前庭功能鍛煉對運動病大鼠血漿應激相關激素水平的影響*

湯冠榮， 蔣 銳， 姜正林△， 沈華祥， 李 霞

(1南通大學航海醫學研究所，江蘇 南通 226001； 2徐州醫藥高等職業學校，江蘇 徐州 221116)

前庭功能鍛煉對運動病大鼠血漿應激相關激素水平的影響*

湯冠榮1,2， 蔣 銳1， 姜正林1△， 沈華祥1， 李 霞1

(1南通大學航海醫學研究所，江蘇 南通 226001；2徐州醫藥高等職業學校，江蘇 徐州 221116)

目的探討前庭功能鍛煉對運動病大鼠接受旋轉刺激后血漿應激相關內分泌指標的變化，進一步闡明激素與運動病的內在聯系。方法旋轉刺激72只雌性SD大鼠，根據大鼠條件性味覺厭惡程度判斷其運動病敏感性。用放射免疫分析法測定血漿皮質酮、促腎上腺皮質激素(ACTH)、促腎上腺皮質素釋放激素(CRH)和精氨酸加壓素(AVP)水平，觀察旋轉刺激對血漿激素水平的影響。接著，進行前庭功能鍛煉1個月，等大鼠對運動病產生耐受后，再觀察旋轉刺激對血漿激素水平的影響。結果(1)大鼠經過1個月的前庭功能鍛煉后，糖精水厭飲行為完全被抑制，說明達到了習服的效果；(2)旋轉刺激可引起大鼠血漿皮質酮、ACTH和AVP水平升高(P<0.05或P<0.01)，但經前庭功能鍛煉后，旋轉刺激對皮質酮的升高作用明顯減弱；(3)不敏感組大鼠血漿皮質酮、ACTH、CRH和AVP的水平均高于敏感組，尤其是旋轉刺激后的皮質酮、ACTH水平與CRH的基礎水平(P<0.05或P<0.01)。并且，經過前庭功能鍛煉，皮質酮、ACTH與CRH的基礎水平在2組均高于前庭功能鍛煉前(P<0.05或P<0.01)，AVP基礎水平也有一定程度的升高。結論(1)給大鼠進行前庭功能鍛煉可以達到習服的目的，抑制運動病的發生；(2)大鼠運動病敏感性的個體差異可能與血漿應激相關激素基礎水平的高低相關。

大鼠； 運動病； 前庭功能鍛煉； 精氨酸加壓素; 皮質酮； 促腎上腺皮質激素； 促腎上腺皮質素釋放激素

人乘坐交通工具，受到不適宜運動環境刺激，可誘發運動病，包括暈車、暈船、暈機、航天病、模擬器病等，影響人們的旅行和在特殊環境下的作業。目前運動病的防治藥物主要是一些受體的激動劑或拮抗劑，前者如擬交感藥，后者如抗膽堿藥、抗組胺藥等，效果肯定，但副作用也很明顯[1]。此外，生姜等中草藥有一定的抗運動病作用，副作用較小，值得開發利用[2-3]。前庭習服是指前庭系統受到一系列相同的刺激后，表現出前庭植物神經反應性逐漸降低，機體運動病耐力提高，運動病癥狀可減輕甚至消除[4-5]。前庭適應性功能鍛煉無副作用，但訓練周期較長，停止訓練引起脫適應[4]；并且，對一種刺激適應后，對新的刺激仍然敏感[6]。因此，制定有效、合理的訓練方案是目前抗運動病研究的方向之一。

國內外學者對運動刺激后內分泌改變方面的研究發現，血液中一些激素的水平與運動病敏感性個體差異存在聯系，如精氨酸加壓素(arginine vasopressin, AVP)、皮質醇或皮質酮、促腎上腺皮質激素(adrenocorticotropic hormone, ACTH)、腎上腺素、去甲腎上腺素等[7-8]。旋轉可誘發嚙齒類動物如大鼠、小鼠發生條件性味覺厭惡(conditioned taste aversion, CTA；如厭飲糖精水)、異食癖(如異嗜高嶺土)等癥狀，可以此為運動病指標研究運動病的機制、防治方法與藥物[9]。本研究制作大鼠運動病模型，并進行前庭功能鍛煉，檢測大鼠在旋轉刺激前后及前庭功能鍛煉后血漿皮質酮、ACTH、促腎上腺皮質素釋放激素(corticotropin-releasing hormone,CRH)和AVP水平的變化，探討運動病發病機制與內分泌激素的聯系，為采用前庭鍛煉方法防治運動病提供實驗依據。

