研究報(bào)告

模擬航天失重大鼠自發(fā)活動(dòng)的改變

薛濤1,2，鄔麗莎1，陳善廣3，李瑩輝4，曲麗娜4，劉新民2，王瓊1

(1.瀘州醫(yī)學(xué)院，四川 瀘州646000；2.中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所，北京100093；

3.中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心人因工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100094；

4.中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心航天醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)與應(yīng)用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100094)

【摘要】目的通過觀察模擬航天失重尾吊21 d大鼠自主活動(dòng)的改變，為航天失重引起功能改變提供評(píng)價(jià)方法以及為航天防護(hù)措施研究提供參考。方法30只Wistar大鼠隨機(jī)分為對(duì)照組、假尾吊組、尾吊組，每組10只。將所有動(dòng)物置于模擬失重尾部懸吊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置中進(jìn)行造模21 d，造模期間每周檢測(cè)動(dòng)物攝食飲水量和體重變化，同時(shí)，每天8:00pm提取當(dāng)天被監(jiān)控動(dòng)物(8:00am～12:00am)、(2:00pm～6:00pm)、白天(8:00am～8:00pm)、晚上(8:00pm～8:00am)、24 h等5個(gè)時(shí)段自主活動(dòng)數(shù)據(jù)。 結(jié)果 正常大鼠上、下午運(yùn)動(dòng)量無顯著差異，晚上活動(dòng)量顯著高于白天活動(dòng)量，運(yùn)動(dòng)時(shí)間和運(yùn)動(dòng)路程是白天的2~3倍；尾吊組大鼠在造模10 d后晝夜節(jié)律開始紊亂，晝夜運(yùn)動(dòng)量越來越接近，假尾吊組大鼠造模10 d內(nèi)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不穩(wěn)定，個(gè)體差異較大，10 d后趨于穩(wěn)定，晝夜運(yùn)動(dòng)量比值接近對(duì)照組大鼠。結(jié)論正常大鼠為夜行性動(dòng)物，晚上活動(dòng)量為白天活動(dòng)量的2～3倍，假尾吊組大鼠經(jīng)21 d造模后晝夜節(jié)律不改變，而尾吊21 d后大鼠晝夜節(jié)律逐漸消失。

【關(guān)鍵詞】模擬失重；大鼠；自發(fā)活動(dòng)

[基金項(xiàng)目]國(guó)家自然科學(xué)

[作者簡(jiǎn)介]薛濤，女，碩士生，研究方向：神經(jīng)藥理，E-mail: 549488512xuetao@sina.com。

[通訊作者]王瓊，女，醫(yī)學(xué)博士，副研究員，研究方向：中藥神經(jīng)藥理學(xué)與航天醫(yī)學(xué)，E-mail: wqimplad@126.com。

【中圖分類號(hào)】Q95-33 R332【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A

doi:10.3969.j.issn.1671.7856. 2015.001.004

The different characteristics of spontaneous activity in

simulated weightlessness in rats

XUE Tao1,2，WU Li-Sha1，CHEN Shan-guang3，LI Ying-hui4，QU Li-na4，LIU Xin-min2，WANG Qiong1

(1. Luzhou Medical College, Sichuan Luzhou 646000,China; 2.Institute of Medicinal Plant Development,

Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, Beijing 100193, China;

3. National Key Laboratory of Human Factors Engineering, China Astronaut Research and Training Center,

Beijing 100094, China; 4.State Key Laboratory of Space Medicine Fundamentals and Application,

China Astronaut Research and Training Center, Beijing 100094, China)

Abstract【】ObjectiveTo observe the different characteristics of spontaneous activitiy after simulated weightlessness 21 days in rats, aimed to provide a evaluation method for space weightlessness induced function change in human beings and to provide a reference for researches on the astronauts protective measures. Methods 30 Wistar male rats were randomly divided into three groups, the control group, the sham tail-suspended hindlimb unloading group (the sham group), the tail-suspended hindlimb unloading group (the suspending group), ten animals in each group. All animals were placed in the simulated space flight environmental equipment which has a real-time monitor system for 21 days. During the 21 days, the intake of water, food and the body weight were measured every week. Meanwhile, five independent activity data were collect every day, for example, morning(8:00am～ 12:00am), afternoon(2:00pm～6:00pm), daytime(8:00am～8:00pm),night(8:00pm～8:00am),and whole day (8:00am～8:00am). ResultsThe spontaneous activity of normal rats in the control group between morning and afternoon had no significant difference, but it is significantly between night and daytime. The movement time and distance in night are 2-3 times than that of the daytime. After 10 days of tail suspending, the circadian rhythm was disordered, and the spontaneous activity in day and night become more similar in rats of the suspending group. Because of the individual difference, the spontaneous activity is not stable at the first 10 days in rats of the sham group, but after 10 days, it become close to the control group. Conclusion Rat is nocturnal animal and sleeps in the daytime, the spontaneous activity in night is 2-3 times as compared with the daytime. The sham tail-suspended hindlimb unloading 21 days can not influence the circadian rhythm in rats. Tail suspending 21 days will caused to the disappearance in the circadian rhythm in rats.

