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[關鍵詞]魚類行為,研究動態,發展
中圖分類號:S932.4 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)46-0125-01
魚類行為學是一門古老而又年輕的科學,在動物行為進化上和漁業生產發展中均具有重要意義。近年來隨著現代漁業技術的發展,人們對魚類行為的關注程度越來越高,其中主要包括魚類與環境因子的相互作用、魚類對重金屬或有機毒物的應激反應以及魚類群體內部個體間的協調機制等。這直接促進了魚類行為學研究的發展,使得更多的成果應用到生產實踐中。魚類行為就是指魚類進行的各種運動,是魚類對環境變化的外在反應,主要包括游泳、攝食、生殖、呼吸等行為;此外,避敵、攻擊、求偶時改變體色等非運動形式也列入行為范疇。本文主要介紹魚類行為學的研究動態和發展趨勢,以期為國內學者開展魚類行為學研究提供參考依據。
1.魚類行為學研究的歷史過程
動物行為學的研究由來已久,但直到20世紀動物行為學才得到了迅速的發展和延伸。當時的主要研究對象是鳥類和哺乳類,而對于魚類的研究和報道都較少。自從1904年Lyon報道了魚類的趨流行為以來,陸續有學者開展關于魚類行為的研究,但并未引起人們的足夠重視。真正魚類行為研究直到上世紀中葉才逐步發展起來,主要是為了適應海洋捕撈的發展需要。在1963年召開的聯合國糧農組織大會中,Blaxter介紹了魚類在不同光照下對網具不同部分的反應,1970年在冰島雷克亞米克召開的世界性漁具會議有專門討論魚類行為的論文,1977年國際水生生物管理中心在意大利召開會議,專題討論了魚類行為與捕撈業和養殖業的關系。進入上世紀90年代后,魚類行為的研究引起國際海洋理事會的重視,1992年在挪威召開會議上強調了魚類行為學在漁業資源評估和漁業資源管理方面的應用,2004年在波蘭召開的漁具工作組會議上又討論了漁具漁法、魚類行為和魚群的聲波反射強度等。可見,有關魚類行為學的研究領域已經從最初的海洋捕撈業,逐漸擴展到生物技術、信息技術和資源管理等。
2.魚類行為學的研究領域
隨著現代科學技術的不斷發展和完善,人們對魚類行為的觀察和探索也不斷取得進展。最初只是研究魚類行為在捕撈產業中的應用,其后發展到研究魚類個體對聲響、光照等環境因子的反應,最后發展到研究魚類群體行為及內部機理。魚類行為學的研究方向主要分為個體行為學和群體行為學:
2.1 魚類個體行為學
個體行為學主要是指魚類個體在外界物理或化學刺激下所產生的自發或條件反射行為。主要研究對象為魚類個體或者魚群中的獨立個體,主要研究方向為魚類的趨、魚類的游泳行為和攝食行為等。
2.1.1 魚類的趨
魚類趨通常與環境因子的改變有關,如魚類的趨光性、趨流性和趨礁性等,這些行為通常理解為魚類的本能行為,不同魚類面對光照、溫度、流速甚至顏色的改變均有不同的反應和適應過程。王武等研究了水溫與光照對瓦氏黃顙魚幼魚行為的影響,發現水溫與光照的變化會對瓦氏黃顙魚行為產生顯著影響,過低的水溫會減少瓦氏黃顙魚對外界影響因素的反應,而高強度光照會使瓦氏黃顙魚的游動增加,尋求藏匿處。該研究結果表明瓦氏黃顙魚適合在低光照強度下養殖,增加了瓦氏黃顙魚幼魚的成活幾率,成功將魚類行為學應用于養殖技術領域。羅清平等[3]對孔雀魚幼苗在光場中的行為反應進行分析,得出孔雀魚幼苗對短波長的藍、綠光趨向性最強,相應的照度范圍為1500~2000lx,而對長波長的紅、黃光表現出避光性。該研究結果在孔雀魚工廠化養殖中得到應用,主要利用其趨光性特點進行定時定量投餌,也可以利用其避光性的特點對其進行驅趕,以提高清潔、分箱或捕撈等操作的效率。張碩等分析了黑幼魚的趨流性,測定了黑幼魚的感應流速、喜好流速和極限流速,并定量分析了黑幼魚體長與流速之間的關系,為今后學者開展遺傳育種或增殖放流相關研究提供科學依據。
2.1.2 游泳行為與攝食行為
魚類在長期的進化演變中,體形和游泳能力反映出魚類對環境的某種適應性,觀察和研究魚類的游泳行為是魚類行為學的重要內容。Marie-Laure等[9]早在1999年便利用聲學遙感裝置對養殖虹鱒魚的游泳行為進行研究,結果表明在不同養殖密度條件下,虹鱒魚的行為差異顯著,在高密度下具有較高的行動水平。Hanson等對黑鱸在自然環境中的游泳行為進行研究,并對于個體間的游泳相似性進行分析,得出了黑鱸在自然狀態下的游泳行為習性。由于這次實驗實在自然條件下進行的,所以非常具有實用價值。
2.2 魚類群體行為學
自然界中,許多動物以群居的形式存在。群體生活的好處在于有利于發現食物、抵御敵害和繁衍等。有統計表明,80%的魚類均以聚集成群的形式進行棲息、索餌和洄游,這是魚類經過長期自然選擇的一種適應性,對魚類生存起著十分有利的作用。魚類群體行為學以整個魚群為研究對象,主要研究方向為魚群的形成機制和魚群的行為模擬等。ANNE等[17]研究了魚類早期的經驗對魚類集群的影響,認為魚群能否成功聚集及逃避捕食危害,多數取決于早期的經驗,這在魚類行為學的研究中,具有突破性價值,該項研究也可以應用于人工培育魚類的早期馴養。日本學者M. Zheng等從魚群對逃避捕食造成影響的角度出發,利用模型研究了魚群對捕食者的行為反應,得出了不同情況下魚類的被捕食概率,魚群通常是某些個體行為對整個魚群發出訊息,并成功逃避捕食者的追捕。
3.魚類行為學的發展趨勢
魚類行為學發展至今,研究領域已經從水產捕撈學逐漸拓展到生理學、生態學甚至計算機學。其未來發展趨仍會借助現代科技手段,對魚類行為的原理、方式和結果進行更加精確的分析研究。隨著基因遺傳學的不斷發展,更多的學者將該項技術應用于種群多樣性、個體性狀性和行為差異性的研究,魚類行為學也可以借鑒該項技術,對個體和群體行為的內在因素進行探索與表達,如研究魚類游泳姿態的差異性,雌、雄魚求偶行為的基因表達等。
近年來,隨著人工智能或仿真影像技術的發展,魚類行為研究者們也開拓了研究的新思路和方法,人工智能在魚類行為方面應用的典型是涂曉媛魚,這是一種以計算機動畫為條件,具備人工生命的魚類。涂曉媛魚具有自主性,可以根據外界環境變化作出不同反應。該種技術的應用具備廣闊前景,許多不具備的實驗條件在計算機上便可完成。仿真影像技術可以將魚類的相對位置在計算機上精確顯示出來,不僅可以應用于魚群個體間的相對距離研究,而且可以應用于魚群與漁船、礁體之間的相對位置研究。魚類行為學會隨著社會科技的不斷進步更加繁榮地發展。
參考文獻
[1] 何大仁,俞文釗譯.(普羅塔索夫 B. P.著).魚類的行動.北京:科學出版社,1984.
關鍵詞:卒中后抑郁;動物實驗研究;綜述
卒中后抑郁(post stroke depression,PSD)是腦卒中后的最常見的并發癥之一,是腦卒中患者最常見的心理障礙,其患病率可高達20%~60%。卒中后抑郁可嚴重損害腦卒中患者的認知功能,影響患者的預后情況,增加患者癡呆及自殺的風險,給患者的家庭及社會帶來沉重的壓力。現將近10年關于卒中后抑郁的動物實驗研究進展綜述如下。
1 卒中后抑郁的發病機制
PSD的發病機制復雜,涉及神經生物學、解剖學和社會學、心理學等諸多因素。在20世紀80年代,Robinson等就提出,腦內參與情感調節的5-HT能神經元和NE能胞于腦干,其軸突通過丘腦和基底節到達額葉皮質,腦卒中病變累及上述部位可影響5-HT能神經元和NE能神經元及其通路,導致兩種遞質水平降低而引起抑郁。Moller等利用正電子發射型計算機斷層顯像(PET)間接估計了5-HT受體活性,研究發現在急性卒中后5-HT神經遞質出現代謝的異常,尤其在邊緣系統和中縫核5-HT代謝的顯著下降,可能與抑郁的發生相關。臨床上使用5-輕色胺再攝取抑制劑可緩解PSD的癥狀,進一步支持PSD與單胺類神經遞質下降有關的觀點。Terroni等根據MRI研究結果顯示病灶影響邊緣-皮質-紋狀體-蒼白球-丘腦神經環,尤其是前額葉腹側和背側扣帶回皮層、海馬、杏仁核等易產生PSD,且以左側為著,而這種情況未見于腦橋背部和小腦。說明前額葉背外側皮質環路在情緒 的調節中起著重要作用,腦內該區域白質纖維連接的改變可能也會影響情緒調節過程。這與控制情感的神經環路主要分布在額顳葉、邊緣系統和腦干腹部及其皮層下聯系纖維的研究結果相一致。有學者認為,腦卒中"突如其來"的發生和其嚴重程度,使患者的工作和日常生活能力改變甚至喪失,導致患者心理應激障礙、心理平衡失調,由此對抑郁癥的產生有一定的作用。
2 卒中后抑郁動物模型的建立
有關卒中后抑郁的動物模型的建立,近年來國內文獻報道多為復合模型即在卒中基礎上結合相應應激刺激構建PSD模型。裘濤等[1]采用雙側頸總動脈永久性結扎后予以行為限制制作PSD大鼠模型,觀察大鼠自發改變,海馬區單胺類神經遞質的變化。結果顯示:模型組大鼠水平運動得分、垂直運動得分、清潔動作次數與假手術組比較顯著下降(P
3 針刺干預PSD大鼠的實驗研究
卒中后抑郁患者不僅有精神障礙癥狀而且還存在肢體的活動障礙,采用體針治療卒中后抑郁可以顯著促進患者肢體的恢復,平衡患者臟腑的陰陽,調節患者氣血的虛實。龔燕等[13]采用單側頸總動脈不全結扎聯合孤養和小劑量利血平皮下注射制備復合型PSD大鼠模型。觀察各組大鼠的行為學變化;利用熒光分光光度法測定各組大鼠大腦海馬區NE和5-HT含量。結果顯示,與正常組相比,模型組大鼠糖水消耗量和腦內NE、DA含量均明顯下降。電針能使PSD大鼠糖水消耗量和腦神經遞質NE、DA含量明顯增加。得到的結論是:電針治療PSD大鼠的機制可能與提高其海馬區5-HT和NE含量有關。孫培養等[14]選擇通督調神針法干預卒中后抑郁大鼠。結果:造模完成時,模型組和針刺組蔗糖水飲用量、水平及垂直運動得分、血漿中單胺類神經遞質的含量均較正常組降低,Zea Langa神經行為學評分提高,差異均具有統計學意義(P