材 料 和 方 法

1動物

SD雌性大鼠72只，體重220～260 g，由南通大學實驗動物中心提供。

2條件性味覺厭惡檢測與前庭功能鍛煉

旋轉刺激裝置根據Crampton等[10]的報道仿制而成。實驗時將大鼠無束縛地放入旋轉刺激裝置的有機玻璃籠內，繞水平軸以16°/s2的角加速度開始加速旋轉，達到最高角速度120°/s后立即以-48°/s2的角加速度減速旋轉，直至旋轉停止，歷時10 s，然后反方向旋轉，如此反復刺激60 min。

給大鼠編號，分別置于實驗動物盒內，自由飲水、攝食，適應性飼養3～4 d后讓其自由飲用0.15%糖精水24 h，記錄糖精水飲用量，然后給予旋轉刺激60 min，再讓其自由飲用0.15%糖精水24 h，觀察經旋轉刺激后糖精水飲用量的變化。同批大鼠休息1周，恢復正常飲水，重復實驗1次，計算2次大鼠旋轉刺激后糖精水飲用量減少的百分比均值，將大鼠分為敏感組和不敏感組，即糖精水飲用量減少的百分比>15%的為敏感組，<15%的為不敏感組。

隨機選取36只大鼠，按運動病敏感性分成敏感與不敏感2組后，正常飲水，每隔1 d給予1次旋轉刺激，每次60 min，如此持續1個月，再次進行旋轉前后24 h糖精水飲用量測定，判斷敏感組大鼠是否發生前庭習服，不敏感組作為對照。

3激素水平測定

對大鼠進行前庭功能鍛煉前，旋轉刺激組在60 min旋轉刺激結束后的30 min內采血，對照組不進行旋轉刺激，與旋轉刺激組同時采血。前庭功能鍛煉1個月后，隔日對旋轉刺激組進行60 min旋轉刺激，刺激結束后30 min內采血，對照組同樣不進行旋轉刺激，與旋轉刺激組同時采血。這樣可檢測對照組不進行旋轉刺激時的血漿激素基礎水平和旋轉刺激組旋轉刺激后的血漿激素水平。由于激素的分泌呈周期性節律變化，因此旋轉刺激及采血均選擇在下午進行。采血時，大鼠以10%水合氯醛腹腔注射麻醉，打開胸腔，剪開心包，用5 mL注射器心尖部采血4～5 mL，迅速置入肝素抗凝管中混勻，置于冷凍離心機中，4 ℃、3 000 r/min離心15 min，取上清液即血漿分裝于EP管中待測。各激素測定具體操作步驟按試劑盒說明書進行。

4統計學處理

數據以均數±標準誤(mean±SEM)表示，旋轉刺激前后糖精水飲用量的比較采用配對t檢驗，旋轉刺激前后及前庭功能鍛煉前后激素水平的比較均采用成組設計的t檢驗。以P<0.05為差異有統計學意義。

結 果

1前庭功能鍛煉對大鼠運動病的影響

表1顯示，72只大鼠接受60 min旋轉刺激后，糖精水飲用量明顯減少(P<0.01)，前后2次實驗結果一致，表明已形成CTA，即旋轉刺激誘導大鼠運動病的模型復制成功。

表1大鼠條件性味覺厭惡

Table 1. Conditioned taste aversion in rats (mL.Mean±SEM.n=72)

TreatmentFirsttestRepeatedtestBeforerotation50.3±2.353.7±2.5Afterrotation40.0±1.2**44.2±1.6**

**P<0.01vsbefore rotation.

對36只運動病敏感與不敏感的大鼠同時進行前庭功能鍛煉。敏感組大鼠經前庭功能鍛煉，旋轉刺激后糖精水飲用量與旋轉前比較無顯著差異(P>0.05)，見表2。這表明敏感組大鼠對運動刺激產生了適應，即獲得習服。不敏感組無明顯變化。

表2 前庭功能鍛煉對大鼠條件性味覺厭惡的影響

**P<0.01vsbefore rotation.

2前庭功能鍛煉前旋轉刺激對大鼠血漿激素水平的影響

2.1皮質酮 如表3所示，無論敏感組與不敏感組大鼠，旋轉刺激后的血漿皮質酮水平均較基礎水平升高(P<0.01)；不敏感組的皮質酮基礎水平與旋轉刺激后的水平均較敏感組高，但僅旋轉刺激后的差異有統計學意義(P<0.05)。

