醋甲唑胺干預尾懸吊大鼠眼壓及FVEP的變化

趙 軍 趙宏偉 宮玉波 顧 潼 石 琳 宋飛龍

進入太空后,地球吸引力所形成的重力作用消失,環境呈微重力狀態。 這種狀態對航天員的生理狀態會產生顯著的影響。 航天醫學證實,在微重力狀態下,血液會在人體內重新分配,頭面部及眼部的血液增加,這種供血狀態的持續會導致一系列視覺異常的癥狀和體征,統稱為微重力神經眼科綜合征(spaceflight associated neuro-ocular syndrome,SANS)[1]。在SANS 中,眼壓的變化是最早被發現和報道的[2]。作為重要的生理指標之一,眼壓對眼內結構正常生理功能的維持意義重大。 近年來研究發現,跨篩板壓力差可能是視神經損傷的重要危險因素[3,4]。 本研究采用尾懸吊模擬微重力大鼠模型,通過口服醋甲唑胺干預眼壓,并通過對視覺誘發電位(flash visual evoked potential,FVEP)的觀察,了解上述眼壓變化是否能對視功能造成影響。

材料與方法

1.實驗動物：選取SPF 級SD 大鼠[購自斯貝福(北京) 生物技術有限公司,實驗動物許可證號：SCXK(京)2016-002]32 只,6 周齡,體質量為200 ～240g,雌雄不限。 實驗方案經中國人民解放軍戰略支援部隊特色醫學中心動物實驗倫理委員會批準,實驗過程符合國家科學技術部頒布的《實驗動物管理條例》。

2.藥物：使用醋甲唑胺(商品名：尼目克司,中國杭州澳醫保靈藥業有限公司生產, 國藥準字：H20003010)制備灌胃溶液。 按每100g 大鼠體質量給予醋甲唑胺1.0125mg 計算,灌胃溶液濃度為1.0125mg/100ml。 灌胃量(ml) = 體質量×1.0125mg/100ml。

3.模擬微重力環境大鼠模型建立：本研究采用尾懸吊法建立大鼠失重模型。 微重力環境對人體最主要的影響是體液,尤其是血液的頭向分布增加。 通過大量的實驗研究觀察,-30°尾懸吊大鼠所形成的血液分布狀態是動物模型中最為接近微重力條件下血液頭向分布特點的動物模型[5,6]。 大鼠單籠飼養,尾部懸吊,使后肢懸空,保持頭低位,并使身體縱軸與水平線呈-30°夾角,前肢著地可自由活動,自由進食、飲水。

4.實驗分組： 32 只大鼠按隨機數字表法分為4組：單純懸吊組大鼠(n= 8)持續保持懸吊狀態14天;水灌胃對照組大鼠(n= 8)除懸吊外,每日給予0.9%NaCl 溶液灌胃1 次;單倍藥物組大鼠(n=8)除懸吊外,每日給予醋甲唑胺0.9% NaCl 溶液灌胃1次;雙倍藥物組大鼠(n=8)除懸吊外,每日給予醋甲唑胺0.9%NaCl 溶液灌胃2 次。

5.大鼠眼壓測量方法：大鼠采用10% 水合氯醛腹腔注射麻醉,麻醉成功后眼壓測量采用ICare 回彈式眼壓計(芬蘭愛科公司)。 大鼠俯臥狀態,充分暴露角膜,測量過程中保持探針方向與角膜緣平面垂直。 測量6 次后,取平均值。

6.視覺誘發電位測量方法：大鼠采用10% 水合氯醛腹腔注射麻醉,麻醉成功后將針形記錄電極穿刺于大鼠尾根部(地電極)、兩耳后緣連線的中點骨膜表面(記錄電極)及鼻部(參考電極)。 使用重慶國特醫療視覺電生理檢查系統,采用閃光視覺誘發電位模式,每只眼睛測量3 次。 結果取穩定的NPN 波形,N1谷底至P1峰值為N1-P1的振幅,起始至P1頂峰的時間為P1潛伏期。

7.統計學方法：應用SPSS 20.0 統計學軟件對數據進行統計分析。 眼壓數據結果以均數± 標準差(±s)表示,根據數據特點,采用單因素、多因素及重復測量的方差分析,樣本均數間的多重比較采用LSD方法,以P＜0.05 為差異有統計學意義。

結 果

1.眼壓的變化：雙倍藥物組在受試后第1 天即出現明顯的眼壓下降,并持續于較低水平(P＜0.001),其中在受試后3、7、14 天,雙倍藥物組眼壓下降與其他組比較,差異有統計學意義(P分別為0.014、0.002、0.027)。 其余各組眼壓均無顯著變化(P＞0.05)。 單倍藥物組及水灌胃對照組出現眼壓波動,但差異無統計學意義(P分別為0.469、0.425),詳見表1。

表1 各組大鼠眼壓變化(mmHg,±s)