4 中醫藥物干預PSD大鼠的實驗研究
中醫認為卒中后抑郁屬于"中風"與"郁證"范疇,由于受到軀體病殘的困擾,最終情緒抑郁。裘濤等[1]采用雙側頸總動脈永久性結扎后予以行為限制制作PSD大鼠模型,隨機分為模型組、滌痰開竅解郁組、氟西汀組,并設假手術組,采用RP-HPLC-熒光檢測法測定大鼠海馬區單胺類神經遞質的變化,并觀察大鼠自發改變。結果發現模型組大鼠行為能力下降(P
5 西醫藥物干預PSD大鼠的實驗研究
PSD的西醫藥物治療包括原發病、并發癥和抑郁癥的治療。患者因需同時服用治療腦卒中、高血壓或其他并發癥的藥物,故在選擇藥物時,應選擇相互作用小的藥物,所以新型抗抑郁劑有一定優勢,更適于神經系統疾病所致繼發性抑郁的治療。趙立波等采用CUMS結合孤養建立抑郁模型,MCAO術建立卒中模型PSD模型組和氟西汀組大鼠先建立卒中模型后建立抑郁模型,腹腔注射相應藥物進行干預,連續給藥21d后,用酶聯免疫法和免疫組化SABC法檢測給藥后各組大鼠腦組織中5-HT,NE,NGF的表達。結果顯示與假手術組比較,抑郁模型組和PSD模型組大鼠腦組織中5-HT,NE,NGF表達均明顯降低(P
6 研究存在的問題及展望
綜上所述,國內外學者在論述PSD發病的因素時各有側重,具體的發病機制尚未明確。現在多數學者認為其發病是由多種原因通過多種機制所致,與心身疾病的生物-心理-社會醫學模式相一致,可能是神經生物學因素和社會心理因素共同作用的結果。
目前,關于PSD的研究大多建立在動物實驗的基礎上,制備的動物模型主要以缺血性卒中為主,但卒中的發病類型包括出血性卒中和缺血性卒中,關于出血性卒中后抑郁動物模型的制備相對較少,這方面的研究信息相對缺失。并且,一般情況下卒中后抑郁患者多合并高血壓病、血脂異常等基礎病,而這些在動物模型身上無法一一體現;同時,在動物實驗造模、治療、取材的過程中,都有可能出現一些輕微的誤差,如取材的不完整性等。這些都有可能導致實驗結果存在一定的誤差,以至于影響實驗的準確性。
其次,關于卒中后抑郁治療方法頗多,有針灸、中醫藥物、西醫藥物等。腦卒中后抑郁屬于"中風"與"郁證"范疇,運用中醫藥物治療時,應綜合分析患者實際病情,并概括患者分型,從而辯證論治。針灸療法治療卒中后抑郁一方面可以幫助患者殘肢的功能恢復,間接有利于患者抑郁狀態的改變,另一方面疏肝行氣、調和陰陽,又起到直接改善患者情緒的作用。西醫藥物治療PSD的治療原則是早期、單一藥物、綜合、個體化、長期系統用藥。目前運用較為廣泛的是:三環類抗抑郁藥、5-HT再攝取抑制劑、NE再攝取抑制劑等,但西醫藥物的使用存在一定的副作用。
因此,尋求PSD的發病機制以及制備理想的PSD模型,尋找治療PSD有效的方法是目前亟待解決的問題,相信隨著分子生物學、神經生物學等基礎學科的發展和西醫學技術的不斷介入,卒中后抑郁的發病機制研究正從多層次、多角度不斷深入。假以時日,肯定能提出卒中后抑郁的最佳治療方案。
參考文獻:
[1]裘濤,陳眉,代建峰,等.腦卒中后抑郁癥動物模型的建立與評價[J].中國行為醫學科學,2006,15(1):12-13.
[2]劉福友,楊石,陳衛垠,等.腦卒中后抑郁大鼠模型的建立[J].中國臨床康復,2006,10(42):91-94.
【關鍵詞】神經病理性疼痛;坐骨神經慢性壓迫模型;坐骨神經部分損傷模型
【中圖分類號】R-332 【文獻標識碼】A 【文章編號】1004-7484(2012)13-0022-01
神經病理性疼痛即通常所指的慢性持續性疼痛,其發病機制目前尚未完全清楚。選擇一個較為理想的疼痛模型對該病的基礎研究尤為重要,目前常用的周圍神經損傷疼痛模型有坐骨神經慢性壓迫模型(CCI)和坐骨神經部分損傷模型(PSI)。本實驗旨在對兩種模型的行為學變化和痛閾變化進行檢測對比,為對神經病理性疼痛的研究中的模型選擇做參考。
1 材料和方法
1.1 實驗動物分組與制作
30只SD大鼠(漯河醫學高等專科學校實驗動物中心),雄性,體重250~300 g,隨機分為3個組。
①坐骨神經慢性壓迫模型組(CCI組):10只,制作方法如下[1]:腹腔注射10%水合氯醛(3 ml/kg)麻醉,取俯臥位,聚維酮碘溶液消毒左、右側大腿皮膚,切開皮膚,鈍性分離股二頭肌,暴露出坐骨神經干,用非吸收外科縫線環繞神經干分別做4個輕度結扎環,間距1~2 mm,結扎強度以引起小腿肌肉輕度顫動反應為宜,術后用絲線逐層縫合切口。
②坐骨神經部分損傷模型(PSI):10只,左右肢暴露坐骨神經干以后用玻璃鈍性組織分離器將坐骨神經干縱向分開,緊緊結扎1/3~1/2的神經干。其余方法同CCI組。
③假手術組(Sham組):10只,僅左右肢暴露坐骨神經干不予結扎,其余方法同CCI組。
1.2 疼痛行為學及痛閾測定
用Von Frey纖毛測定大鼠的機械縮足反射閾值(mechanical withdrawal threshold, MWT)和熱痛刺激儀測定大鼠熱刺激縮足反射潛伏期(paw withdrawal thermal latency, PWTL)分別評價大鼠機械痛敏和熱痛敏。所有各組大鼠均在手術前1 d測定MWT、PWTL值,術后1、3、7、14、28、56 d分別測定MWT、PWTL值,測量前觀察添足、咬足等行為。每次測量均在上午進行。(1)MWT測定方法:采用von Frey絲測定雙后肢機械痛閾,將大鼠置于金屬籠中適應環境30 min,用不同壓力纖維絲刺激足底2、3趾間皮膚,每根重復5次,每次間隔5s,直至找到出現50%(10次)抬足反應的纖維絲,其壓力值(出現大于5次以上是縮足反應),即為閾值,左右輪流測試,每足測量5次,取平均值。(2)PWTL測量方法:利用鼠爪熱輻射刺激測痛儀。大鼠出于自由活動狀態,調整好一起刺激強度(R=72),將刺激裝置放置在鼠爪下,按操作鍵,當鼠爪移動時系統自動記錄大鼠反應時間,此時間即為大鼠足底PWTL,每足測量5次,時間間隔3~5 min,取平均值。
1.3 統計學處理
采用SPSS 13.0 軟件進行統計學分析,組內比較采用配對資料t檢驗,組間比較采用獨立樣本t檢驗。
2 結果
2.1 行為學觀察
三組大鼠術后7天內均出現舔舐傷口行為,CCI組和PSI組大鼠術后出現添足、咬足、垂足、腳趾并攏,屈曲等行為。
2.2 PWTL和MWT值檢測
三組術前PWTL和MWT值檢測無差異(P >0.05),術后1~28d CCI組和PSI組PWTL和MWT值較Sham組明顯降低,其中CCI組更為明顯(P 0.05,表1),而PSI組術后56d PWTL和MWT值與Sham組比較仍明顯降低(P
3 討論
神經病理性疼痛給病人造成了極大的痛苦,目前其發病機制尚不完全清楚。理想的疼痛模型對研究該病的發病機制尤為重要。神經病理性疼痛模型可分為中樞神經損傷模型和周圍神經損傷模型。中樞神經損傷模型如腰髓損傷等因會導致高位截癱和壞死[2]目前已經極少應用。周圍神經損傷模型針對脊神經如坐骨神經等進行損傷和壓迫因可以較大程度的產生持續性疼痛[3]而得到廣泛應用。目前常用的周圍神經損傷模型有坐骨神經慢性壓迫模型(CCI)和坐骨神經部分損傷模型(PSI)。
坐骨神經慢性壓迫模型由Bennett和Xie[4]于1988年首次報道,該模型可以較好的模仿臨床的腫瘤壓迫、神經損傷、重金屬中毒等產生的神經病理性疼痛而被廣泛應用,且手術方法簡單,易于操作。但由于該模型的疼痛效果受打結強度的影響較大,個體之間存在較大差異,為解決這個問題出現了PSI模型。PSI模型由Seltzer首次報道[5]。該模型對部分坐骨神經進行鈍性分離并深度結扎,產生持續性的慢性疼痛,可以有效解決個體之間的差異問題,但操作復雜,易于污染,手術創傷較大,不利于大量制作。
本實驗旨在對兩種模型的疼痛效果進行對比,對疼痛的持續性和痛閾的敏感程度進行對比。實驗顯示,兩種模型均能產生持續有效的疼痛。在持續時間上CCI模型在56d后PWTL和MWT值已基本恢復,與對照組比較無差異,說明疼痛已基本消失,而PSI模型在56d后PWTL和MWT值與對照組比較仍具有統計學差異,說明PSI模型可產生更為持久的疼痛。在對疼痛的敏感程度上,CCI組PWTL和MWT值在術后1~28d比PSI組更低,且較快的達到最低值,說明CCI模型比PSI模型對疼痛更為敏感,可快速達到神經病理性疼痛效果。
總之,CCI模型和PSI模型均可產生持續性的慢性疼痛,CCI模型對疼痛更為敏感,而PSI模型的疼痛持續時間較長,在進行神經病理性疼痛研究時可根據需要選擇適當的疼痛模型。
參考文獻
[1]王江栓,曹靖,臧衛東等. 膠質纖維酸性蛋白與波形蛋白在大鼠坐骨神經慢性結扎模型中的表達及意義[J].解剖學雜志, 2011, 34(5):653-698.
[2]劉楊,劉季,王亞方等. 大鼠脊髓挫傷后BDNF表達的實驗性研究[J]. 中國法醫學雜志,2007, 22(1):15-18.
[3]周秋雯,徐建國. 慢性疼痛動物模型的研究進展[J]. 醫學研究生學報, 2008, 21(6):638-642.