【Key words】Simulated weightlessness；Rats；Spontaneous acitivity

隨著我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展，近年來，越來越多的科學(xué)家將注意力集中在航天醫(yī)學(xué)研究中。航天飛行環(huán)境中，航天員所處的失重狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致機(jī)體流體靜壓消失，血液頭向分布，下肢血液減少，從而引起各種生理和心理上的改變，造成其工作能力的下降[1-2]，因此在地面建立航天模擬環(huán)境進(jìn)行相關(guān)的科學(xué)研究顯得尤其重要[3-6]。大鼠尾部懸吊法是目前應(yīng)用最為廣泛的動(dòng)物模擬失重效應(yīng)模型[7-10]，有報(bào)道指出[11]，模擬失重尾部懸吊法可導(dǎo)致大小鼠心血管系統(tǒng)功能紊亂[12-13]、失重骨丟失[14-15]、肌肉萎縮[16-17]、認(rèn)識(shí)功能障礙[18]等多種身心疾病，但模擬失重尾部懸吊對(duì)動(dòng)物自發(fā)活動(dòng)的研究卻鮮有報(bào)道。本課題在研究模擬失重環(huán)境對(duì)動(dòng)物的行為影響過程中，研制了動(dòng)物模擬失重尾部懸吊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用此裝置，監(jiān)測(cè)全天24 h內(nèi)各個(gè)時(shí)段大鼠的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，旨在通過研究模擬航天失重所致大鼠自發(fā)活動(dòng)的改變，來研究航天環(huán)境對(duì)航天員可能存在的影響，以期為地面模擬失重條件下相關(guān)機(jī)制研究及防護(hù)措施提供實(shí)驗(yàn)參考，為航天醫(yī)學(xué)問題研究提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1材料和方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

清潔級(jí)雄性Wistar大鼠，體重(180～200 g)，購自北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司【SCXK(京)2012-0001】。實(shí)驗(yàn)在中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所進(jìn)行【SYXK(京)2008-0019】，光/暗周期12h/12h，光照時(shí)間8:00～20:00，實(shí)驗(yàn)室溫度22℃～25℃，所有動(dòng)物均可自由獲得水和食物。

1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備和裝置

大鼠尾吊模擬失重尾部懸吊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置由中國(guó)航天員中心,中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所和瀘州醫(yī)學(xué)院聯(lián)合研發(fā)。該儀器采用計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)自動(dòng)記錄，首次實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期、實(shí)時(shí)在線的監(jiān)測(cè)、分析、提取處理大鼠模擬失重尾吊和非尾吊狀態(tài)下的活動(dòng)數(shù)據(jù)、活動(dòng)軌跡，可檢測(cè)不同時(shí)段大鼠的尾吊運(yùn)動(dòng)總時(shí)間、尾吊運(yùn)動(dòng)路程、尾吊運(yùn)動(dòng)速度、非尾吊運(yùn)動(dòng)速度、非尾吊運(yùn)動(dòng)時(shí)間、非尾吊運(yùn)動(dòng)路程等多個(gè)參數(shù)。采用隔音隔光尾吊籠，每籠放1只大鼠，四籠為一個(gè)單元，箱頂配置一個(gè)與計(jì)算機(jī)相連的攝像頭，并用圖像采集卡采集動(dòng)物活動(dòng)信息，由軟件自動(dòng)實(shí)時(shí)記錄、保存、分析處理大鼠活動(dòng)全過程。模擬失重尾部懸吊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置硬件連接圖如圖1：

1.3分組及造模

大鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)3 d后，按體重隨機(jī)將30只Wistar大鼠分為3組：對(duì)照組，假尾吊組，尾吊組，每組10只。對(duì)照組：大鼠置于模擬失重尾部懸吊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置中，不予其他任何處理。假尾吊組：大鼠置于模擬失重尾部懸吊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置中，尾部吊起，但后肢及軀干并未離開地面。尾吊組：大鼠置于模擬失重尾部懸吊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置中，大鼠尾部吊起并抬高，雙后肢離地，軀干與水平面成30°，前肢著地。所有動(dòng)物均單籠飼養(yǎng)，自由進(jìn)食飲水。

1.4行為學(xué)檢測(cè)

