環境壓力對不同動物腦組織激素水平的影響

俞發榮, 連秀珍, 謝明仁, 張璐, 李登樓, 張詩爽

甘肅省證據科學技術研究與應用重點實驗室(甘肅政法學院), 蘭州 730070

環境壓力對不同動物腦組織激素水平的影響

俞發榮, 連秀珍, 謝明仁*, 張璐, 李登樓, 張詩爽

甘肅省證據科學技術研究與應用重點實驗室(甘肅政法學院), 蘭州 730070

分別給予中國樹鼩、Wistar大鼠、BALB/c小鼠低頻電刺激后, 用放射免疫法檢測腦組織去甲腎上腺素(noradrenaline, NA)、多巴胺(dopamine,DA)、五羥色胺(serotonin, 5-HT)水平。結果發現, 給予中國樹鼩、Wistar大鼠、BALB/c小鼠低頻電刺激后12 h、24 h、36 h, NA、DA、5-HT水平均比對照組顯著升高(均P＜0.01); 電刺激后12 h, NA、DA、5-HT升高較快的動物依次為中國樹鼩＞Wistar大鼠＞BALB/c小鼠。說明不同動物對同一刺激的應激敏感程度不同。

低頻電刺激; 激素; 中國樹鼩; Wistar大鼠; BALB/c小鼠

1 前言

近年來, 隨著人們工作和生活節奏加快, 各種應激因素增加。由于各個方面的壓力, 長期激烈的競爭和超負荷的工作等原因, 人們在為事業、家庭拼搏時, 很容易產生過度焦慮、緊張、恐懼、憤怒等不良情緒。特別是中年人由于生活壓力大, 心理、情緒會影響睡眠, 同時加之身體的老化和更年期的到來也容易影響睡眠。長期失眠會導致以情感精神障礙為突出表現的心理疾病—抑郁癥(Depression)。到目前為止, 人們對于抑郁癥的發病機制進行了大量的實驗研究[1], 認為腦內單胺類神經遞質去甲腎上腺素(noradrenaline, NA)、多巴胺(dopamine, DA)和5-羥色胺(serotonin, 5-HT)含量的變化與抑郁癥致病密切相關。本文給予中國樹鼩、Wistar大鼠、BALB/c小鼠低頻電刺激, 觀察相同刺激對不同種類動物應激反應的程度, 檢測NA、DA、5-HT水平在應激過程中的變化, 為研究預防和治療精神神經心理疾病積累資料。

2 材料與方法

2.1 材料

實驗動物： 中國樹鼩(滇西亞種, Tupaia belangeri chinensis[2]), 雄性, 體重 120—125g, 購于昆明動物研究所, 實驗動物生產許可證號： SCXK(滇)K2013-0003。SPF級Wistar大鼠, 雄性, 體重200—210 g, SPF級BALB/c小鼠, 雄性, 體重20—22 g, 購于甘肅省中醫學院科研實驗中心, 實驗動物生產許可證號：SCXK (甘)2011-0001。

試劑： NA、DA、5-HT放免檢測試劑盒, 北京北免東雅生物技術研究所生產。

儀器： GC-1200γ計數放免儀： 美國PICKER公司制造; Dossy-2H多通路生理參數采集存儲儀： 購于成都達碩生物科技有限公司。

2.2 動物及分組

選取健康中國樹鼩、SPF級Wistar大鼠、BALB/c小鼠各60只。中國樹鼩在實驗室飼育籠內飼養, 每籠 5只; Wistar大鼠、BALB/c小鼠在獨立通氣籠(individual ventilated cages, IVC)內飼養, 自由飲水進食, 人工光照12 h。實驗室溫度18—22℃, IVC內溫度(22±0.2)℃, 濕度55%—65%, 適應7 d。每種動物按體重隨機各分為2組,每組30只。電刺激組(給予脈沖直流電刺激[3]), 對照組(正常飼養, 不給予電刺激)。