2.2ACTH 與皮質酮的變化類似，不論敏感組與不敏感組大鼠，旋轉刺激后血漿ACTH水平均較基礎水平升高(P<0.01)，見表3；不敏感組的ACTH基礎水平與旋轉刺激后的水平均較敏感組高，但也是旋轉刺激后的差異有統計學意義(P<0.05)，見表3。

表3 旋轉刺激對血漿皮質酮與ACTH水平的影響

**P<0.01vsbasal level;#P<0.05vssusceptible group.

2.3CRH 旋轉刺激后，敏感組與不敏感組大鼠的血漿CRH水平與基礎水平比較均無顯著差異(P>0.05)，但不敏感組的CRH基礎水平較敏感組高(P<0.05),見表4。

2.4AVP 旋轉刺激后，無論敏感組與不敏感組大鼠，血漿AVP水平均較基礎水平升高(P<0.05)；不敏感組的AVP基礎水平與旋轉刺激后的水平均高于敏感組，但無顯著差異(P>0.05),見表4。

表4 旋轉刺激對血漿CRH與AVP水平的影響

*P<0.05vsbasal level;#P<0.05vssusceptible group.

3前庭功能鍛煉后旋轉刺激對大鼠血漿激素水平的影響

3.1皮質酮 前庭功能鍛煉后，在敏感組與不敏感組大鼠，旋轉刺激后皮質酮水平均較基礎水平有所升高，但無顯著差異(P>0.05)，見表5。然而，2組大鼠的皮質酮基礎水平與前庭功能鍛煉前比較，均有統計學意義(P<0.05或P<0.01)，見表3、5。并且，前庭功能鍛煉后，不敏感組皮質酮基礎水平明顯高于敏感組(P<0.05)，見表5。

3.2ACTH 前庭功能鍛煉后，大鼠旋轉刺激后ACTH水平在敏感組與不敏感組，均較基礎水平升高，但差異無統計學意義(P>0.05)，見表5；不敏感組的ACTH基礎水平與旋轉刺激后的水平均高于敏感組，但差異無統計學意義(P>0.05)，見表5。然而，2組大鼠旋轉刺激前的ACTH基礎水平與前庭功能鍛煉前比較，均有顯著升高(P<0.05或P<0.01)，見表3、5。

表5 前庭功能鍛煉后旋轉刺激對血漿皮質酮與ACTH水平的影響

△P<0.05,△△P<0.01vsbasal level before training;#P<0.05vssusceptible group.

3.3CRH 前庭功能鍛煉后，不論敏感組與不敏感組大鼠，旋轉刺激后的CRH水平均較基礎水平有所升高，但差異無統計學意義(P>0.05)，見表6。然而，不敏感組CRH基礎水平與旋轉刺激后水平均明顯高于敏感組(P<0.01)，并且不敏感組的CRH基礎水平高于前庭功能鍛煉前(P<0.05)，見表6。

3.4AVP 前庭功能鍛煉后，在敏感組與不敏感組大鼠，旋轉刺激后的AVP水平均較基礎水平升高，但僅敏感組旋轉刺激后的改變有統計學意義(P<0.01)，且不敏感組的基礎水平高于敏感組(P<0.01)，見表6。

表6 前庭功能鍛煉后旋轉刺激對血漿CRH與AVP水平的影響

△P<0.05vsbasal level before training;**P<0.01vsbasal level;##P<0.01vssusceptible group.

討 論

上世紀50年代至今，許多研究證實，運動病存在著敏感性的個體差異和性別差異。同時，人們還發現運動病存在明顯的種族差異，國外流行病學和遺傳學研究發現，中國人和日本人發病率高，而英國人發病率低[11]，運動病還有明顯的家族聚集傾向。為什么運動病存在明顯的個體差異，其發生機制如何，引起了運動病研究者們的極大興趣。除了近年來增多的有關基因水平上的差異探討外，以往許多學者對運動病敏感性個體差異機制的研究主要是從內分泌的角度進行了探討，如許多文獻報道AVP、皮質醇、ACTH、腎上腺素、去甲腎上腺素與運動病敏感性個體差異存在聯系，本研究是這些探討的延續與補充。