動(dòng)物按相應(yīng)分組在模擬失重尾部懸吊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置中造模3周，造模期間每天8:00pm提取當(dāng)天被監(jiān)控動(dòng)物(8:00am～12:00am)、(2:00pm～6:00pm)、(8:00am～8:00pm)、(8:00pm～8:00am)、24 h等5個(gè)時(shí)段自主活動(dòng)數(shù)據(jù)。同時(shí)，每周檢測(cè)動(dòng)物攝食飲水量和體重變化。攝食飲水量測(cè)定：造模前一天和造模第7、14、21天分別測(cè)定一次。測(cè)量當(dāng)天上午8:00每只動(dòng)物給予200 g飼料，200 mL水，第二天同一時(shí)刻收集剩余飼料和飲水，攝食飲水量以食物飲水消耗絕對(duì)值來評(píng)定。體重變化測(cè)定：在造模前一天和造模第7、14、21天分別稱量體重并計(jì)算體重變化率，體重變化率=(第N周體重-實(shí)驗(yàn)前1天體重)/實(shí)驗(yàn)前1 d體重。

1.5統(tǒng)計(jì)分析

2結(jié)果

2.1攝食飲水量的變化

如表1所示，在實(shí)驗(yàn)開始前各組之間攝食飲水量均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。造模3周后各組大鼠攝食飲水量也無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2.2體重的變化

如表2所示，大鼠體重在實(shí)驗(yàn)前無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，體重變化率在實(shí)驗(yàn)后1周出現(xiàn)顯著性變化(P< 0.05)，假尾吊組和尾吊組大鼠體重顯著低于對(duì)照組(P< 0.05)，這種差異持續(xù)到第3周，且有逐步增大的趨勢(shì)。假尾吊組和尾吊組之間大鼠體重?zé)o統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2.3不同時(shí)間段尾吊大鼠運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化

由圖2所示，在各個(gè)時(shí)段對(duì)照組大鼠運(yùn)動(dòng)時(shí)間都少于假尾吊組和尾吊組；假尾吊組和尾吊組大鼠運(yùn)動(dòng)時(shí)間無顯著性差異，但在造模1～10 d假尾吊運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不穩(wěn)定，個(gè)體差異也很大，10 d之后運(yùn)動(dòng)狀態(tài)趨于穩(wěn)定。

圖1　大鼠模擬失重尾部懸吊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置硬件連接圖 Fig.1　The schematic diagram of the real-time monitoring system for tail-suspend of rats

攝食量Food-intake飲水量Water-intake對(duì)照組Control假尾吊組Shamtailsuspension尾吊組Tailsuspension對(duì)照組Control假尾吊組Shamtailsuspension尾吊組Tailsuspension實(shí)驗(yàn)前1donedaybefore74.96±1.6869.44±3.4574.56±1.5293.22±3.2391.18±2.7188.82±2.92造模1周Thefirstweek74.88±2.3069.41±3.2377.02±1.1087.07±7.6789.83±2.5290.51±3.27造模2周Thesecondweek68.87±1.4864.61±4.2072.14±1.8799.35±3.5895.48±4.5998.93±3.00造模3周Thethirdweek100.73±1.5996.22±1.0796.75±2.73119.65±6.06130.61±20.63119.52±5.22

表2　尾部懸吊法對(duì)大鼠體重的影響

注：與對(duì)照組相比，*P< 0.05,**P< 0.01。

Note:*P< 0.05,**P< 0.01, as comared with Control group.

圖2　尾部懸吊法對(duì)大鼠1天中不同時(shí)間段運(yùn)動(dòng)時(shí)間的影響 Fig.2　Effects of tail-suspended on movement time of different times of the day

圖2A：假尾吊組與對(duì)照組相比差異顯著,表現(xiàn)在第2、11天(P< 0.05)，第1、4、5、6、12天(P< 0.01)，尾吊組與對(duì)照組相比差異顯著,表現(xiàn)在第2、3、9、10、13、15、18天(P< 0.05)，第12天(P< 0.01)，第11天(P< 0.001)；

圖2B：假尾吊組與對(duì)照組相比差異顯著,表現(xiàn)在第10、11、18天(P< 0.05)，第1、2、3、4、5、7、8、9、16、19天(P< 0.01)，第12天(P< 0.001)，尾吊組和對(duì)照組相比差異顯著,表現(xiàn)在第1、2、14、16、18天(P< 0.05)，第4、12、13、15天(P< 0.01)，第9、10、11、17天(P< 0.001)；

圖2C：假尾吊組與對(duì)照組相比差異顯著,表現(xiàn)在第10、13、18天(P< 0.05)，第1、2、3、4、5、6、7、8、11、16、19天(P< 0.01)，第9、12天(P< 0.001)，尾吊組與對(duì)照組相比差異顯著,表現(xiàn)在第1、3天(P< 0.05)，第2、4、13、14、15、16、17、18天(P< 0.01)，第9、10、11、12天(P< 0.001)；