關鍵詞:組織行為學;安全生產;管理
中圖分類號:C29 文獻標識碼:A
引言
安全生產管理是管理的一個重要組成部分,是安全科學的一個分支。所謂安全生產管理就是針對人們在生產過程中的安全問題,運用有效的資源,發揮人們的智慧,通過人們的努力,進行有關決策、計劃、組織和控制等活動,實現生產過程中人與機器設備、物料、環境的和諧,達到安全生產的目標。組織行為學關注如何改進生產率、降低缺勤率、減少流動率、減少工作場所中的越軌行為、提高員工的組織公民行為以及增進員工的工作滿意度。以往作為安全管理人員我們一般都是發揮智慧通過管理手段來實現安全生產的目標,如果把組織行為學的理論運用到實際管理中,那么我們就能找到管理的理論依據,并能形成卓越領導力。
一組織行為學概述
組織行為學是一門應用性的行為科學,在眾多行為科學分支的基礎上建立起來的,如心理學、社會心理學、社會學、人類學等,它關注如何改進生產率、降低缺勤率、減少流動率、減少工作場所中的越軌行為、提高員工的組織公民行為以及增進員工的工作滿意度。組織行為學的出現為安全管理人員提出了挑戰,也提供了機遇,他提供了一些真知灼見來改善管理者的人際技能。組織行為學承認差異,它幫助安全管理人員認識到操作人員多元化的價值所在,以及對不同環境,不同性格特征的人進行管理時需要的一些變化幫助他們平衡工作于生活的沖突從而提高管理質量降低安全事故發生率。
二影響安全生產的原因分析
眾所周知,不安全行為或者不安全狀態是事故的直接原因,直接原因只是深層原因的征兆,是基本原因的表面現象,不安全行為就是工作場所中的越軌行為,工作場所的越軌行為是指違反重要的組織規則,從而威脅組織和個體健康的主動,在安全生產中組織的規則就是安全操作規程,既有明令禁止的某些行為,如“保命條款”、“零傷害條款”也有大家共享的隱性規則,如不在工作場所打鬧,為了避免工作環境的混亂,管理人員要找到工作場所越軌行為的來源,明智的管理者會針對導致越軌行為這一問題的根本原因進行解決,而不是僅解決表面問題,這樣會使問題此消彼長。
三組織行為學理論模型應用分析
什么是學習?一般人會說:“那是我們在學校所從事的活動。但組織行為學家對學習的定義卻不是這樣的。事實上,我們每一個人都終生的在學校里學習,學習發生在任何時間任何地點。因此一個普遍被人們接受的學習定義是:在經驗的作用下發生的相對持久的行為改變。在安全生產中我們面臨的是新的工藝、新的技術、新形勢,所以學習新的安全知識并且相對能夠進行持久的行為改變是必要的,那么在這里學習的定義是:安全行為的變化表明了學習的發生,學習就是安全行為的改變。
一個人如何學習呢?組織行為學為我們提供了三種理論來解釋這一行為過程:經典條件反射理論、操作性條件反射理論和社會學習理論。
(一)經典條件反射理論應用
經典條件反射理論是20世紀初俄國生理學家伊萬.巴普洛夫進行的,他在研究消化現象時,觀察了狗的唾液分泌,即對食物的一種反應特征。他的實驗方法是,把食物顯示給狗,并測量其唾液分泌。在這個過程中,他發現如果隨同食物反復給一個中性刺激,即一個并不自動引起唾液分泌的刺激,如鈴響,這狗就會逐漸“學會”在只有鈴響但沒有食物的情況下分泌唾液。一個原是中性的刺激與一個原來就能引起某種反應的刺激相結合,而使動物學會對那個中性刺激做出反應,這就是經典性條件反射的基本內容。運用經典條件反射可以解釋,為什么我們一看到安全事故案例中的受傷者就能提高我們的安全意識。
(二)操作性條件反射理論應用
操作性條件反射理論是哈佛大學心理學家斯金納提出的,他指出如果一個人做出組織所希望的行為,那么組織就與此相聯系提供強化這種行為的因素;如果做出組織所不希望的行為,組織就應該給予懲罰,據此,就讓組織成員學習組織所希望的行為并促使組織成員矯正不符合組織要求的行為。在安全管理中如果員工違反安全操作規程,就應該給以懲罰,通過懲罰矯正不安全行為。
(三)社會學習理論應用
社會學習理論是由美國心理學家阿爾伯特·班杜拉(Albert Bandura)于1952年提出的。它著眼于觀察學習和自我調節在引發人的行為中的作用,重視人的行為和環境的相互作用。
社會學習理論
[關鍵詞] CQM;光化學法;三叉神經損傷;腦內微透析;谷氨酸
疼痛是腦的高級部位(尤其是大腦皮層)對軀體某一部位現有或潛在的組織損傷產生的一種厭惡和不愿忍受的感覺[1]。國際疼痛研究會(IASP)將神經病理性疼痛定義為由于神經系統受到損傷或產生病變而導致的疼痛[2],臨床特點為自發痛、痛覺過敏和痛覺超敏[3]。神經病理性疼痛發病率較高,患者在肉體和精神上均遭受極大的痛苦,嚴重影響工作與生活質量。神經病理性疼痛的病理生理機制復雜,至今尚不明確,但中樞和外周敏化機制已受到廣泛關注。根據已有的研究結果,Glu作為中樞神經系統中最重要的興奮性神經遞質,在興奮性神經傳遞導致中樞敏化機制中扮演著重要角色[4]。有報道:增強脊髓中谷氨酸轉運體亞型1的功能可產生鎮痛作用[5];也有報道:將Glu受體拮抗劑MK-801注射于神經損傷模型大鼠鞘內,觀察到與用藥劑量有依賴關系的鎮痛作用[6]。關于神經病理性疼痛的機制與興奮性遞質的研究,迄今為止大多在脊髓水平進行,但高級中樞如海馬、紋狀體、蒼白球等作為腦內重要的痛覺中樞,負責痛覺信息的感應、分析、調節、整合等,其中興奮性遞質無疑發揮著重要作用,然而,在這一水平上進行觀察的報道卻甚為少見。
神經病理性疼痛的臨床治療面臨的難題是缺乏滿意的藥物,因此探索有效的新藥并闡明其作用機制意義重大。本課題組在前期研究[7]的基礎上,自擬處方CQM(CQ mixture),在多個神經病理性疼痛的動物模型上獲得了較好的鎮痛效果,本實驗擬采用具有較好臨床預測效果的光化學誘導的三叉神經痛大鼠模型[8],觀察CQM對大鼠神經病理性疼痛行為學的影響;在動物清醒自由活動狀態下應用腦內微透析技術采集紋狀體細胞外液,觀察藥物對其中興奮性氨基酸類遞質Glu水平的影響,以了解CQM發揮鎮痛作用的中樞藥理學機制,進而為臨床治療提供參考。
1 材料
1.1 動物 雄性SD大鼠,體重180~250 g,購自北京維通利華實驗動物技術有限公司,動物許可證號SCXK(京)2006-0009。
1.2 藥品與試劑 CQM自制,主要成分為川芎嗪、青藤堿等,其中川芎嗪與青藤堿的比例為5∶2。加巴噴丁膠囊購于江蘇恒瑞醫藥股份有限公司,批號為12031291 No.107;Erythrosin B(赤蘚紅B),Glu,庚烷硫酸鈉,乙酸鈉,硼酸均為Sigma公司出品;甲醇購于Fisher Chemicals公司;鄰苯二甲醛(OPA)為Aldrich公司產品;EDTA,KH2PO4為北京化工廠產品。
1.3 儀器 立體定位儀STRONG8003、動物體溫維持儀69001、顱鉆90-102(深圳瑞沃德公司); 51000-20C Von Frey hairs疼痛測試包(美國Danmic公司);氬離子激光器系統包括美國LASER DRIVE有限公司出品的電源(ARGON POWER SUPPLY)SA1111002、德國Sacher Lasertechnik集團出品的氬離子激光發生器D-35037 SA11118972、美國THORLABS公司出品的光學斬波系統MC2000 S.N.111108-05和斬波輪MC1F10;微透析系統包括瑞典CMA公司出品的透析膜長度為4 mm的CMA/12探針及套管、CMA/402微量泵、CMA/470低溫樣品自動收集器,美國Instech公司出品的五通轉環清醒活動裝置。高效液相色譜(HPLC)系統包括Aglient 1200,G1321A熒光檢測器、化學工作站。
2 方法
2.1 大鼠適應性刺激、分組、造模 實驗開始前1周用不同力度的Von Frey hairs疼痛測試棒適應性刺激大鼠待手術側(右側)三叉神經支配的顏面部觸須墊,每日連續刺激5次,直到大鼠對以上刺激反應平靜。之后將連續3 d痛閾大于26 g(三叉神經支配區最大痛閾為26 g)的大鼠隨機分為手術組和假手術對照組(sham組)。對手術組大鼠施行光化學誘導的三叉神經損傷,過程如下:①腹腔注射10%水合氯醛進行麻醉(350 mg·kg1),剃除右側觸須墊及頸部腹側毛發,將大鼠左側臥于鼠板上,右側觸須墊向上,剪開觸須墊上方眶下孔位置皮膚,鈍性分離局部肌肉,暴露深部的眶下神經(三叉神經上頜支的終支,infraorbital verve,IoN),約3 mm寬,用玻璃分針小心將神經束挑出,在其下墊一小條事先準備好的鋁箔。②將大鼠仰臥固定,剪開頸部右側皮膚,鈍性分離皮下組織,暴露頸靜脈并插入靜脈導管。③將赤蘚紅B(32.5 g·L-1) 0.3 mL注入靜脈導管中,立即將大鼠置于功率344 mW,波長458~514 nm的氬離子激光器下,使光斑準確照射暴露的眶下神經,由于赤蘚紅B在體內的半衰期短,需每5 min經靜脈補充注射0.4 mL,直至13 min后照射結束。④取下大鼠,去除鋁箔,縫合顏面部傷口,拔出靜脈導管,結扎血管止血,縫合頸部傷口。假手術對照組大鼠暴露、剝離眶下神經后縫合。術后,均常規注射慶大霉素預防感染。從造模術后第7天開始連續測評大鼠眶下神經顏面部支配區的機械痛閾,連續3 d痛閾值小于6 g視為造模成功。將造模成功的大鼠分為模型組(M組)、加巴噴丁組(gabapentin,GBP,100 mg·kg1)、CQM低、高劑量組(CQM-L,CQM-H,35,70 mg·kg1),腹腔注射給藥,投與模型組和假手術組等量生理鹽水,每組6只大鼠。
2.2 三叉神經顏面部支配區機械痛閾測評方法 參照1999年Juhana等的標準[9],將大鼠置于小鼠盒中,安靜放置10 min適應周圍環境后,用不同力度的Von Frey hairs從最小刺激強度0.008 g開始,依次向最大刺激強度26 g過渡,以每秒1次的頻率刺激大鼠右側觸須墊區域,將5次刺激出現3次陽性反應的最小值視為三叉神經顏面部支配區的機械痛閾值。大鼠的陽性反應包括:①大鼠快速抓咬刺激物,表現出攻擊行為。②受到刺激后快速后退,為避免面部進一步受到刺激,蜷縮身體向籠壁靠攏,或將頭面部藏在身體下。③連續搔抓面部受刺激區域,通常合并后退動作。對經過適應性刺激后符合納入標準的51只大鼠進行光化學誘導的三叉神經損傷造模手術,根據三叉神經顏面部支配區機械痛閾的測評結果,判定有32只大鼠造模成功,成模率達63%。
2.3 給藥及藥效觀察 對造模成功大鼠進行以上行為學測評,基礎數據的時間坐標為0 min,為第一個時間點,給藥后分別于30,60,90,120,180,240,300 min進行大鼠三叉神經顏面部支配區機械痛閾測評。
2.4 微透析過程 給藥測評結束后,麻醉大鼠,通過腦立體定位儀將微透析探針套管埋植于大鼠右側紋狀體(A:+0.2 mm,L:+3.0 mm,V:-7.5 mm)內并固定于顱骨。次日在大鼠清醒狀態下輕柔抓持大鼠,將腦部微透析探針經套管小心插入紋狀體中,并將大鼠置于清醒自由活動裝置中,進行活體腦內微透析采樣。用復方氯化鈉以2 μL·min1的流速灌流探針,平衡60 min后收集透析液,每30 min收集1管。取前2管透析液測定Glu濃度,并取均值作為0 min的基礎水平。然后腹腔注射給藥,與行為學測評時間同步,檢測給藥后30,60,90,120,180,240,300 min大鼠腦內透析液的Glu水平。
2.5 色譜分析 高效液相—熒光法檢測Glu水平。色譜柱為Eclipse AAA(4.6 mm×150 mm,5 μm)。衍生液為120 μL甲醇中加入5 mg OPA,10 μL β-巰基乙醇和0.2 mol·L-1硼酸緩沖液(pH 9.2)1 mL混勻,避光備用。流動相分為A液與B液,緩沖液為20 mmol·L-1 pH 7.2的乙酸鈉溶液,A液中緩沖液-甲醇-四氫呋喃400∶95∶5,B液中緩沖液-甲醇120∶380,抽濾超聲后用。流速0.8 mL·min1,PMT為12,柱溫為40 ℃。梯度洗脫0~10 min,0~63%B;10~12 min,63%B;12~12.01 min,63%~100%B;12.01~17 min,100%B;17~18 min,100%~0%B;18~21 min,0%B。OPA柱前自動衍生,分離后的氨基酸衍生化合物用熒光檢測器進行檢測,激發波長為340 nm,發射波長為455 nm。測定0.25,0.125,0.062 5,0.031 25,0.015 625 mg·L-1的5種氨基酸混合標準作為標準曲線。
2.6 統計學方法 計量資料用±s表示,應用統計軟件SPSS 17.0對數據進行統計學處理,三叉神經損傷大鼠模型手術前、后機械痛閾值的比較采用配對t檢驗,對照組與手術組術后機械痛閾比較采用獨立樣本t檢驗,同一時間點多組間的比較采用單因素方差分析。