本研究發現，大鼠經過1個月的前庭功能鍛煉后，糖精水厭飲行為完全被抑制，說明達到了前庭習服的效果。在內分泌激素方面，旋轉刺激可引起大鼠血漿皮質酮、ACTH和AVP水平升高，但經前庭功能鍛煉后，旋轉刺激對皮質酮的這一作用明顯減弱。此外，不敏感組大鼠血漿皮質酮、ACTH、CRH和AVP的水平均高于敏感組，尤其是不敏感組大鼠旋轉刺激后的皮質酮、ACTH水平與CRH的基礎水平明顯高于敏感組。并且，經過前庭功能鍛煉，皮質酮、ACTH與CRH的基礎水平在2組均高于前庭功能鍛煉前，AVP基礎水平也有一定程度的升高。旋轉刺激使皮質酮和AVP水平升高，這和邱曉霞等[7]對大鼠的研究結果一致。前庭功能鍛煉后，AVP基礎水平的升高趨勢與Li等[12]在大鼠的研究結果吻合。前庭功能鍛煉后，機體對原有運動病誘發刺激的皮質酮升高反應減弱以前未有報道。

以上結果提示，經過前庭功能鍛煉，大鼠對運動病誘發刺激產生適應，此時血漿皮質酮、ACTH、CRH和AVP的水平趨于升高，這與前庭功能鍛煉前不敏感組大鼠旋轉刺激前后血漿皮質酮、ACTH、CRH和AVP的水平均高于敏感組是吻合的。這些激素相對較高的血漿水平，可能有利于機體發揮應對作用，從而減輕機體對原有刺激的植物神經反應，對原有刺激的應激反應也隨之減弱(如血漿皮質酮的水平不再明顯升高)。本研究結果與Kohl等[13-14]關于運動病敏感性低的受試者血液ACTH水平較高及糖皮質激素受體協同劑地塞米松可抗運動病的研究結果一致，說明提高血漿某些應激相關激素的水平可能有抗運動病作用。

以往的研究認為，AVP是運動病惡心、嘔吐發生的原因或誘因。本研究發現，不同敏感性大鼠在前庭功能鍛煉前，旋轉刺激均誘導血漿AVP水平升高，并且不敏感組大鼠血漿AVP基礎水平略高于敏感組；同時，前庭功能鍛煉后，大鼠已經對該旋轉刺激產生習服，但AVP基礎水平有所升高，旋轉刺激后仍然引起AVP水平升高，并且不敏感組的水平更高。這些結果提示血漿AVP可能與運動病發病無直接關系，血漿AVP不是運動病的誘發因素，這與我們以前的研究結論一致[12]。

一般來說，當海員或艦員在海上航行時，若精神飽滿、心情愉快，特別是遇到緊急情況，情緒高度緊張時，較少發生運動病。可能這時機體處于一定的應激狀態，下丘腦-垂體-腎上腺皮質軸活動增強，甚至交感-腎上腺髓質軸活動也增強，大腦皮質興奮性升高，注意力也發生了轉移，心理暗示作用消除，從而抑制運動病的發生。本研究中，大鼠經過前庭功能鍛煉，血漿皮質酮等激素基礎水平的升高可能有助于提高大腦皮質的覺醒程度，并且經過反復鍛煉，心理上也獲得了一定程度的適應，因此運動病受到明顯抑制。此外，經過反復鍛煉，前庭系統獲得對該刺激的習服，感覺沖突不再存在，這種刺激不再構成對機體的應激刺激，故再接受這種刺激時，機體的應激反應減弱，從而表現出接受同樣的刺激后，血液應激相關激素皮質酮或皮質醇、AVP等水平不再明顯升高。

前庭功能鍛煉可使人或動物獲得對該前庭刺激的適應，前庭植物神經反應性逐漸降低，機體的抗運動病耐力提高，甚至不發生運動病，從而達到習服，這方面已經有不少文獻報道[4-5]。實際航海或航天作業時，海員或航天員隨著在船舶或飛船上停留時間的延長，數天后也同樣獲得適應。經常乘坐交通工具，也能獲得一定程度的習服。由于前庭功能鍛煉對機體沒有任何毒副作用，值得推廣應用。

[1] 王志斌，李真真，李 玲，等.抗運動病藥物研究進展[J].世界臨床藥物，2010, 31(2): 111-115.

[2] 黃明方，侯建萍，蓋曉波.生姜抗運動病研究進展[J].中華航海醫學與高氣壓醫學雜志，2006, 13(3): 192-194.

[3] 郭建生，陳士偉.運動病中醫辯治初探[J].江西中醫藥，2010, 41(9): 19-20.

[4] 黃 煒，季思菊.習服訓練治療運動病57例療效觀察[J].中國療養醫學，2009, 18(4): 412-413.