表1 各組大鼠眼壓變化(mmHg,±s)

組別受試前受試后1 天受試后3 天受試后7 天受試后14 天單純懸吊組7.25 ±1.677.88 ±1.367.88 ±1.368.00 ±1.077.13 ±1.36水灌胃對照組8.00 ±0.827.50 ±0.586.50 ±0.586.75 ±0.987.75 ±2.22單倍藥物組7.29 ±1.386.86 ±1.867.57 ±2.518.14 ±2.977.14 ±2.12雙倍藥物組7.80 ±0.846.00 ±0.715.20 ±0.453.80 ±0.844.40 ±1.14

2.FVEP-P1波變化：雙倍藥物組P1波波幅波動的差異有統計學意義(P=0.042)。 其中在受試后第1 天,出現P1波波幅的上升,在受試后3 天(P=0.015)和7 天(P=0.024)上升達到峰值,與其他組比較,差異有統計學意義。 其余各組P1波波幅均無顯著的變化,詳見表2。 各組P1波潛伏期在受試前后均無顯著的變化(P＞0.05)。

表2 各組大鼠FVEP-P1 波幅變化(μV,±s)

表2 各組大鼠FVEP-P1 波幅變化(μV,±s)

組別受試前受試后1 天受試后3 天受試后7 天受試后14 天單純懸吊組7.65 ±2.425.53 ±4.903.71 ±2.644.39 ±2.505.40 ±3.36水灌胃對照組6.07 ±1.566.80 ±4.227.59 ±5.358.38 ±3.607.41 ±2.20單倍藥物組7.05 ±4.269.64 ±4.6412.20 ±8.689.96 ±7.298.74 ±5.42雙倍藥物組5.59 ±2.988.46 ±3.5312.39 ±7.4612.84 ±7.828.43 ±5.77

討 論

近年來,跨篩板壓力差概念出現在SANS 相關研究中。 由于眼球和中樞神經系統的解剖特點,在視盤處形成了跨篩板的接觸。 在微重力狀態下,眼內壓和顱內壓均會發生波動,由此造成跨篩板壓力差的變化,從而對視神經造成影響[7～9]。

Zhao 等[10]對不同跨篩板壓力差的大鼠進行了觀察,發現在不同壓力差下,視網膜及視神經的功能發生了明顯的變化。 Eklund 等[11]通過對不同體位的跨篩板壓力差的觀察發現不同角度的體位,跨篩板壓力差差異顯著。 Marshall-Goebel 等[12]研究顯示,在不同角度頭低位模擬微重力狀態下,眼內壓是持續升高的,但顱內壓只在-18°時才開始發生變化,這使得跨篩板的壓力差比在正常狀態下發生明顯改變,而這種壓力差會導致視神經的損害。 Nelson 等[13]在觀察了各種不同形式模擬微重力的結論數據后認為,眼內壓和顱內壓的變化是在微重力即時發生的,而顱內壓和眼內壓的壓差對眼部的結構和功能會產生影響。 在微重力短期內,跨篩板壓力差所產生的影響是可以忽略不計的,但長期的跨篩板壓力差是否對視網膜及視神經產生影響,則需要進一步的觀察[14]。

長期處于微重力環境下,視神經會發生形態學的變化。 Wahlin 等[15]采用磁共振方法觀察國際空間站返回的航天員的視神經形態學變化。 發現在航天員返回后,視神經的長度較之前增長,主要表現為視乳頭的前移。 Rohr 等[16]在航天員在軌飛行半年返回后研究發現,航天員返回恢復期內視神經的彎曲度變小,視神經截面積增加,而視神經鞘的截面積變小。因神經鞘的截面積取決于顱內壓,因此也驗證了顱內壓的變化。 視神經形態學的變化意味著視神經可能有伴隨的功能學的改變。

VEP 能敏感地反映視神經的功能。 Zhao 等[17]研究發現,大鼠在尾懸吊12 周后,視覺誘發電位的P100波潛伏期延長,波幅下降。 趙軍等[18,19]進行的人體臥床實驗中發現,在-6°條件下,在受試后第2 天及第5 天,高空間頻率下的VEP-P100波幅有明顯的下降,而在中低空間頻率下無明顯改變。

本研究通過探討醋甲唑胺干預眼壓后發現,尾懸吊大鼠在給予足夠劑量的醋甲唑胺后眼壓有所下降。與之對應的組別研究發現,VEP-P1波的波幅有顯著的升高后逐步下降到正常,結果提示,醋甲唑胺干預眼壓后,眼壓的波動對視神經功能有明顯的影響,結果驗證了跨篩板壓力的變化可能對視神經功能具有明顯的影響。

隨著在軌飛行時間的延長,航天員面臨著生理功能受損的風險,研究結果提示應關注跨篩板壓力差的變化對航天員視神經功能的影響,注重做好相關的醫療保障工作。