航天特因環(huán)境下抑郁模型大鼠行為學(xué)食物及糖水消耗量變化

劉軍蓮,李勇枝,白桂娥,王 靜,薛春美

(中國航天員科研訓(xùn)練中心,北京海淀 100094）

在航天飛行過程中,航天員面臨特殊而又復(fù)雜的航天環(huán)境,其中有運(yùn)載工具和航天器帶來的超重、失重、噪聲、振動(dòng)、沖擊和曲線加速度所造成的影響,有來自航天器內(nèi)外環(huán)境因素的影響,如艙內(nèi)狹小環(huán)境、大氣壓力、有害氣體、輻射、流星、隕石等,所有這些因素都可單一地、綜合地、間接或直接地對(duì)人體的身心兩方面造成影響。這些都會(huì)不同程度的增加航天員的精神負(fù)擔(dān),影響其身心健康,另一方面,長(zhǎng)期停留在太空、單調(diào)、重復(fù)的工作也會(huì)使航天員感到抑郁。出現(xiàn)疲乏虛弱、懶言少動(dòng)、心悸健忘、失眠多夢(mèng)、胸悶不舒、不思飲食、體重減輕等郁證的表現(xiàn)。

航天過程中,郁證一旦發(fā)生不僅直接影響航天員的健康,甚至影響航天飛行任務(wù)的完成。隨著我國載人航天事業(yè)的不斷發(fā)展,人類在太空停留時(shí)間不斷延長(zhǎng),航天郁證的防治將成為航天醫(yī)學(xué)專家高度關(guān)注的問題,因此開展航天郁證的相關(guān)研究勢(shì)在必行。本研究旨在通過航天特因環(huán)境所致的抑郁大鼠模型行為學(xué)變化,食物消耗量及糖水消耗量的變化研究該航天郁證模型,為將來進(jìn)一步研究航天特因環(huán)境下郁證的病理機(jī)制奠定動(dòng)物試驗(yàn)方面的基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 動(dòng)物及分組 動(dòng)物模型,動(dòng)物為成年SD雄性大鼠,體重180～200 g(購自北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司）,適應(yīng)性喂養(yǎng) 1周,首先用 Open Field法作行為學(xué)評(píng)分,按照得分將30只大鼠平均分成對(duì)照組和模型組,每組15只,模型組每籠飼養(yǎng)1只,對(duì)照組共養(yǎng)。模型組共接受28 d各種不同的刺激,對(duì)照組不進(jìn)行任何處理。

1.2 方法

1.2.1 抑郁模型的建立 其中包括禁水(24 h）,禁食(24 h）,搖晃(1次/s,5 min）,噪聲(1 h）,晝夜顛倒,尾吊等刺激。平均每種刺激各進(jìn)行3次,同種刺激不連續(xù)出現(xiàn)防止動(dòng)物適應(yīng)刺激影響試驗(yàn)結(jié)果。

1.2.2 動(dòng)物行為學(xué)評(píng)定 在造模前對(duì)所有大鼠進(jìn)行第1次曠場(chǎng)行為測(cè)試(Open Field test）。模型組給予連續(xù)28 d不可預(yù)見性刺激后,對(duì)兩組大鼠進(jìn)行第2次曠場(chǎng)行為學(xué)測(cè)試。曠場(chǎng)為箱底80 cm×80 cm的正方形,并被等分25個(gè)等邊方格;箱壁為黑色,高40 cm,試驗(yàn)在下午安靜時(shí)間進(jìn)行,將大鼠放在中心方格內(nèi),觀察大鼠跨過方格的次數(shù)(3只腳同時(shí)進(jìn)入為準(zhǔn)）及后肢直立次數(shù)(兩前爪直立及攀附箱壁為準(zhǔn)）。

1.2.3 食物消耗量測(cè)定 在早晨規(guī)定時(shí)間給每只老鼠放入預(yù)先稱好的動(dòng)物飼料,第二天同一時(shí)刻稱量剩余飼料,計(jì)算每只動(dòng)物24 h的食物消耗量,食物消耗量以24 h的攝入量/動(dòng)物體重來評(píng)定。

1%蔗糖溶液消耗測(cè)定:采用1%蔗糖溶液供動(dòng)物飲用,在測(cè)定前禁水、禁食24 h,測(cè)定動(dòng)物24 h飲用1%蔗糖溶液的量。消耗量以24 h攝入1%蔗糖溶液的量/動(dòng)物體重進(jìn)行評(píng)定。