2.3 檢測方法

實驗前, 每只動物均剃去右側前、后肢體毛各約1.0mm2, 實驗時, 將Dossy-2H多通路生理參數采集存儲儀皮膚電極片(面積0.7 mm×0.7 mm)粘貼于去毛處, 外用尼龍帶扎緊。電刺激后12 h、24 h、36 h時, 對照組和電刺激組每次分別取10只動物(各組采血前禁食6 h, 不禁水), 均用乙醚吸入麻醉, 中國樹鼩和 Wistar大鼠經心臟左心室先推注生理鹽水100 mL, 再吊灌2%多聚甲醛-1.25%戊二醛 -0.2 mol·L-1PB液(pH 7.4)400 mL, 即刻解剖出腦放入上述固定液后固定24 h; BALB/c小鼠解剖出腦放入上述固定液固定24 h。各秤取海馬(hippocampus, Hipp)5 mg,分別放入研磨器, 加 0.5 mL生理鹽水研磨成勻漿,倒入離心管, 再加0.5 mL生理鹽水沖洗研磨器, 合并入離心管, 用低速冷凍離心機3500 rp·min-1離心10 min,取上清液用GC-1200γ計數放免儀檢測NA、DA、5-HT水平。

2.4 統計學處理

3 結果

3.1 低頻電刺激對中國樹鼩海馬激素水平的影響

電刺激后12 h、24 h、36 h檢測, 電刺激組中國樹鼩海馬 DA水平比對照組分別升高了 77.48%、74.14%、77.70%(P＜0.01); NA水平比對照組分別升高了70.47%、63.32%、68.96%(P＜0.01); 5-HT水平比對照組分別升高了65.19%、71.77%、67.05% (P＜0.01)。見圖1。

3.2 低頻電刺激對Wistar大鼠海馬激素水平的影響

電刺激后12 h、24 h、36 h檢測, 電刺激組Wistar大鼠海馬 DA水平比對照組分別升高了 74.72%、76.31%、65.43%(P＜0.01); NA水平比對照組分別升高了63.04%、70.21%、56.62%(P＜0.01), 5-HT水平比對照組分別升高了 54.41%、66.17%、52.69% (P＜0.01)。見圖2。

圖 1 低頻電刺激對中國樹鼩海馬激素水平的影響(與對照組比： DA：AP＜0.01; NA：BP＜0.01; 5-HT：DP＜0.01)Fig. 1 Effect of low frequency electrical stimulation on Hipp hormone level of Chinese tree shrew (DA：AP＜0.01, NA：BP＜0.01, 5-HT：DP＜0.01, Every value vs control group)

實驗數據采用SPSS17.0軟件進行統計學處理。低頻電刺激對動物腦激素水平的影響用百分比表示,組間差異采用單因素方差分析, 用均數±標準差(±S)表示, 以P＜0.05為差異有統計學意義。

3.3 低頻電刺激對BALB/c小鼠海馬激素水平的影響

電刺激后 12 h、24 h、36 h檢測, 電刺激組BALB/c小鼠海馬 DA水平比對照組分別升高了52.69%、62.88%、55.13%(P＜0.01); NA水平比對照組分別升高了 46.09%、77.35%、59.18%(P＜0.01), 5-HT水平比對照組分別升高了 33.35%、55.66%、50.03%(P＜0.01)。見圖3。

圖2 低頻電刺激對Wistar大鼠海馬激素水平的影響(與對照組比： DA：AP＜0.01; NA：BP＜0.01; 5-HT：DP＜0.01)Fig. 2 Effect of low frequency electrical stimulation on Hipp hormone levels of Wistar rat (DA：AP＜0.01, NA：BP＜0.01, 5-HT：DP＜0.01, Every value vs control group)

