航天特因環(huán)境下抑郁模型大鼠行為學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雜的航天環(huán)境,其中有運載工具和航天器帶來的超重、失重、噪聲、振動、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、間接或直接地對人體的身心兩方面造成影響。這些都會不同程度的增加航天員的精神負擔,影響其身心健康,另一方面,長期停留在太空、單調、重復的工作也會使航天員感到抑郁。出現(xiàn)疲乏虛弱、懶言少動、心悸健忘、失眠多夢、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,人類在太空停留時間不斷延長,航天郁證的防治將成為航天醫(yī)學專家高度關注的問題,因此開展航天郁證的相關研究勢在必行。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,為將來進一步研究航天特因環(huán)境下郁證的病理機制奠定動物試驗方面的基礎。

1 材料與方法

1.1 動物及分組 動物模型,動物為成年SD雄性大鼠,體重180～200 g(購自北京維通利華實驗動物技術有限公司）,適應性喂養(yǎng) 1周,首先用 Open Field法作行為學評分,按照得分將30只大鼠平均分成對照組和模型組,每組15只,模型組每籠飼養(yǎng)1只,對照組共養(yǎng)。模型組共接受28 d各種不同的刺激,對照組不進行任何處理。

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。平均每種刺激各進行3次,同種刺激不連續(xù)出現(xiàn)防止動物適應刺激影響試驗結果。

1.2.2 動物行為學評定 在造模前對所有大鼠進行第1次曠場行為測試(Open Field test）。模型組給予連續(xù)28 d不可預見性刺激后,對兩組大鼠進行第2次曠場行為學測試。曠場為箱底80 cm×80 cm的正方形,并被等分25個等邊方格;箱壁為黑色,高40 cm,試驗在下午安靜時間進行,將大鼠放在中心方格內(nèi),觀察大鼠跨過方格的次數(shù)(3只腳同時進入為準）及后肢直立次數(shù)(兩前爪直立及攀附箱壁為準）。

1.2.3 食物消耗量測定 在早晨規(guī)定時間給每只老鼠放入預先稱好的動物飼料,第二天同一時刻稱量剩余飼料,計算每只動物24 h的食物消耗量,食物消耗量以24 h的攝入量/動物體重來評定。

1%蔗糖溶液消耗測定:采用1%蔗糖溶液供動物飲用,在測定前禁水、禁食24 h,測定動物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/動物體重進行評定。

1.2.4 統(tǒng)計學處理 用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件進行分析處理,數(shù)據(jù)以±S表示。

2 結果

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

表1 航天特因條件下郁證模型組與空白組曠場試驗變化情況 (±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試驗變化情況 (±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)試驗前 試驗后 試驗前 試驗后 試驗前 試驗后空白組 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

行為學曠場試驗測試結果顯示,大鼠造模后,曠場試驗中的穿行格數(shù)和直立次數(shù)發(fā)生了顯著統(tǒng)計學意義上的減少,中央格停留時間,理毛次數(shù)及糞便粒數(shù)未發(fā)生統(tǒng)計學意義上的變化。

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,但是隨著時間的延長,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糖水消耗量試驗前 試驗后 試驗前后差 試驗前 試驗后 試驗前后差空白組 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

食物消耗量分析結果發(fā)現(xiàn),試驗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)計學意義的差異。

3 討論

現(xiàn)代社會競爭日趨激烈,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注,對于抑郁的研究也成為目前研究的熱點,到目前為止,已有20多種方法可以用作抑郁動物模型的制備,大致分為應激模型、神經(jīng)生化功能改變模型、轉基因動物模型、孤養(yǎng)結合模型等,分別從生物學、遺傳學、社會心理學等各角度來模擬抑郁癥的表現(xiàn)[1]。抑郁模型根據(jù)活動性測試中的水平運動和垂直活動來反映模型大鼠運動減少,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測試指標。

根據(jù)郁證的臨床特點,結合航天特因環(huán)境的特點,綜合應激和分養(yǎng)兩種經(jīng)典模型,利用長期不可預見性的中等強度應激,造成分養(yǎng)動物的抑郁狀態(tài)。根據(jù)行為學測試結果發(fā)現(xiàn)郁證模型大鼠造模后,曠場試驗中的穿行格數(shù)和直立次數(shù)發(fā)生了顯著性減少,中央格停留時間,理毛次數(shù)及糞便粒數(shù)未發(fā)生統(tǒng)計學意義上的變化,由此可以推斷郁證模型基本上是成功的。

慢性輕度不可預見性的應激抑郁模型(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)外文獻中廣泛使用的模型[4-5]。

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

中等強度不可預見的應激刺激結合孤養(yǎng)誘導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。本試驗動物模型造模后的行為學變化符合抑郁模型成功的評判標準[7-8]。因此,從行為學的角度證明了抑郁模型的成功。

糖水攝入量,即大鼠對糖水的偏嗜程度,可以反映大鼠對食物的欣快感,這一試驗反映了獎賞系統(tǒng)在抑郁癥中的作用。一般研究認為糖水消耗試驗測試了動物對獎賞的反應性,應激后動物對獎賞的反應性下降,稱之為快感缺失。有很多研究發(fā)現(xiàn)應激后大鼠的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志之一[9]。本試驗測量糖水消耗,結果發(fā)現(xiàn)應激后抑郁大鼠液體消耗量兩組差異沒有顯著性,不能說是對快感體驗的缺乏,分析原因可能與體質量相關[10]。這種對獎賞的反應性沒有明顯的差異結果與國外部分報道基本一致[11]。

食物獎賞屬于天然獎賞成分的一種,各種天然的獎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)而實現(xiàn)的[12]。有學者認為邊緣系統(tǒng)DA含量的改變是應激引起快感缺失的原因[13]。抑郁狀態(tài)下獎賞系統(tǒng)功能受損與腦內(nèi)DA含量降低可能有密切關系。

本試驗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間長短及刺激量有關,或者是因為航天特因條件下郁證模型大鼠的應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);而對食物的消耗量發(fā)生了改變,通過本試驗研究可以為航天員載人飛行過程中的營養(yǎng)供給提供借鑒,有針對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。

試驗1周模型大鼠的體重增長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)可能與適應失重環(huán)境有關,在模擬失重開始的1周內(nèi)體重增長幅度遠遠低于空白組;一旦適應失重環(huán)境,體重又呈現(xiàn)梯度升高的趨勢,仍然是處在一種低于空白組水平。通過本試驗研究失重狀態(tài)下體重的增長規(guī)律,有可能為航天實踐提供營養(yǎng)學參考。

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