3 結果
3.1 光化學誘導的三叉神經痛大鼠模型的建立 參考Cecilia A. Dominguez等[10]的方法,對經過適應性刺激后符合納入標準的51只大鼠進行光化學誘導的三叉神經損傷造模手術。根據三叉神經顏面部支配區機械痛閾的測評結果,判定有32只大鼠造模成功,成模率達63%。與造模前相比,三叉神經痛模型大鼠顏面部支配區機械痛閾明顯下降,由術前的26 g降低為(1.60±1.74) g(P
3.2 CQM對三叉神經痛模型大鼠的鎮痛效應 記錄大鼠三叉神經支配區機械痛閾以反映藥效。結果顯示,機械痛閾在給藥前(0 min 時)手術各組均顯著低于對照組(P
3.3 CQM對三叉神經痛模型大鼠紋狀體細胞外液中Glu水平的影響 用各組大鼠紋狀體細胞外液Glu濃度-時間曲線下面積反映觀察期間(300 min 內)Glu總水平的變化,可見模型組較對照組顯著升高(P
4 討論
本實驗參考了瑞典卡羅林斯卡醫學院Jing-Xia Hao[8]和Cecilia A Dominguez[10]的造模方法,采用光化學誘導三叉神經痛大鼠模型。與其他造模方法相比,該模型較好地模擬了由缺血導致神經纖維脫髓鞘改變的三叉神經疼痛的發病機制,因此,與臨床治療效果的吻合性較好。該模型成模時間短(10 d左右),穩定性高,持續時間長(可達8周),且同時出現腦內細胞外液興奮性氨基酸水平的變化,為篩選三叉神經痛的治療藥物和機制研究提供了較好的動物模型。本實驗通過對清醒活動狀態下大鼠腦內痛覺中樞紋狀體細胞外液進行微透析采樣,實現了動物行為學痛閾變化與腦內Glu水平變化的同步動態監測,一定程度上反映了高級痛覺中樞興奮性氨基酸遞質發揮的重要作用,同時也反映了對于三叉神經痛有鎮痛作用的CQM在這一水平的作用機制。
本實驗采用的陽性藥加巴噴丁是GABA受體拮抗劑[11],本為抗癲癇藥,臨床應用時發現其對帶狀皰疹神經痛、三叉神經痛、混合神經痛、糖尿病性神經痛、惡性腫瘤性神經痛等都具有較好的治療作用[12],從而更多地用于治療神經病理性疼痛。有研究稱其可能通過阻滯Ca2+通道[13]、充當NMDA受體拮抗劑[14]、激活突觸前氨酪酸受體[15]等途徑發揮鎮痛作用。本實驗的研究結果顯示,加巴噴丁對光化學誘導的三叉神經痛模型大鼠具有鎮痛作用,推測其機制之一可能與降低紋狀體細胞外液中Glu水平,從而減少興奮傳入有關。
CQM為本課題組自擬處方,具有活血行氣,祛風除濕,通絡止痛的功效,其主要成分為川芎嗪和青藤堿等,已在前期研究中顯示了對多個神經病理性疼痛的動物模型有較好的鎮痛效果。中藥川芎具有活血行氣、祛風止痛的功效,常用于治療瘀血及風邪所致的各種痛證,其有效成分川芎嗪常用于治療心腦血管疾病。有研究發現,川芎嗪具有抗炎[16]、減少傷害性反應[17]、緩解熱痛敏和機械痛敏的[18]作用。中藥青風藤具有祛風濕、通經絡、利小便的功效,常用于治療風濕痹痛,已有研究結果顯示,其生物活性成分青藤堿具有抗炎、抑制免疫、鎮痛鎮靜等作用[19],可有效抑制坐骨神經痛模型大鼠的痛敏行為[20] 。本實驗研究結果顯示,CQM對三叉神經痛模型大鼠的機械痛敏行為具有顯著的緩解作用,并且高劑量組的鎮痛作用近似或優于加巴噴丁組,高低劑量間具有量效依賴關系。紋狀體細胞外液Glu水平動態監測結果顯示,CQM高劑量組、低劑量組、加巴噴丁組均能顯著降低由三叉神經痛引起的Glu水平的增高,高低劑量組間同樣具有量效依賴關系,與行為學測評結果基本一致。
本實驗的結果表明,CQM對于光化學誘導的三叉神經痛大鼠模型具有較好的鎮痛作用,其機制之一可能與降低高級痛覺中樞紋狀體內興奮性氨基酸Glu的水平有關,從神經化學分子水平提供了該藥鎮痛作用的中樞藥理學依據。在CQM鎮痛機制中,高級中樞抑制性氨基酸類遞質、單胺類遞質及神經肽類調質是否參與及發揮怎樣的作用,將在今后的研究中深入探索。
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Analgesic effect of CQM on prosopalgia model rats and its impact on
exciting amino acid neurotransmitters
WANG Ye1, WANG Dan-qiao1*, CUI Yue2, ZHANG Ying1, SUN Dan-dan1,
ZHAO Xiao-liang1, LIU Yang1, ZHANG Mei-yu1, JIAO Yue1, XU Xiao-jun3, XU Shi4
(1. Medical Experimental Center, China Academy of Traditional Chinese Medicine, Beijing 100700, China;
2. Norman Bethune Medical School, Jilin University, Changchun 130000, China;
3. Karolinska University Hospital, Stockholm 141 86, Sweden;
4. Life Sciences Institute, Capital Normal University, Beijing 100048, China)
[Abstract] Objective: To observe the analgesic effect of CQM on photochemically-induced prosopalgia model rats, and discuss its impact on the exciting amino acid neurotransmitter-glutamate (Glu). Method: Male SD rats were randomly divided into the sham operation group and the prosopalgia group. And the latter was subdivided into the model group, the gabapentin group (100 mg·kg1), and the CQM low-dose (35 mg·kg1) and CQM high-dose (70 mg·kg1) groups. The mechanical allodynia test was adopted to evaluate the pain behavior of rats, and reflect the efficacy with the mechanical withdrawal thresholds. The rat striatum extra-cellular fluid was collected by brain micro-dialysis. The Glu level of samples was measured by high performance liquid chromatography-fluorescene detector (HPLC-FLD). Result: Compared to the control group, the threshold of the mechanical allodynia of the IoN injury group was decreased significantly (P
1 資料與方法
1.1 選取48只SPF級健康CD-1小鼠。隨機分為4組:① SHAM:正常喂養2w后接受假手術。② N-SNI:正常喂養2w后接受SNI手術。③ L-SNI:低鋅喂養2w后接受SNI手術。④ H-SNI:高鋅喂養2w后接受SNI手術。其中,低鋅喂養組給予進食低鋅飼料 (鋅:0.85 mg/kg,AIN-76A, Research Diets);高鋅喂養組給予飲用硫酸鋅水溶液(227 mg/L);其他動物給予適鋅飼料 (鋅:30.0 mg/kg)。
1.2 SNI模型
動物麻醉及無菌處理同假手術組。暴露坐骨神經主干至坐骨神經分叉,將其三大主要分支中的腓腸神經保留,結扎并切斷腓總神經和脛神經。結扎神經后仔細止血,生理鹽水清洗后逐層縫合。
1.3 機械性痛閾值檢測及原子吸收光譜檢測
將小鼠單獨放置于透明的有機玻璃圓柱體中,其下為金屬絲網眼。待小鼠適應環境后,以von Frey刺激小鼠術側足底,從輕至重,每種型號刺激針刺激10次,每次間隔5 s。鼠會出現抬足、縮足、快速甩足以及甩足后舔足等反應。當VonFrey纖毛針曲成90度時小鼠仍不抬足,視為無反應。以出現5次以上縮足反應為陽性,記錄能夠引發縮足反應的最小力度為機械性痛閾閾值(g)。于術前2 d測定后足基礎機械性痛閾,并分別于術后第1、3、5、7、9、11、13 d測痛閾。
1.4 統計學分析 計量資料以均數±標準差(x±s)表示,應用SPSS 13.0軟件分析數據,組間比較采用方差分析,組內比較采用配對t檢驗;P
2 結果
2.1 機械性痛閾值檢測結果
與基礎值比:假手術組術后痛閾無明顯下降;模型組及低鋅模型組術后痛閾均顯著降低,差異有統計學意義(P
2.2 原子吸收光譜檢測結果
通過原子吸收光譜法我們進一步檢測了脊髓后角總鋅量含量的變化。結果表明,與假手術組相比,模型組小鼠脊髓后角總鋅含量無明顯變化,而鋅缺乏小鼠總含量明顯減少,詳見表2。
3 討論
有研究發現,脊神經背根切斷術后,小鼠痛閾明顯降低,脊髓后角淺層灰質尤其是脊髓Ⅰ-Ⅳ區的鋅離子明顯減少,推斷鋅可能參與了痛覺的傳導[2]。本研究發現,脊髓背側角淺層分布著大量的鋅離子;動物經SNI手術后,其術側脊髓背側角淺層鋅離子顯著減少,而其機械性痛閾值也隨之顯著下降;本研究結果證實,與模型組相比,鋅缺乏小鼠脊髓后角中的鋅離子減少更為顯著,其機械性痛閾值降低也更為顯著。我們推測之所以出現這種結果可能是由于坐骨神經損傷時,由于感覺神經元的周圍突受損,導致其向脊髓背側角運輸的鋅離子減少,增高了甲基.D.天門冬氨酸受體 (N-methyl-D-aspartate receptor, NMDA) 受體的興奮性并降低了β-氨基丁酸對疼痛傳遞的抑制作用,因此造成SNI后出現了NPP的一系列痛覺過敏現象,而鋅缺乏處理將進一步加重病情。
參 考 文 獻
【關鍵詞】 血清素;蒼白球;氟哌啶醇;張力障礙;大鼠
[ABSTRACT] Objective To investigate the effects of 5HT on globus pallidus of rats with haloperidolinduced catalepsy. Methods A guide cannula was implanted into either side of globus pallidus of rats. Following at least three days of recovery, the rats then received systemic administration of haloperidol (1 mg/kg, i.p) and unilaterally intrapallidal microinjection of various concentrations of 5HT or vehicles, respectively. The anguli of dystonic posturing were recorded and scored. Results In rats with haloperidolinduced catalepsy, intrapallidal microinjection of 5HT caused contralateral dystonic posturing. Within the range of 10 nmol/L-100 μmol/L, 5HT induced a bellshaped concentrationdependent contralateral dystonic posturing with the strongest effect at 10 μmol/L. Conclusion 5HT may be regulated to the haloperidolinduced catalepsy through affecting the excitability of globus pallidus neurons.