4 討論

研究結果表明, 人的情緒行為變化都與單胺類神經遞質(NA、DA、5-HT)有關[4]。NA、DA、5-HT系統功能紊亂和神經遞質的減少是導致憤怒[5]、焦慮[6]、抑郁癥[7]及自殺行為[8]的發病機制之一。抑郁癥作為情感性精神障礙性疾病具有高患病率、高自殺率和低治療率等特點[9]。經典單胺假說認為, 抑郁癥與 5-羥色胺(5-HT)神經系統功能低下密切相關,王路等[10]用慢性應激法建立動物抑郁模型, 實驗結果發現, 抑郁模型組海馬中5-HT含量比正常組顯著降低(P＜0.01); 許大劍等[11]采用中樞神經遞質分析系統對302例抑郁癥患者腦內NA、DA、5-HT變化規律分析發現, 抑郁癥患者腦內任一種神經遞質水平可以是低下、正常或者亢進; 遞增負荷運動實驗結果發現,大鼠大腦皮質和腦脊液中NA、5-HT的水平顯著增高 (P＜0.01)[12]; David等[13]研究發現, 給予NA和DA可預防或減輕抑郁癥狀; 抑郁癥可能與去甲腎上腺素轉運體和5-羥色胺轉運體的基因變異有關[14]; 敲除小鼠多巴胺、5-羥色胺和去甲腎上腺素轉運體基因后運動明顯增多[15]; 池名等[16]采用腦訊息搜索( search of encephalo-telex)系統分析了120例抑郁癥患者和40例健康人群腦組織NA、DA、5-HT等神經遞質的變化規律后發現, 抑郁患者腦組織中NA、DA、5-HT等神經遞質均明顯減少(P＜0.05)。本文實驗結果發現, 給予中國樹鼩、Wistar大鼠、BALB/c小鼠電刺激后12 h、24 h、36 h, 海馬中NA、DA、5-HT水平均比對照組顯著升高(均P＜0.01)。電刺激后12 h, NA、DA、5-HT升高較快的動物依次為中國樹鼩＞Wistar大鼠＞BALB/c小鼠。實驗結果表明, 在應激反應中, 因應激原種類、動物種屬、性別、生理狀態、應激狀態的不同而有所差異。中國樹鼩的生物學特征、新陳代謝、生理生化和基因組等方面與人類近似[17], 在生物醫學領域(如回答人體各種重大生物學問題、解析人類疾病機理和新藥研發等方面)已經做出了不可替代的巨大貢獻[18];中國樹鼩行動敏捷、性情急躁, 屬于高應激性動物[19], 具有較為發達的神經系統和與人類相似的應激系統, 因而可能成為建立精神疾病(抑郁癥)行為模型的較理想的動物[20]; 大小鼠性情溫和, 因代代生活在人工飼養的實驗環境中, 對環境刺激敏感性低, 應激反應效果較中國樹鼩差。因此, 本文實驗結果為研究建立精神神經心理疾病模型提供了新的思路。

圖3 低頻電刺激對BALB/c小鼠海馬激素水平的影響(與對照組比： DA：AP＜0.01; NA：BP＜0.01; 5-HT：DP＜0.01)Fig. 3 Effect of low frequency electrical stimulation on Hipp hormone levels of mouse (DA：AP＜0.01, NA：BP＜0.01, 5-HT：DP＜0.01, Every value vs control group)

[1] 付紅勇, 王星華, 殷盛明. 抑郁癥分子機制中 5-羥色胺2C受體的作用[J]. 生理科學進展, 2014, 45(3)： 221-224.

[2] 王應祥. 中國樹鼩的分類研究[J]. 動物學研究, 1987, 8(3)： 213-230.

[3] 俞發榮, 連秀珍, 張振南, 等. 即刻刺激對中國樹鼩體內DA、cMAP、cMGP水平的影響[J].中國法醫學雜志, 2014, 29(6)： 548-550.

[4] 劉濤, 郁章玉. 兒茶酚胺類神經遞質微環境效應的研究進展[J]. 化學研究與應用, 2014, 26(8)： 169-1175.

[5] 劉永, 詹向紅, 閆秀娟, 等. 憤怒情志與兒茶酚胺氧位甲基轉移酶基因多態性的關系[J]. 中華中醫藥雜志, 2013, 28(3)： 682-685.

[6] 劉勝皇, 張新風, 周云飛. 5-HT和DA濃度與強迫癥發病年齡及 5-HT基因多態性的關聯研究[J]. 精神醫學雜志2012, 25(3)： 215-216.

[7] 郭驍, 明慶森, 姚樹橋. 5-羥色胺轉運體基因多態性與抑郁的關系研究進展[J]. 中國臨床心理學雜志, 2013, 21(4)：532-534.

[8] 楊艷杰, 王琳, 邱曉惠, 等. 5-羥色胺與抑郁癥及自殺行為關系研究進展[J]. 中國公共衛生, 2010, 26(4)：496-497.

[9] 秦娟娟, 劉振華, 梁艷, 等. 5-羥色胺及其受體與抑郁癥[J].國際藥學研究雜志, 2012, 39(5)： 409-413.

[10] 王路, 王德山, 劉旭東, 等. 眼針對抑郁模型大鼠海馬及下丘腦五羥色胺表達的影響[J]. 中華中醫藥學刊, 2014, 32(5)： 990-992.