1.2.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析處理,數(shù)據(jù)以±S表示。

2 結(jié)果

2.1 航天特因環(huán)境下郁證模型組與空白組行為學(xué)變化比較 見表1。

表1 航天特因條件下郁證模型組與空白組曠場(chǎng)試驗(yàn)變化情況 (±S,次數(shù)/60s）

表1 航天特因條件下郁證模型組與空白組曠場(chǎng)試驗(yàn)變化情況 (±S,次數(shù)/60s）

注:與空白組比較,***:P＜0.001,差異極顯著;*:P＜0.05,差異顯著,下表同

穿行格數(shù)分組 N直立次數(shù) 理毛次數(shù)試驗(yàn)前 試驗(yàn)后 試驗(yàn)前 試驗(yàn)后 試驗(yàn)前 試驗(yàn)后空白組 15 64.076±26.83 72±29.57 13.73±5.00 17.0±6.12 17.66±4.33 10.91±7.77模型組 15 61.300±33.48 5.83±2.91*** 12.86±5.90 6.5±3.70*** 15.12±7.05 17.93±9.72

行為學(xué)曠場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果顯示,大鼠造模后,曠場(chǎng)試驗(yàn)中的穿行格數(shù)和直立次數(shù)發(fā)生了顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的減少,中央格停留時(shí)間,理毛次數(shù)及糞便粒數(shù)未發(fā)生統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的變化。

2.2 航天特因環(huán)境下郁證模型組與空白組體重、糖水及食物消耗量變化 見表2、表3。

表2 航天特因條件下郁證模型組與空白組體重變化情況 (±S,g）

表2 航天特因條件下郁證模型組與空白組體重變化情況 (±S,g）

分組 N 試驗(yàn)前 第1周 第2周 第3周 第4周空白組 15 187.27±6.85 272.50±15.60 305.61±23.88 331.78±30.01 354.51±36.78模型組 15 188.67±6.74 215.50±11.19*** 260.86±15.34*** 275.24±21.19*** 303.65±20.12***

結(jié)果顯示,在尾吊的最初兩天內(nèi)體重沒有任何變化,但是隨著時(shí)間的延長(zhǎng),模型組大鼠的體重比同期正常組大鼠的體重發(fā)生了顯著性變化。

表3 航天特因條件下郁證模型組與空白組糖水及食物消耗量變化情況 (±S,%）

表3 航天特因條件下郁證模型組與空白組糖水及食物消耗量變化情況 (±S,%）

食物消耗量分組 N糖水消耗量試驗(yàn)前 試驗(yàn)后 試驗(yàn)前后差 試驗(yàn)前 試驗(yàn)后 試驗(yàn)前后差空白組 15 27.22±1.43 40.59±2.65 13.37±2.75 53.33±8.30 70.33±11.28 23.91±6.71模型組 15 28.21±2.20 36.32±3.76* 8.42±3.69*** 53.75±10.25 69.73±8.34 23.50±12.94

食物消耗量分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),試驗(yàn)后郁證模型組與空白組比較食物消耗量降低,而分析前后消耗量比較出現(xiàn)顯著性差異,而糖水消耗量未發(fā)現(xiàn)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的差異。

3 討論

現(xiàn)代社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,抑郁癥已成為現(xiàn)代人常見的精神疾病之一,在中醫(yī)屬于“郁證”。作為一種包含了身體和心理異常的疾病已經(jīng)越來越受到人們的關(guān)注,對(duì)于抑郁的研究也成為目前研究的熱點(diǎn),到目前為止,已有20多種方法可以用作抑郁動(dòng)物模型的制備,大致分為應(yīng)激模型、神經(jīng)生化功能改變模型、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型、孤養(yǎng)結(jié)合模型等,分別從生物學(xué)、遺傳學(xué)、社會(huì)心理學(xué)等各角度來模擬抑郁癥的表現(xiàn)[1]。抑郁模型根據(jù)活動(dòng)性測(cè)試中的水平運(yùn)動(dòng)和垂直活動(dòng)來反映模型大鼠運(yùn)動(dòng)減少,興趣減低;糖水消耗量降低反映抑郁大鼠的快感削弱。這些是研究抑郁模型常用的行為學(xué)測(cè)試指標(biāo)。

根據(jù)郁證的臨床特點(diǎn),結(jié)合航天特因環(huán)境的特點(diǎn),綜合應(yīng)激和分養(yǎng)兩種經(jīng)典模型,利用長(zhǎng)期不可預(yù)見性的中等強(qiáng)度應(yīng)激,造成分養(yǎng)動(dòng)物的抑郁狀態(tài)。根據(jù)行為學(xué)測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)郁證模型大鼠造模后,曠場(chǎng)試驗(yàn)中的穿行格數(shù)和直立次數(shù)發(fā)生了顯著性減少,中央格停留時(shí)間,理毛次數(shù)及糞便粒數(shù)未發(fā)生統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的變化,由此可以推斷郁證模型基本上是成功的。