[KEY WORDS] Serotonin; Globus pallidus; Haloperidol; Dystonic disorders; Rats
大量研究表明,蒼白球在整合基底神經核運動信號以及調節基底神經核輸出核團的功能中發揮重要作用,并與許多運動障礙性疾病密切相關。電生理實驗表明,5羥色胺(5HT)能夠影響蒼白球神經元的放電頻率[1,2]。一系列研究結果顯示,5HT參與某些神經退行性疾病如帕金森病的病理生理過程[3]。本實驗采用氟哌啶醇致大鼠帕金森病僵直模型,探討5HT對整體僵直大鼠運動行為的影響。
1
材料與方法
1.1
材料
1.1.1
動物
實驗選用健康成年雄性Wistar大鼠,體質量280~310 g,由青島市藥品檢驗所動物中心提供。大鼠在室溫(24±1)℃,50%~55%濕度,12 h/12 h晝夜循環光照的環境下飼養,自由進水和飲食。于實驗前適應實驗室環境1周。每只動物僅使用一次。
1.1.2
藥品
5HT、氟哌啶醇購自美國Sigma公司。均在使用前新鮮配制,5HT用無菌生理鹽水、氟哌啶醇用DMSO配制。
1.2
方法
1.2.1
蒼白球套管埋置術
將大鼠以水合氯醛(400 mg/kg)行腹腔注射麻醉,俯臥位固定在腦立體定位儀上,充分暴露顱骨表面,用三棱針在顱骨表面蒼白球投射區域鉆孔,然后將一根長12 mm、內徑0.3 mm、外徑0.4 mm的不銹鋼套管垂直置入一側蒼白球上方,參照大鼠腦圖譜,坐標為:前囟后1 mm,矢狀縫旁開3 mm,顱骨表面下3.4 mm。用502膠和自凝造牙粉將套管固定于顱骨表面,并置入長12.5 mm的不銹鋼內芯防止套管堵塞。術后腹腔注射10萬單位青霉素鈉預防感染。
1.2.2
行為學測試
套管埋置術后大鼠恢復至少3 d進行行為學實驗。腹腔注射氟哌啶醇(1.0 mg/kg),30 min后,用連接有1 μL微量注射器的注射針頭(長15.5 mm)經過套管進入蒼白球內,均勻緩慢注射0.5 μL不同濃度的5HT或無菌生理鹽水,2 min內注射完畢,留針1 min。以鼻尖、背部中點和尾根部三點為標志,根據頭部背部直線與背部尾部直線所呈夾角評分。夾角0°為0分,
1.2.3
組織學檢查
大鼠行為學實驗結束后,以80 g/L水合氯醛(500 mg/kg)腹腔注射深麻醉,經左心室相繼灌注生理鹽水200 mL、40 g/L多聚甲醛200 mL。大腦取出后冷凍30 min,用冰凍切片機將大腦切成20 μm 厚的腦片,在顯微鏡下觀察注射點的位置。只有注射點位置正確的大鼠,其數據才被用于統計分析。
1.2.4
統計學分析
實驗數據用中位數表示,采用SPSS 13.0及PPMS 1.5[5]統計學軟件以MannWhitney U檢驗進行統計分析。
2
結果
腹腔注射氟哌啶醇(1.0 mg/kg)后30 min,大鼠呈僵直體態,運動明顯減少。單側蒼白球微量注射不同濃度5HT或無菌生理鹽水后結果顯示,在60 min的觀察時間內,生理鹽水對照組(n=6)的偏轉評分圍繞0分上下波動,在各時間點的中位數也多為0分,只有在第40分鐘為0.5分。在濃度從10 nmol/L到100 μmol/L范圍內,5HT引起大鼠頭部向注射側對側偏轉,并呈鐘形的量效依賴關系。在10 μmol/L(n=6)濃度,偏轉評分中位數分值最高,在觀察的60 min內有50 min分值在2.5分以上,與生理鹽水對照組相比,差異有顯著意義(u=4.000,P
3
討 論
現代生理學研究已知,基底神經核內存在兩條調節運動行為的通路,即直接通路和間接通路。直接通路起源于紋狀體內一群受多巴胺D1受體調節的γ氨基丁酸(GABA)能神經元,而間接通路起源于紋狀體內另一群受多巴胺D2受體調節的GABA能神經元[6]。多巴胺D2受體阻斷劑氟哌啶醇能夠阻斷紋狀體內的多巴胺D2受體,從而阻斷間接通路,導致大鼠張力障礙性姿態即僵直和運動減少癥狀,被認為是一種可靠的帕金森病癥狀模型。蒼白球作為基底神經核的中繼核團,主要接受來自紋狀體的抑制性GABA能纖維投射和來自丘腦底核的興奮性谷氨酸能纖維投射,并且蒼白球發出GABA能投射纖維支配基底神經核的其他核團。蒼白球還接受來自中縫核群(主要是中縫背核)的5HT能神經纖維支配。在蒼白球內可檢測到較高的5HT水平[7]。刺激中縫核群可引起蒼白球內5HT水平的增高[8],而用5,7雙羥色胺損毀中縫核群的5HT能神經元后,基底神經核內各核團的5HT水平均顯著降低[9]。放射性自顯影、免疫組織化學及電生理學研究顯示,蒼白球表達有多種5HT受體亞型,包括5HT1A、5HT1B、5HT1D、5HT2、5HT3、5HT4和5HT7等[2]。
大量實驗證實,偏轉或者旋轉行為的病理生理基礎是兩側基底神經核輸出活動的不對稱性改變。在給大鼠注射氟哌啶醇后,紋狀體內多巴胺D2受體被阻斷,從而使紋狀體蒼白球的抑制性GABA能神經沖動增多,蒼白球受抑制而興奮性降低,繼而蒼白球丘腦底核的投射纖維GABA釋放減少,丘腦底核去抑制而投射到基底神經核輸出核團的纖維末梢興奮性谷氨酸釋放增多,導致基底神經核輸出核團如腳間核和黑質網狀帶興奮性增強,使丘腦和大腦皮質運動區受抑制,導致運動減少和僵直癥狀。本實驗結果顯示,單側蒼白球注射5HT能夠引起大鼠對側偏轉行為,說明5HT可以興奮同側丘腦皮質運動環路,引起同側運動增強,導致身體對側偏轉。由上述運動環路我們推測,注射5HT通過對蒼白球神經元起興奮作用而調節氟哌啶醇導致的僵直癥狀。以往電生理學研究結果顯示,5HT通過 5HT1B、5HT4和5HT7等受體亞型可以興奮蒼白球神經元[1,2],與我們的實驗結果推斷相吻合。
本實驗還顯示,在氟哌啶醇導致的僵直大鼠,5HT的調節作用呈濃度依賴性。5HT在10 μmol/L時偏轉評分最高,在10 nmol/L~100 μmol/L范圍內呈鐘形量效關系。這種量效關系可能與蒼白球表達多種5HT受體亞型有關。在對大腦皮質的研究中有報道顯示,5HT對神經元的興奮性呈雙相調節,低濃度(3~10 μmol/L)時能增強神經元興奮性,而較高的5HT濃度(30~100 μmol/L)則降低神經元興奮性,這兩種相反的作用能被不同的5HT受體亞型阻斷劑阻斷[10]。說明不同濃度的5HT能夠興奮不同的5HT受體亞型。有研究表明,5HT可以通過激活突觸后膜5HT1A受體抑制蒼白球神經元的興奮性,使其放電頻率降低。而激活蒼白球內5HT1B受體能抑制蒼白球內多種神經遞質的釋放,如GABA、谷氨酸、乙酰膽堿以及5HT本身等。激活5HT1B受體可以通過抑制紋狀體蒼白球神經末梢的GABA釋放提高蒼白球神經元的興奮性,而5HT1B的激活同樣可以抑制丘腦底核蒼白球神經纖維末梢的谷氨酸釋放,從而降低蒼白球興奮性。最近有研究報道,5HT可以通過激活蒼白球突觸后5HT4和5HT7受體興奮蒼白球神經元[2]。由此我們推斷,外源性5HT對氟哌啶醇僵直大鼠產生的對側張力障礙性體態呈濃度依賴性量效關系,可能是多種5HT受體亞型作用的綜合結果。而且5HT對蒼白球神經元興奮作用占優勢。
綜上所述,在氟哌啶醇所致的僵直模型大鼠,5HT可能通過興奮蒼白球神經元誘發大鼠對側偏轉行為。這可能為帕金森病的僵直和運動減少癥狀的產生提供實驗依據。
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[關鍵詞] 老年大鼠;黃芪多糖;神經可塑性
[收稿日期] 2013-11-14
[基金項目] 中國科學院知識創新方向性項目(KSCX2-YW-R-254);浙江省中西醫結合老年醫學重點學科項目
[通信作者] 郭建友,博士,研究員,Tel /Fax:(010)64852787,E-mail:
[作者簡介] 姚惠,副主任中醫師,Tel:18072968779,E-mail:
目前我國60歲以上老年人口已經超過總人口的10%,人口年齡結構開始進入老齡化階段。伴隨著年齡增長常出現腦機能退化和神經退行性病變,引起常見的認知功能障礙包括學習能力下降及遲發記憶障礙。現有的治療老年性癡呆藥物如膽堿酯酶抑制劑能夠短期治療記憶功能缺失,但是并不能阻止神經退行性變[1]。因此,尋找能夠阻止或延緩年齡增長導致的記憶減退,促進健康老齡化進程的藥物顯得非常重要[2]。黃芪是一味藥用歷史悠久、臨床應用廣泛的傳統補益類中藥。黃芪及其提取物的抗衰老藥理作用已經為臨床實踐所證實,其中黃芪多糖(Astragali Radix polycose,APS)是從黃芪中分離提純的主要有效成分,具有提高免疫、抗氧化等作用。已有研究表明黃芪多糖能夠降低老年小鼠的自由基水平,對衰老成纖維細胞具有保護作用[3]。但黃芪多糖是否能夠阻止或者延緩年齡增長導致的記憶減退等癥狀,目前并沒有相關的文獻報道。
由于缺乏較公認的衰老及老年癡呆動物模型,抗衰老藥物的發展緩慢。其中自然衰老動物是最接近人類衰老變化的動物模型[4-5]。另一方面,女性比男性更容易出現認知功能障礙,年齡超過65歲的女性更早出現神經退行性病變且發病進程更快,女性的發病率也是男性的2~3倍[6-7]。因此在本研究中,選用雌性老年大鼠作為衰老動物模型,考察黃芪多糖對老年大鼠的學習記憶能力的影響。由于神經元的突觸可塑性與學習和記憶密切相關,通過測定大鼠海馬中神經可塑性相關蛋白表達水平探討黃芪多糖抗衰老的作用機制。
1 材料與方法
1.1 動物 雌性老年Sprague-Dawley(SD)大鼠48只,清潔級,20~22月齡,體重360~420 g;雌性SD青年大鼠12只,4月齡,體重200~220 g,由北京維通利華實驗動物技術有限公司提供。適應性飼養7 d后進行實驗,動物自由攝水,室溫控制23~25 ℃,濕度為50%~70%,光照12 h,黑暗12 h。
1.2 藥品 黃芪多糖購自西安鴻生生物技術有限公司,純度95%,以生理鹽水配成0.1 g?mL-1;陽性對照藥物為腦復康(piracetam),購自北京市曙光制藥廠,以生理鹽水溶解配成0.056 g?mL-1。
1.3 試劑及儀器 總蛋白提取試劑盒(普利萊基因技術有限公司);p-NMDAR和t-NMDAR1抗體(美國Cell Signaling Technology公司);p-CaMKⅡ,t-CaMKⅡ,p-PKACβ,t-PKACβ,p-CREB,t-CREB,BDNF,β-actin抗體(美國Sant Cruz公司);ECL發光底物顯色試劑盒(美國Pierce公司);IgG-HRP二抗(北京中杉公司);其他化學試劑均為國產分析純。曠場測試系統(美國Med Associates公司);Morris水迷宮系統(中國醫學科學院藥物研究所);高速冷凍離心機(Beckman Allegra 64R);UV-2800紫外分光光度計(龍尼柯上海儀器有限公司);垂直板電泳轉移裝置(美國Bio-Rad公司)。