[5] 黃 煒，季思菊.17例兒童運動病易感者習服訓練的效果分析[J].中國療養醫學，2007, 16(10):630-631.

[6] Kant GJ, Eggleston T, Landman-Roberts L, et al. Habituation to repeated stress is stressor specific [J]. Pharmacol Biochem Behav, 1985, 22(4): 631-634.

[7] 邱曉霞，姜正林，周維鎔.大鼠運動病敏感性與血漿皮質醇和促腎上腺皮質激素含量的關系[J].中華航海醫學與高氣壓醫學雜志，2005, 12(1): 22-25.

[8] 李 霞，姜正林，王國華，等.大鼠運動病敏感性性別差異與血漿和垂體中AVP水平及垂體V1b受體表達水平的關系[J].中國應用生理學雜志，2007, 23(1): 35-40.

[9] 姜正林，沈洪妹，楊 凱，等.大鼠運動病模型-條件性厭食癥的建立[J].中華航海醫學雜志，2000, 7(2): 97-100.

[10] Crampton GH, Lucot JB. A stimulator for laboratory studies of motion sickness in cats [J]. Aviat Space Environ Med, 1985, 56(5): 462-465.

[11] Klosterhalfen S, Pan F, Kellermann S, et al. Gender and race as determinants of nausea induced by circular vection [J]. Gend Med, 2006, 3(3): 236-242.

[12] Li X, Jiang ZL, Wang GH, et al. Plasma vasopressin, an etiologic factor of motion sickness in rat and human? [J]. Neuroendocrinology, 2005, 81(6): 351-359.

[13] Kohl RL. Endocrine correlates of susceptibility to motion sickness [J]. Aviat Space Environ Med, 1985, 56(12): 1158-1165.

[14] Kohl RL. Dexamethasone mimicks the antimotion sickness effects of amphetamine and scopolamine [J]. Acta Astronaut, 1986, 13(9): 565-571.

Influenceofvestibulartrainingonplasmalevelsofstress-relatedhormonesinratswithmotionsickness

TANG Guan-rong1,2, JIANG Rui1, JIANG Zheng-lin1, SHEN Hua-xiang1, LI Xia1

(1InstituteofNauticalMedicine,NantongUniversity,Nantong226001,China;2XuzhouHigherVocationalSchoolofMedicineandPharmacy,Xuzhou221116,China.E-mail:jiangzl@ntu.edu.cn)

AIM: To investigate the relationship between motion sickness and the plasma levels of stress-related hormones in the rats before and after vestibular training.METHODSConditioned taste aversion (CTA) was induced in 72 female SD rats after rotatory stimulation. The magnitude of CTA was measured to reflect the susceptibility of rats to motion sickness. The plasma levels of corticosterone, adrenocorticotrophic hormone (ACTH), corticotropin-releasing hormone (CRH) and arginine vasopressin (AVP) were analyzed by radioimmunoassay. Hormone levels were determined before and after rotatory stimulation, and after 1 month of vestibular training when the rats obtained habituation to this rotation.RESULTSCTA to 0.15% saccharin solution in rats after the rotatory stimulation was completely inhibited after vestibular training, suggesting that a habituation of the rats to motion sickness was obtained. The rotatory stimulation induced an elevation in the plasma levels of corticosterone, ACTH and AVP, and this response of corticosterone to rotation was greatly reduced after vestibular training. The plasma levels of all 4 hormones in the rats insusceptible to motion sickness were higher than those in susceptible group, especially the plasma levels of corticosterone and ACTH after rotation, and the basal level of CRH. In addition, after vestibular training, the basal plasma levels of corticosterone, ACTH and CRH in both groups were higher than those before training, and a slight elevation was also observed in the basal level of AVP.CONCLUSIONVestibular training may induce a habituation to rotatory stimulation in rats, thus inhibiting the development of motion sickness. The difference of the susceptibility of rats to motion sickness may negatively relate to the basal plasma levels of stress-related hormones.

Rats; Motion sickness; Vestibular training; Arginine vasopressin; Corticosterone; Adrenocorticotrophic hormone; Corticotropin-releasing hormone

R852.33

A

10.3969/j.issn.1000- 4718.2013.06.019

1000- 4718(2013)06- 1065- 05

2012- 06- 20

2013- 04- 17

國家自然科學基金資助項目(No.81071614/H2101);南通大學自然科學研究專項基金資助項目(No.09ZJ005)

△通訊作者 Tel: 0513-85051847； E-mail: jiangzl@ntu.edu.cn