慢性輕度不可預(yù)見性的應(yīng)激抑郁模型(CUMS）能夠模擬人類抑郁的核心癥狀即快感缺乏,不同程度地表現(xiàn)出情感活動(dòng)異常,如易怒、焦慮、淡漠等[2-3],CUMS基本符合抑郁模型的要求,是目前國內(nèi)外文獻(xiàn)中廣泛使用的模型[4-5]。

在長(zhǎng)期應(yīng)激后,抑郁模型大鼠的水平得分和垂直得分降低,說明應(yīng)激使得大鼠的活動(dòng)能力和探究能力降低了說明應(yīng)激對(duì)大鼠的活動(dòng)能力、探究能力和焦慮程度造成了影響[6]。

中等強(qiáng)度不可預(yù)見的應(yīng)激刺激結(jié)合孤養(yǎng)誘導(dǎo)的抑郁大鼠模型模擬了抑郁癥病人的部分發(fā)病原因與臨床癥狀,同樣被廣泛用于抑郁機(jī)制研究。在造模過程中發(fā)現(xiàn),模型大鼠處于明顯的抑郁狀態(tài),大鼠明顯自主活動(dòng)減少,且發(fā)現(xiàn)抑郁模型大鼠在造模后變得激惹、攻擊行為增強(qiáng)。本試驗(yàn)動(dòng)物模型造模后的行為學(xué)變化符合抑郁模型成功的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)[7-8]。因此,從行為學(xué)的角度證明了抑郁模型的成功。

糖水?dāng)z入量,即大鼠對(duì)糖水的偏嗜程度,可以反映大鼠對(duì)食物的欣快感,這一試驗(yàn)反映了獎(jiǎng)賞系統(tǒng)在抑郁癥中的作用。一般研究認(rèn)為糖水消耗試驗(yàn)測(cè)試了動(dòng)物對(duì)獎(jiǎng)賞的反應(yīng)性,應(yīng)激后動(dòng)物對(duì)獎(jiǎng)賞的反應(yīng)性下降,稱之為快感缺失。有很多研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)激后大鼠的1%蔗糖水消耗量和1%蔗糖水偏愛百分比均下降,出現(xiàn)了快感缺失,并以此作為大鼠抑郁癥模型建立的標(biāo)志之一[9]。本試驗(yàn)測(cè)量糖水消耗,結(jié)果發(fā)現(xiàn)應(yīng)激后抑郁大鼠液體消耗量?jī)山M差異沒有顯著性,不能說是對(duì)快感體驗(yàn)的缺乏,分析原因可能與體質(zhì)量相關(guān)[10]。這種對(duì)獎(jiǎng)賞的反應(yīng)性沒有明顯的差異結(jié)果與國外部分報(bào)道基本一致[11]。

食物獎(jiǎng)賞屬于天然獎(jiǎng)賞成分的一種,各種天然的獎(jiǎng)賞性刺激都是通過各自的傳入通路,激活中腦邊緣DA系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)的[12]。有學(xué)者認(rèn)為邊緣系統(tǒng)DA含量的改變是應(yīng)激引起快感缺失的原因[13]。抑郁狀態(tài)下獎(jiǎng)賞系統(tǒng)功能受損與腦內(nèi)DA含量降低可能有密切關(guān)系。

本試驗(yàn)4周后,大鼠糖水消耗量沒有發(fā)生明顯的改變,分析原因可能與造模時(shí)間長(zhǎng)短及刺激量有關(guān),或者是因?yàn)楹教焯匾驐l件下郁證模型大鼠的應(yīng)激過程可能與普通郁證模型不同,在這種條件下,大鼠本身處在一種應(yīng)激狀態(tài),由糖水消耗量表現(xiàn)出的快感并沒有出現(xiàn);而對(duì)食物的消耗量發(fā)生了改變,通過本試驗(yàn)研究可以為航天員載人飛行過程中的營(yíng)養(yǎng)供給提供借鑒,有針對(duì)性的給與能夠提高航天員情緒,增加飛行過程的興趣感,更好地完成飛行任務(wù)。

試驗(yàn)1周模型大鼠的體重增長(zhǎng)幅度與空白組比較明顯降低。模型組自身比較發(fā)現(xiàn)第3周體重增長(zhǎng)幅度較低,隨后體重又開始增加,這種狀態(tài)的出現(xiàn)可能與適應(yīng)失重環(huán)境有關(guān),在模擬失重開始的1周內(nèi)體重增長(zhǎng)幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于空白組;一旦適應(yīng)失重環(huán)境,體重又呈現(xiàn)梯度升高的趨勢(shì),仍然是處在一種低于空白組水平。通過本試驗(yàn)研究失重狀態(tài)下體重的增長(zhǎng)規(guī)律,有可能為航天實(shí)踐提供營(yíng)養(yǎng)學(xué)參考。

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