皮膚備皮消毒后行頸側向切口,用0號絲線永久結扎左側頸總動脈,縫合皮膚。復蘇后正常飼養,觀察手術創口愈合情況,1周后行右側頸總動脈結扎術。術后第8天開始腹腔注射D-半乳糖,劑量60 mg/kg,每天1次,連續注射42 d。
B組:先腹腔注射D-半乳糖42 d,第41、48天分期行雙側頸總動脈永久結扎術,其余處理同A組。
C組:僅一次性雙側頸總動脈永久結扎,不注射半乳糖,其余處理同A組。
D組:僅腹腔注射D-半乳糖42 d,不行頸總動脈接扎術,其余處理同A組。
E組:不給予任何手術或藥物處理,與前4組大鼠同等條件飼養。
1.4 行為學實驗
實驗系統主要由圓形不銹鋼水池(直徑和深度分別為1.50 m和0.45 m)及圖像自動采集、處理系統組成。池內加水至水位高度為0.38 m,水中加碳素墨水使之渾濁,水溫(22±2)℃。水面以原點為中心均等劃分為L、P、R、O四個象限區,在P區中央放置一圓形有機玻璃平臺(直徑12 cm,高度0.36 m)。從與平臺相對的象限區(即O象限),自距水面20 cm高度處以面向池壁方式拋投大鼠入水,到達平臺頂部后在平臺上休息30 s后重復操作,記錄其自入水至登上平臺所需的時間(即逃避潛伏期)、游泳路徑與游泳距離。如果大鼠180 s內未到達平臺,則由實驗者引導其至平臺,此時潛伏期為最高值(180 s)。實驗共進行7 d,前5天進行同樣的定位航行訓練,每天1次;第6天將實驗入水點改為相鄰的左側象限 (L象限)區,同法操作并記錄數據;第7天行空間探索實驗,即撤去平臺,并將大鼠入水點恢復為O象限,觀察大鼠入水后60 s內的游泳情況并記錄路徑。A、D組于腹腔注射D-半乳糖后42 d,B、C組大鼠于雙側頸總動脈永久結扎術后1周,與E組大鼠同時進行行為學實驗。
記錄大鼠在水池各象限區的游泳距離與時間,并分別計算其占游泳總距離與總時間的百分比,以此作為大鼠學習記憶成績的評價指標。
1.5 腦海馬病理組織學觀察
1.5.1 病理切片制片及染色 行為學實驗結束后,將每組大鼠斷頭處死,在冰盤上小心迅速取出完整腦組織,剝離出雙側海馬組織,用5%甲醛固定24 h,經系列梯度酒精脫水,石蠟包埋后切片,并采用蘇木素-伊紅HE染色[13],于電鏡下觀察海馬的病理變化。
1.5.2 腦海馬病理組織學改變判斷方法 腦缺血所致的腦神經細胞損傷與死亡,受損細胞類型與腦缺血的誘因、程度以及持續時間直接相關。由大腦中動脈(MCA)梗塞引起的腦缺血時,缺血中心區域的損傷表現以神經元細胞(如紋狀體、皮層神經元、海馬)壞死為主,表現為核固縮、破裂,細胞分界線消失。缺血梗死灶邊緣區域則以神經元細胞凋亡為主,表現為細胞體積變小、胞漿皺縮、胞核固縮等[15]。
1.6 統計學方法
采用統計軟件SPSS 18.0對實驗數據進行分析,計量資料數據以均數±標準差(x±s)表示,采用t檢驗。計數資料以率表示,采用χ2檢驗。以P < 0.05為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 動物外觀及行為活動
A、B及D組大鼠在半乳糖注射過程中,均逐漸出現行為異常,如活動減少、動作遲緩、精神不振等。A、B、C組大鼠頸總動脈永久結扎后,C組大鼠死亡2只,補充2只。C組術后有1只出現眼瞼下垂,術后第1天時大鼠自發活動均有所減少,但術后2 d后,除C組外的其余各組基本恢復至術前狀態,C組4 d后恢復術前狀態,各組飲水、攝食均未見明顯異常。
2.2 行為學分析結果
行為學分析結果見表1、2。由表1可知,C、E組間差異無統計學意義(P > 0.05),而A、B及D組時間比與距離比均較C、E組減小,差異有高度統計學意義(P < 0.01)。但A組與B、D組相比,差異無統計學意義(P > 0.05)。表2顯示A、B、D組大鼠在P象限的游泳時間顯著少于正常對照組。
表1 空間探索實驗中各組大鼠原平臺象限游泳時間比與距離比分析(x±s)
注:與E組比較,*P < 0.01;與C組比較,#P < 0.01
2.3 腦海馬病理組織學改變
各組腦海馬病理組織學改變見圖1。E組大鼠海馬CA1區樹突呈條索狀分布,錐體細胞3~4層,排列緊密、整齊;胞體完整,界線清晰,無變性壞死,胞核大而圓。A、B組大鼠海馬CA1區樹突明顯破壞,幾乎呈陰性染色,錐體細胞減少,細胞1~2層,排列松散,界限不清;可見變性壞死細胞,核固縮、破碎,呈深藍色,胞漿濃縮;C、D組海馬細胞丟失,排列紊亂,周圍結締組織增生情況較模型組明顯減少。
3 討論
以雙側頸總動脈同時永久結扎的方法制備的癡呆大鼠模型,由于短時間腦內供血驟降,易導致較高的動物死亡率。本文采用間隔1周,分期手術的方式結扎雙側頸總動脈,在手術間隔期,椎動脈緩慢代償性供血,逐漸形成前腦供血不足的病理狀態,其過程及表現與臨床慢性腦缺血更為接近[16],且大鼠死亡率下降,術后恢復較快。因而采用分期頸總動脈永久結扎方式用于老年期癡呆大鼠的模型制備,具有動物死亡率低,術后運動功能恢復快,病理特征與臨床相似等特點。
本研究中的大鼠模型結合了腦衰老與腦低灌注兩種關鍵因素的作用,利用腹腔注射半乳糖促老化,使大鼠體內產生大量超氧陰離子自由基,對腦組織產生過氧化損害;同時由于細胞內存積D-半乳糖后干預了細胞內物質代謝,細胞代謝功能下降,導致鼠快速衰老[17];永久結扎雙側頸總動脈則導致腦內低灌流,細胞代謝能力進一步下降。兩種因素共同作用,使模型大鼠呈現明顯的學習、記憶能力減退特征,具備了老年期癡呆的臨床表現。且該造模過程較符合老年期癡呆臨床患者的病理歷程,因而適用于研究癡呆患者腦組織的形態及病理、生理變化,能夠為老年期癡呆的基礎研究及藥效評價提供有益參考。
此外,術后7 d,A組大鼠的原平臺象限游泳距離比、時間比等各項指標與B、D組比較,差異均無統計學意義,提示低灌注聯合半乳糖誘導記憶功能損傷無長期效應,此種現象可能與機體自身代償有關。據此推斷本模型仍屬急性-亞急性范疇,提示下一步工作應致力于更具實用性的亞急性-慢性模型研究工作。
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