[11] 許大劍, 李躍華, 趙翠萍. 302例抑郁癥患者腦內神經遞質變化規律研究[J]. 中國中醫藥信息雜志, 2012, 19(12)：12-14.

[12] 楊澎湃. 遞增負荷運動大鼠腦皮質神經元和腦脊液中去甲腎上腺素、5-羥色胺的動態變化[J]. 中國組織工程研究與臨床康復, 2011, 15(37)： 6972-6976.

[13] DAVID J, DAVID S. The role of dopamine and norepinephrine in depression and antidepressant treatment[J]. Journal of Clinical Psychiatry, 2006, 67(6), 46-49.

[14] ANNA B, CHRISTA H, BERNHARD T. B. Norepinephrine and Serotonin Transporter Genes： Impact on Treatment Response in Depression[J]. Neuropsychobiology, 2010, 62(2)： 121-31.

[15] MARIA T. G., PERONA S.W, FRANK S.H. Animal models of depression in dopamine, serotonin, and norepinephrine transporter knockout mice： prominent effects of dopamine transporter deletions[J]. Behavioural Pharmacology, 2008, 19(5-6)： 566-74.

[16] 池名, 青雪梅, 潘彥舒, 等. 120例抑郁癥患者大腦多神經遞質變化初探[J]. 中國中藥雜志, 2014, 39(8)： 1516-1524.

[17] 蘇傲蕾, 秦銀鴿, 鄭禹, 等. 樹鼩的生物學特性研究概述[J].動物醫學進展, 2014, 36(10)： 115-118.

[18] 徐林, 張云, 梁斌, 等. 實驗動物樹鼩和人類疾病的樹鼩模型研究概述[J]. 動物學研究, 2013, 34(2)： 59-69.

[19] 俞發榮, 連秀珍, 張紅梅, 等. 慢性環境刺激對中國樹鼩生殖生理的影響[J]. 中國應用生理學雜志, 2014, 30(5)：442-444.

[20] 祁可可, 馮敏, 孟肖路, 等. 樹鼩的社會挫敗抑郁模型[J].心理科學進展, 2012, 21(11)： 1787-1793.

Effects of environmental pressure on brain hormone levels of different animal

YU Farong, LIAN Xiuzhen, XIE Mingren*, ZHANG Lu , LI Denglou, ZHANG Shishuang
Key Laboratory of Evidence of Science and Technology Research and Application, Gansu Province (Gansu Institute of Political Science and Law), Lanzhou 730070, China

Chinese tree shrews, Wistar rats, BALB/c mice were treated with low frequency electrical stimulation for 12 h, 24 h and 36 h respectively, and dopamine(DA), noradrenaline (NA), serotonin (5-HT) levels in the their brain were detected with RIA method. The result showed that after electrical stimulation for 12 h, 24 h and 36 h, the NA, DA and 5-HT levels were significantly higher than the control group (P ＜ 0.01); 12 h after electrical stimulation, NA, DA and 5-HT increased quickly in the order of Chinese tree shrews ＞Wistar rats ＞ BALB/c mice. It is suggested that different animals have different stress sensitivity to the same stimulus.

low frequency electrical stimulation; hormone; Chinese tree shrews; Wistar rats; BALB/c mice

10.14108/j.cnki.1008-8873.2016.01.022

Q955

A

1008-8873(2016)01-143-04

2015-03-10;

2016-01-15

國家自然科學基金項目(31060283); 國家社會科學基金項目(07BSH054); 甘肅省基礎研究創新群體項目(145RJIA333); 甘肅省科技支撐計劃-社會發展類(1304FKCA082); 蘭州市科技計劃項目(2015-3-80); 甘肅政法學院重點項目(GZF2014XZDLW17)

俞發榮(1959—), 男, 博士, 研究員。研究方向： 法醫生物學、社會環境壓力對人類健康的影響、藥理學和毒理學實驗及實驗動物學。E-mail：yfr6340@gsli.edu.cn

*通信作者：謝明仁, 碩士, 講師, E-mail： xmr7600@gsli.edu.cn

俞發榮, 連秀珍, 謝明仁, 等. 環境壓力對不同動物腦組織激素水平的影響[J]. 生態科學, 2016, 35(1)： 143-146.

YU Farong, LIAN Xiuzhen, XIE Mingren, et al. Effects of environmental pressure on brain hormone levels of different animal[J]. Ecological Science, 2016, 35(1)： 143-146.