2 方法
2.1 動物分組及給藥 48只SD老年大鼠隨機分為4組,每組12只。老年大鼠(模型)組,不給藥,灌胃生理鹽水;陽性藥物對照組灌胃腦復康, 劑量為560 mg?kg-1?d-1;黃芪多糖高、低劑量組灌胃黃芪多糖,劑量分別為150,50 mg?kg-1?d-1。同時將青年SD大鼠12只設為青年對照組,灌胃生理鹽水。各藥物組按照劑量配成混浮液,連續灌胃給藥60 d,每天1次。
2.2 行為學測試 各組大鼠給藥60 d后,進行曠場及Morris水迷宮測試。在Morris水迷宮正式測試前進行5 d訓練,在訓練過程中仍繼續給藥,測定各組動物在水中尋找平臺的時間和路線。各組動物最后1 d給藥后先進行曠場實驗,隨后進行Morris水迷宮測試。
2.3 曠場實驗(open-field test) 實驗裝置為100 cm×100 cm×50 cm,四周底面全部涂黑的無蓋圓筒。實驗前讓大鼠自由探究5 min。正式實驗時,將大鼠放入曠場的邊緣區,采用視頻跟蹤分析系統自動記錄大鼠5 min的活動情況。觀察大鼠的運動距離和進入曠場中央(半徑33 cm的圓形區域)的時間百分比。
2.4 Morris水迷宮測試 Morris水迷宮是直徑120 cm,水深50 cm的圓形鐵皮水池,水溫控制在(24±1) ℃左右。池壁上有東、南、西、北4個入水點,其南北、東西的連線將水池劃分為4個象限,分別稱第1象限(SE)、第2象限(NE)、第3象限(NW)、第4象限(SW),在第4象限正中離池壁24 cm處放與水池背景同色的平臺,平臺低于水面3 cm。訓練前1 d將大鼠放入無站臺的池中自由游泳,以適應環境和剔除漂浮且停留的大鼠。①定位航行實驗測試:將大鼠面向池壁放入水中,從入水到找到隱蔽平臺的時間記為潛伏期,若找不到平臺則引導大鼠至平臺停留數秒并記潛伏期為60 s,每天分別從4個象限將大鼠放入水中訓練并記錄,歷時5 d。每天訓練取當天平均潛伏期作為成績,游泳的軌跡為總路程,取平均值作為成績。②空間探索實驗:第6天游泳測試撤去平臺,記錄大鼠在60 s內穿越原平臺位置的次數,以及在原平臺所在象限的停留時間,檢測大鼠對原平臺的空間記憶情況。
2.5 神經可塑性相關蛋白測定 行為學實驗結束后,立即斷頭,在冰上取海馬組織,置-80 ℃保存備用。大鼠海馬組織總蛋白提取按總蛋白提取試劑盒說明書操作,并用考馬斯亮藍法(Bradford法)測定蛋白濃度。取總蛋白(50 μg) 在SDS-PAGE 凝膠上電泳分離2 h,將凝膠濕轉至PVDF膜。取出PVDF膜,浸于封閉液中室溫輕搖封閉1 h,用TBST緩沖液漂洗干凈,浸入TBST稀釋的一抗, 室溫下孵育1~2 h后,用TBST在室溫下脫色搖床上洗2次,每次10 min;再用TBS洗1次,10 min。同上方法準備二抗稀釋液并與膜接觸,室溫下孵育1~2 h后,用TBST在室溫下脫色搖床上洗2次,每次10 min;再用TBS洗1次,10 min。之后用ECL檢測試劑盒顯色,曝光、顯影和定影,將膠片進行掃描或拍照,用凝膠圖象處理系統分析目標帶的相對分子質量和凈吸光度值。
2.6 統計學分析 用SPSS 16.0軟件對數據進行統計,結果以±s表示。實驗結果先用單因素方差分析(ANOVA),差異顯著性再用Dennett′s t檢驗進行組間統計分析。
3 結果
3.1 黃芪多糖對老年大鼠曠場實驗的影響 與青年大鼠相比,老年大鼠組運動總距離顯著降低(P
3.2 黃芪多糖對老年大鼠逃避潛伏期的影響 老年組大鼠逃避潛伏期與青年組相比在第1天和第2天的測試均明顯延長(P
3.3 黃芪多糖對老年大鼠空間探索試驗的影響 與青年大鼠比較,老年組大鼠逃避潛伏期空間探索試驗的原平臺穿越次數顯著下降(P
在原平臺所在象限停留時間較模型組明顯下降(P
3.4 黃芪多糖對老年大鼠神經可塑性相關蛋白的影響 與青年對照組比較,老年大鼠海馬組織p-NMDAR1,p-CaMKⅡ,p-PKACβ,p-CREB的磷酸化蛋白表達水平顯著下降(P
4 討論
本研究結果表明老年SD大鼠學習和記憶能力顯著下降,表現在Morris水迷宮測試的定位航行試驗逃避潛伏期延長,空間探索試驗中穿越原平臺位置的次數以及在原平臺所在象限的停留時間下降。黃芪多糖給予60 d干預后能顯著改善老年大鼠的學習記憶減退現象。黃芪多糖不影響老年大鼠曠場測試的活動距離及中間區時間百分比,表明黃芪多糖并不是通過影響老年大鼠的活動性能而使Morris水迷宮結果產生差異。
關于學習記憶退化的機制是近年來的研究熱點,其中涉及相關受體、神經遞質、蛋白激酶等多種信號轉導級聯反應過程。學習、記憶的形成過程及腦功能的可塑性變化,如長時程增強(LTP),與N-甲基-D-天門冬氨酸受體(NMDA受體)和鈣/鈣調蛋白依賴的蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)的磷酸化狀態密切相關[1]。NMDA受體1(NMDAR1)是NMDA發揮功能所必須的受體亞型。CaMKⅡ是蛋白突觸后致密物的主要蛋白(PSD),它類似于一個“分子開關”,通過自身磷酸化過程決定將短期記憶轉化為長期記憶信息存儲[8]。蛋白激酶A(PKA)信號途徑尤其PKACβ是調控重要學習和記憶過程的分子元件[9]。此外,cAMP反應元件結合蛋白(CREB)是啟動轉錄激活其他基因編碼蛋白質的關鍵蛋白,在信息存儲相關蛋白的結構和功能改變中發揮重要作用[10]。許多基因與cAMP反應元件(CRE)在其啟動子區域序列,特別重要的是腦源性神經營養因子(BDNF)。BDNF通過轉錄和轉錄后機制調節蛋白質合成,并且可能通過在突觸位置持續,再生信號激活釋放和合成CaMKⅡ[11]。因此,本研究測定上述神經可塑性相關蛋白的表達水平作為黃芪多糖改善老年大鼠學習記憶的主要指標。
海馬是哺乳動物空間學習、記憶形成的重要結構功能區,也是神經可塑性改變的主要腦區[12]。在衰老過程中海馬神經元的易損性是學習記憶退化的重要原因,成年人的海馬神經發生隨著年齡增長而迅速下降[13]。本實驗選擇的蛋白與神經可塑性密切相關。實驗結果表明,老年大鼠p-NMDAR1,p-CAMKⅡ,p-KAC,p-CREB以及BNDF等蛋白相對表達較青年組顯著下降。這些神經可塑性相關蛋白水平的下降,可能與記憶相關的任務密切相關。結果提示海馬相應神經可塑性蛋白水平的下降影響其學習記憶功能,推測這可能是導致增齡性學習記憶減退的重要原因之一。經黃芪多糖干預后,這些神經可塑性蛋白的表達水平顯著上升。
目前臨床上缺乏有效的抗衰老的藥物,現有藥物多只能對癥治療。中醫藥治療的優勢之一在于全面動員自身的調理功能,偏重于促進神經元自身的結構和功能變化。中藥在緩解衰老及衰老相關疾病的防治方面有著豐富的理論和實踐經驗。目前中藥單體及有效成分緩解衰老的研究進展較快[14-17],其中研究較多的有人參皂苷、靈芝多糖等[18-20],這些實驗為尋找抗衰老藥物提供了很好的思路和方法。本研究通過研究黃芪多糖對神經可塑性蛋白的影響,探討了黃芪多糖對老年大鼠的學習記憶的保護作用。上調神經可塑性相關蛋白水平可能是黃芪多糖改善老年大鼠學習記憶能力的主要機制,其具體的信號轉導通路及作用點仍需進一步的研究。
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Study on effect of Astragali Radix polysaccharides in improving learning and
memory functions in aged rats and its mechanism
YAO Hui, GU Li-jia, GUO Jian-you
(1. Department of Internal Medicine of Traditional Chinese Medicine, Zhejiang Hospital, Hangzhou 310013, China;
2. Key Laboratory of Mental Health, Institute of Psychology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China)
[Abstract] To observe the effect of Astragali Radix polysaccharides (APS) on the learning and memory functions of aged rats, in order to explore its mechanism for improving the learning and memory functions. Natural aging female SD rats were selected in the animal model and randomly divided into the control group, the APS low-dose group (50 mg?kg-1), the APS high-dose group (150 mg?kg-1) and the piracetam-treated group (560 mg?kg-1). They were orally administered with the corresponding drugs for consecutively 60 days. Besides, a young control group was set. The learning and memory functions of the rats were tested by the open-field test and the Morris water maze task. The Western-blot method was used to observe the levels of relevant neural plasticity protein N-methyl-D-aspartate receptor (NMDA receptor) in hippocampus, calcium/calmodulin dependent protein kinaseⅡ(CaMKⅡ), protein kinase (PKA), the phosphorylation level of CAMP response element binding protein (CREB) and the protein expression of brain derived neurotrophic factor(BDNF). In this study, the authors found that the learning and memory functions and the hippocampus neural plasticity protein expression of the aged rat group were much lower than that of the young control group (P
【摘要】 目的 研究早期行為療法對降低仔鼠腦損傷所致腦性癱瘓(簡稱腦癱)的影響。方法 取孕18 d大鼠21只連續2 d腹腔注射脂多糖,劑量為450 μg/kg,6只孕鼠腹腔注射同劑量的生理鹽水。隨機選取脂多糖組仔鼠分為干預組(n=20)和非干預組(n=30),另設生理鹽水組(n=30);生后2 d起,給予干預組仔鼠早期豐富環境刺激等行為療法,另兩組常規飼養;于生后25 d對3組仔鼠進行隨意運動、姿勢、肌張力、不自主運動、情感行為能力、傾斜板試驗等檢測,記錄各項評分并進行統計學分析;取生后1 d的非干預組、生理鹽水組仔鼠各10只、生后25 d的3組仔鼠各10只進行腦組織髓鞘堿性蛋白(myelin basic protein,MBP)、S100蛋白陽性細胞檢測。結果 免疫組織化學顯示:生后1 d的非干預組仔鼠腦組織各部位(內囊、海馬、胼胝體)的MBP陽性染色較生理鹽水組仔鼠均明顯減少、減弱(P
【關鍵詞】 腦性癱瘓; 腦損傷; 行為療法; 大鼠; 動物,實驗
【Abstract】 Objective To study the effect of early behavior therapy to reduce cerebral palsy caused by brain damage in rats.Methods Totally 27 pregnant rats were consecutively injected with LPS(450 μg/kg,n=21) or saline(n=6) on gestation 18 d and 19 d.We selected randomly saline neonatal rat group B(n=30) and LPS neonatal rat group A1(n=20),A2(n=30).The 2 d rats(A1) were given early behavior therapy,such as enriched environment and the rats(A2 and B) were routinely fed.The neurobehavior of the rats was observed in A1,A2 and B groups on 25 d.The MBP and S100 were detected in brain sections on 1 d and 25 d.Results MBP expression was obviously decreased in A2(1 d),compared with B of 1 d rats(P
【Key words】 Cerebral palsy; Brain damage; Behavior therapy; Rat; Animal,experiment
腦性癱瘓(簡稱腦癱)指從出生前至出生后腦發育階段,各種原因所致的非進行性腦損傷綜合征,是造成小兒肢體殘疾的主要疾病。可伴有智力低下、驚厥、行為異常、感知覺障礙及其他異常[1]。近年來流行病學研究表明,宮內感染是新生兒腦白質損傷的主要原因。因此對宮內感染導致新生兒腦白質損傷機制的研究日益得到重視。對宮內感染引起的腦損傷患兒進行早期診斷、早期干預,可提高腦損傷患兒的生活質量,降低腦癱的發生,也是減少兒童殘疾的重要課題。本研究采用早期豐富環境刺激等方法對腦損傷新生鼠進行早期干預,深入分析和探討早期干預在腦癱發生、腦損傷程度及腦癱康復中的作用。
1 材料與方法
1.1 實驗動物與試劑 成熟Wistar大鼠60只,雌性40只,雄性20只,體質量180~240 g,由佳木斯大學實驗動物中心提供。脂多糖(脂多糖血清型055:B5,美國SIGMA公司)。腦組織髓鞘堿性蛋白(myelin basic protein,MBP)、S100蛋白免疫組織化學試劑盒(武漢博士德生物工程有限公司)。
1.2 動物模型制備與分組 將實驗對象在室溫(21±1)℃的環境下常規飼養2周后,于17時以2∶1合籠,次日上午8時查陰道涂片,以查得為妊娠0 d,孕鼠另籠飼養。使用隨機數字法將動物分為生理鹽水組(n=6)和脂多糖組(n=21)。給孕第18天的脂多糖組孕鼠脂多糖450 μg/(kg·d),連續2 d腹腔注射,生理鹽水組腹腔注射同劑量的生理鹽水。孕22 d前分娩的仔鼠為早產鼠。兩組均去除早產鼠。使用隨機數字表法選取生理鹽水組仔鼠(n=30)、脂多糖組仔鼠干預組(n=20)和非干預組(n=30)。
1.3 行為療法干預措施
1.3.1 早期觸摸 將生后2 d的干預組仔鼠托至掌心,用毛刷從頭至尾勻速有力刷動,持續15 min,每日1次,干預7 d。
1.3.2 早期豐富環境 早期觸摸結束后,于第8天給予干預組豐富環境刺激,每日暴露于豐富環境中2 h,干預至第24天。將60 cm×45 cm×45 cm籠內放置不同顏色及形狀的物體,包括轉盤、管道、臺階、搖鈴、水面等,每周將環境改變2次,以造成新異刺激。
1.4 腦組織中MBP、S100陽性細胞測定 取生后1 d的非干預組和生理鹽水組仔鼠各10只,生后25 d的干預組、非干預組和生理鹽水組仔鼠各10只,麻醉后處死,取腦組織對MBP、S100蛋白進行免疫組織化學測定,統計陽性細胞表達情況。
1.5 神經行為學檢測 對干預組、非干預組和生理鹽水組仔鼠于生后25 d進行神經行為學檢測,按下述內容檢查及評分。鑒定為腦癱的大鼠,必須同時具備神經行為學檢查中隨意運動障礙、姿勢異常、肌張力異常;伴有或不伴有不自主運動、情感行為能力異常;傾斜板試驗必須有一項是陽性。
1.5.1 隨意運動障礙 (1)懸吊試驗:使大鼠前腿抓住距離桌面45 cm的水平玻璃棒(直徑0.5 cm),記錄大鼠掉下的時間,并進行評分。評分標準:1分:5 min。(2)斜坡試驗:將大鼠頭向下倒置于45°斜面上,記錄大鼠轉為頭向上大于135°的時間,以秒為計算單位,進行兩組比較。異常判定標準:具備下列任何一項為異常:懸吊試驗分值低于對照組均數-1.96倍標準差;斜坡試驗秒數高于對照組均數+1.96倍標準差。
1.5.2 姿勢異常 包括:(1)主要以三肢支持身體;(2)主要以雙肢支持身體;(3)不能站立。異常判定標準:具備上述任何一項表現為異常。評分標準:正常者滿分為10分;出現上述改變(1)扣除2分;(2)扣除3分;(3)扣除5分。
1.5.3 肌張力異常 (1)肌張力增強:靜止時,觸診四肢肌肉堅韌性增高;四肢與軀干之間關節被動活動受限;主動活動運動受限;(2)肌張力減低:靜止時,觸診四肢肌肉堅韌性降低;四肢與軀干之間被動活動時關節活動過度,主動活動時肢體無力,關節伸展過度;(3)游走性增強或減低:肌張力變化。異常判定標準:具備上述任何一項表現為異常。評分標準:正常者滿分為10分;出現上述改變(1)扣除4分;(2)扣除4分;(3)扣除2分。
1.5.4 不自主動作 包括:(1)震顫;(2)舞動;(3)抽搐;(4)徐動;(5)痙攣扭動。異常判定標準:具備上述任何一項表現為異常。評分標準:正常者滿分為10分;出現上述任何一項表現扣2分。
1.5.5 情感行為能力測試 (1)曠場試驗:裝置為36 cm×36 cm×36 cm無頂方盒,箱底用墨線分成9個等分小格,將大鼠置于中央小方格內,觀察30 s內活動情況。計分標準:大鼠1/2以上身體從所在方格進入相鄰方格記1分;大鼠后肢性站立計1分;二者相加為其總分。(2)拒俘反應試驗:以動物從未接觸過的手套輕抓大鼠,觀察其反應。計分標準:0分:很容易抓取動物;1分:尖叫或回避;2分:尖叫并回避;3分:逃脫;4分:逃脫并尖叫;5分:咬或試圖撕咬手套;6分:主動躍起攻擊。異常判定標準:具備上述任何一項,分值低于對照組均數-1.96倍標準差為異常。
1.5.6 傾斜板試驗 (1)把大鼠放在傾斜15°的平板上,每秒抬高10°,至60°以上不下滑者(停留超過1 min)為陰性;(2)把大鼠放在傾斜75°的平板上,不下滑者(停留超過1 min)為陰性。陽性為異常。
1.6 統計學方法 實驗數據以±s表示。采用SPSS 11.5統計軟件進行統計。兩樣本均數兩兩比較采用t檢驗,方差不齊者采用t'檢驗。
2 結果
2.1 生后1,25 d各組仔鼠腦組織各部位(海馬、內囊、胼胝體)的MBP和S100蛋白陽性染色結果 分別見表1,2。表1 生后1 d的非干預組、生理鹽水組仔鼠腦組織MBP和S100蛋白陽性細胞檢測比較注:與生理鹽水組比較,aP
表1結果表明,生后1 d的非干預組仔鼠腦組織各部位MBP均低于生理鹽水組,S100蛋白陽性細胞數均高于生理鹽水組,差異均有統計學意義(P
表2結果表明,生后25 d的干預組、非干預組仔鼠腦組織各部位MBP均低于生理鹽水組,S100蛋白陽性細胞數均高于生理鹽水組,差異均有統計學意義(P
2.2 神經行為學檢測結果
2.2.1 干預組、非干預組和生理鹽水組仔鼠隨意運動結果 見表3。表3 干預組、非干預組和生理鹽水組仔鼠隨意運動比較注:與生理鹽水組比較,aP
懸吊試驗可見非干預組仔鼠反應遲鈍,穩定性差,懸吊時肢體自主活動明顯減少,與干預組相比,懸吊時間明顯減少,差異有統計學意義(P
斜坡試驗可見非干預組仔鼠運動速度慢,反應遲鈍,在斜坡上停留時間較干預組長,差異有統計學意義(P
2.2.2 干預組、非干預組和生理鹽水組仔鼠姿勢、肌張力、不自主運動和曠場試驗結果 見表4。表4 干預組、非干預組和生理鹽水組仔鼠姿勢、肌張力、不自主運動和曠場試驗檢測評分比較注:與生理鹽水組比較,aP
表4結果表明,干預組、非干預組仔鼠的姿勢和肌張力評分及非干預組仔鼠的曠場試驗評分均低于生理鹽水組,差異有統計學意義(P
2.2.3 傾斜板試驗結果 干預組有4只異常,其中1只2項均為陽性,另外3只1項陽性;非干預組仔鼠有8只異常,其中3只2項均為陽性,另外5只1項陽性;生理鹽水組均為陰性。
2.2.4 干預組、非干預組和生理鹽水組仔鼠神經行為檢測異常結果 見表5。干預組中有4只鑒定為腦癱鼠;非干預組中有8只鑒定為腦癱鼠;生理鹽水組無腦癱鼠。表5 干預組、非干預組和生理鹽水組仔鼠神經行為檢測異常結果
3 討論
MBP是構成髓鞘的主要蛋白質,約占髓鞘蛋白總量的1/3。在中樞神經系統由少突膠質細胞合成。MBP位于髓鞘漿膜面,與髓鞘脂質結合,維持了中樞神經系統髓鞘結構和功能的穩定,而且在髓鞘形成過程中具有啟動作用[2]。宮內感染可阻礙新生鼠髓鞘形成,或使髓鞘形成延遲,分析可能的原因為:細胞因子(腫瘤壞死因子、白細胞介素等)在宮內感染所致腦損傷中起重要作用,導致腦損傷的細胞因子來源于兩部分,一部分是脂多糖誘導孕鼠子宮和胎盤產生的大量細胞因子,另一部分是由受孕鼠細胞因子刺激的胎鼠腦內小膠質細胞和星形膠質細胞產生的細胞因子[3]。兩部分細胞因子共同作用,使成熟少突膠質細胞數量減少和(或)功能受損,導致MBP合成減少,髓鞘形成受阻。
S100蛋白是一種酸性鈣結合蛋白,在中樞神經系統的星形膠質細胞、小膠質細胞、大膠質細胞、少突膠質細胞以及前部垂體細胞、郎罕細胞中存在,腦干大部分感覺神經和小腦的小腦核也有明顯的分布。S100蛋白是腦損傷的重要標志蛋白,宮內感染可致神經膠質反應性增生,S100蛋白合成增加。其原因可能為:在中樞神經系統中S100蛋白主要由神經膠質細胞合成,宮內感染可致細胞因子(腫瘤壞死因子、白細胞介素等)合成和釋放增加[4],來自孕鼠子宮和胎盤的細胞因子可刺激胎鼠小膠質細胞和星形膠質細胞產生大量細胞因子[5],兩部分細胞因子共同作用,致使神經膠質細胞增生。細胞因子有促神經膠質細胞增生的作用,并且活體情況下細胞因子與小膠質細胞或少突膠質細胞合成分泌的一些營養因子,如血小板源性生長因子、表皮細胞生長因子、膠質源性神經營養因子等協同作用,促使增生作用進一步加強[6]。神經膠質細胞維持中樞神經系統的穩定,中樞神經系統遭受損傷時,神經膠質反應性增生,重建這種自身穩定。在小膠質細胞和星形膠質細胞增大、增生的同時伴有S100蛋白的濃度改變。S100蛋白水平升高與神經膠質細胞破壞和(或)膠質細胞大量增生填充神經元壞死留下的空缺有關。
早期干預是通過有組織、有目的的豐富環境(視覺、觸覺、嗅覺、味覺、聽覺等各方面豐富的環境刺激)來減少發育期腦損傷及神經系統后遺癥,促進腦損傷康復的一種手段。生后早期暴露于豐富環境,給予多感覺刺激可使運動皮質和視覺皮質樹突長度增加及分枝增多,并使腦組織代謝增強、腦血流變化及結構發生改變[7]。研究證實:通過早期干預可以顯著改善缺氧缺血性腦損傷預后,降低傷殘發生率[8]。早期觸摸和豐富環境刺激是對發育期腦損傷進行早期干預最常用且行之有效的方法[9]。皮膚是身體上感受器分布最廣泛部位,通過觸摸皮膚可以興奮中樞感受器,刺激神經細胞的形成及其與觸覺間的聯系,逐漸促進神經系統發育和智能形成,代償受傷的腦功能。此外撫觸刺激還可以引起迷走神經張力增強,造成胃腸道內分泌活力增高,促進體格發育。早期觸摸對腦損傷大鼠中樞神經系統的影響是使肌內的感受器(肌梭等)受到刺激而產生神經沖動,經脊神經后根進入脊髓,興奮α運動神經元,使骨骼肌在α運動神經元的控制下運動協調化,建立正常的相反神經抑制機制。早期干預能夠使中樞神經系統的協調、整合、控制能力增強[10],尤其是肌力增加明顯,而肌力增加又促通了平衡能力和協調能力的改善,同時不同的環境刺激提高了大鼠的興奮性和對環境的適應能力。由于MBP在髓鞘形成過程中具有啟動作用[11],通過早期干預來調控MBP啟動子的轉錄表達,促進MBP和髓鞘脂質結合,從而抑制了某些細胞因子(腫瘤壞死因子、白細胞介素等)對少突膠質細胞的進一步破壞,使MBP合成增多,加速髓鞘形成。早期干預使大鼠皮質厚度與重量增加,樹突枝增多和突觸增加,使受損腦通過軸突繞道投射,樹突出現不尋常的分叉,并產生非常規的神經突觸等途徑進行功能代償,從而抑制了神經膠質細胞大量增生,降低了S100的升高;環境刺激影響體內神經內分泌功能,早期干預可降低體內糖皮質激素水平[12],從而減少其對海馬的損傷,神經膠質細胞破壞減少,S100水平降低。
參考文獻
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[12] Meaney MJ,Altken DH,Berkel CV,et al.Effect of neonatal handling on agerelated impairments associated with the hippocampus[J].Science,1988,239(4841):766768.
2.2.2 干預組、非干預組和生理鹽水組仔鼠姿勢、肌張力、不自主運動和曠場試驗結果 見表4。表4 干預組、非干預組和生理鹽水組仔鼠姿勢、肌張力、不自主運動和曠場試驗檢測評分比較注:與生理鹽水組比較,aP
表4結果表明,干預組、非干預組仔鼠的姿勢和肌張力評分及非干預組仔鼠的曠場試驗評分均低于生理鹽水組,差異有統計學意義(P
2.2.3 傾斜板試驗結果 干預組有4只異常,其中1只2項均為陽性,另外3只1項陽性;非干預組仔鼠有8只異常,其中3只2項均為陽性,另外5只1項陽性;生理鹽水組均為陰性。
2.2.4 干預組、非干預組和生理鹽水組仔鼠神經行為檢測異常結果 見表5。干預組中有4只鑒定為腦癱鼠;非干預組中有8只鑒定為腦癱鼠;生理鹽水組無腦癱鼠。表5 干預組、非干預組和生理鹽水組仔鼠神經行為檢測異常結果
3 討論
MBP是構成髓鞘的主要蛋白質,約占髓鞘蛋白總量的1/3。在中樞神經系統由少突膠質細胞合成。MBP位于髓鞘漿膜面,與髓鞘脂質結合,維持了中樞神經系統髓鞘結構和功能的穩定,而且在髓鞘形成過程中具有啟動作用[2]。宮內感染可阻礙新生鼠髓鞘形成,或使髓鞘形成延遲,分析可能的原因為:細胞因子(腫瘤壞死因子、白細胞介素等)在宮內感染所致腦損傷中起重要作用,導致腦損傷的細胞因子來源于兩部分,一部分是脂多糖誘導孕鼠子宮和胎盤產生的大量細胞因子,另一部分是由受孕鼠細胞因子刺激的胎鼠腦內小膠質細胞和星形膠質細胞產生的細胞因子[3]。兩部分細胞因子共同作用,使成熟少突膠質細胞數量減少和(或)功能受損,導致MBP合成減少,髓鞘形成受阻。
S100蛋白是一種酸性鈣結合蛋白,在中樞神經系統的星形膠質細胞、小膠質細胞、大膠質細胞、少突膠質細胞以及前部垂體細胞、郎罕細胞中存在,腦干大部分感覺神經和小腦的小腦核也有明顯的分布。S100蛋白是腦損傷的重要標志蛋白,宮內感染可致神經膠質反應性增生,S100蛋白合成增加。其原因可能為:在中樞神經系統中S100蛋白主要由神經膠質細胞合成,宮內感染可致細胞因子(腫瘤壞死因子、白細胞介素等)合成和釋放增加[4],來自孕鼠子宮和胎盤的細胞因子可刺激胎鼠小膠質細胞和星形膠質細胞產生大量細胞因子[5],兩部分細胞因子共同作用,致使神經膠質細胞增生。細胞因子有促神經膠質細胞增生的作用,并且活體情況下細胞因子與小膠質細胞或少突膠質細胞合成分泌的一些營養因子,如血小板源性生長因子、表皮細胞生長因子、膠質源性神經營養因子等協同作用,促使增生作用進一步加強[6]。神經膠質細胞維持中樞神經系統的穩定,中樞神經系統遭受損傷時,神經膠質反應性增生,重建這種自身穩定。在小膠質細胞和星形膠質細胞增大、增生的同時伴有S100蛋白的濃度改變。S100蛋白水平升高與神經膠質細胞破壞和(或)膠質細胞大量增生填充神經元壞死留下的空缺有關。
早期干預是通過有組織、有目的的豐富環境(視覺、觸覺、嗅覺、味覺、聽覺等各方面豐富的環境刺激)來減少發育期腦損傷及神經系統后遺癥,促進腦損傷康復的一種手段。生后早期暴露于豐富環境,給予多感覺刺激可使運動皮質和視覺皮質樹突長度增加及分枝增多,并使腦組織代謝增強、腦血流變化及結構發生改變[7]。研究證實:通過早期干預可以顯著改善缺氧缺血性腦損傷預后,降低傷殘發生率[8]。早期觸摸和豐富環境刺激是對發育期腦損傷進行早期干預最常用且行之有效的方法[9]。皮膚是身體上感受器分布最廣泛部位,通過觸摸皮膚可以興奮中樞感受器,刺激神經細胞的形成及其與觸覺間的聯系,逐漸促進神經系統發育和智能形成,代償受傷的腦功能。此外撫觸刺激還可以引起迷走神經張力增強,造成胃腸道內分泌活力增高,促進體格發育。早期觸摸對腦損傷大鼠中樞神經系統的影響是使肌內的感受器(肌梭等)受到刺激而產生神經沖動,經脊神經后根進入脊髓,興奮α運動神經元,使骨骼肌在α運動神經元的控制下運動協調化,建立正常的相反神經抑制機制。早期干預能夠使中樞神經系統的協調、整合、控制能力增強[10],尤其是肌力增加明顯,而肌力增加又促通了平衡能力和協調能力的改善,同時不同的環境刺激提高了大鼠的興奮性和對環境的適應能力。由于MBP在髓鞘形成過程中具有啟動作用[11],通過早期干預來調控MBP啟動子的轉錄表達,促進MBP和髓鞘脂質結合,從而抑制了某些細胞因子(腫瘤壞死因子、白細胞介素等)對少突膠質細胞的進一步破壞,使MBP合成增多,加速髓鞘形成。早期干預使大鼠皮質厚度與重量增加,樹突枝增多和突觸增加,使受損腦通過軸突繞道投射,樹突出現不尋常的分叉,并產生非常規的神經突觸等途徑進行功能代償,從而抑制了神經膠質細胞大量增生,降低了S100的升高;環境刺激影響體內神經內分泌功能,早期干預可降低體內糖皮質激素水平[12],從而減少其對海馬的損傷,神經膠質細胞破壞減少,S100水平降低。
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