圖2D：假尾吊組與對(duì)照組相比差異顯著,表現(xiàn)在第1、4、6、8天(P< 0.05)，第2、3天(P< 0.01),尾吊組與對(duì)照組相比差異顯著,表現(xiàn)在第1、2、19天(P< 0.05)，第3、5天(P< 0.01)；

圖2E：假尾吊組與對(duì)照組相比差異顯著,表現(xiàn)在第5、7、11、12、19天(P< 0.05)，第2、3、4、6、8天(P< 0.01)，第1天(P< 0.001)，尾吊組與對(duì)照組相比差異顯著,表現(xiàn)在第3、13天(P< 0.05)，第2、11天(P< 0.01)，第1天(P< 0.001)。

如圖3，三組大鼠運(yùn)動(dòng)路程趨勢(shì)與運(yùn)動(dòng)時(shí)間趨勢(shì)一致，對(duì)照組大鼠運(yùn)動(dòng)路程最短，尾吊組次之，假尾吊組運(yùn)動(dòng)路程最長(zhǎng)。造模前10 d假尾吊組運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不穩(wěn)定，10 d后運(yùn)動(dòng)狀態(tài)趨于穩(wěn)定。

圖3　尾部懸吊法對(duì)大鼠1天中不同時(shí)間段運(yùn)動(dòng)路程的影響 Fig.3　Effects of tail-suspended on movement distance of different times of the day

圖3A：假尾吊組與對(duì)照組相比差異顯著,表現(xiàn)在第2、5、12天(P< 0.05)，第1、4、6天(P< 0.01)，尾吊組與對(duì)照組相比差異顯著,表現(xiàn)在第2、10、12天(P< 0.05)，第11天(P< 0.001)；

圖3B：假尾吊組與對(duì)照組相比差異顯著,表現(xiàn)在第2、10、11天(P< 0.05)，第3、4、5、6、7、9、12、16、19天(P< 0.01)，尾吊組與對(duì)照組相比差異顯著,表現(xiàn)在第4、15天(P< 0.05)，第10、12、13、17天(P< 0.01)，第9、11天(P< 0.001)；

圖3C：假尾吊組與對(duì)照組相比差異顯著,表現(xiàn)在第1、10、18天(P< 0.05)，第2、4、7、11、12、16、19天(P< 0.01)，第9天(P< 0.001)，尾吊組與對(duì)照組相比差異顯著,表現(xiàn)在第9、13、15、17天(P< 0.05)，第10、11、12天(P< 0.001)；

圖3D：假尾吊組與對(duì)照組相比第3、9、17天(P< 0.05)，尾吊組與對(duì)照組相比差異顯著,表現(xiàn)在第9、12、15、16、18天(P< 0.05)，第10、14、17、19天(P< 0.01)；

圖3E：假尾吊組與對(duì)照組相比差異顯著,表現(xiàn)在第1、7天(P< 0.05)，第3、4、5、6、8天(P< 0.001)，尾吊組與對(duì)照組相比差異顯著,表現(xiàn)在第4、5天(P< 0.05)，第2、3、4天(P< 0.01)。

2.4大鼠晝夜運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化

如圖4所示，正常大鼠晚上(8:00pm～8:00am)運(yùn)動(dòng)時(shí)間是白天(8:00am～8:00pm)運(yùn)動(dòng)時(shí)間的2～3倍。假尾吊組大鼠在前10d內(nèi)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不穩(wěn)定，10 d后運(yùn)動(dòng)狀態(tài)趨于穩(wěn)定，晝夜運(yùn)動(dòng)量也表現(xiàn)出晚上運(yùn)動(dòng)量是白天運(yùn)動(dòng)量的2～3倍(圖4 B)。尾吊大鼠的晝夜運(yùn)動(dòng)量差異隨著尾吊天數(shù)的增加而減少，最終達(dá)到晝夜運(yùn)動(dòng)量無顯著差異(圖4 C，圖6 C)。

圖4　尾部懸吊法對(duì)大鼠晝夜運(yùn)動(dòng)時(shí)間的影響 Fig.4　Effects of tail-suspended on movement time of day and night

圖4A白天：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第4、5、9、10、13、15、16天(P< 0.05)，第1、11、12天(P< 0.01)；

圖4A晚上：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第9天(P< 0.05)，第10天(P< 0.01)，第1天(P< 0.001)；

圖4B白天：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第3、5、6天(P< 0.05)，第1、8天(P< 0.001)；

圖4B晚上：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第3、4、8天(P< 0.01)，第1、2、6天(P< 0.001)；

圖4C白天：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第4、5、7天(P< 0.05)，第2天(P< 0.01)，第1、3天(P< 0.001)；

圖4C晚上：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第1、2天(P< 0.001)。

圖5A白天：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第4、9、13、15、16天(P< 0.05)，第2、5、6、10、11、12天(P< 0.01)；

圖5A晚上：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第9天(P< 0.05)，第10天(P< 0.01)，第1天(P< 0.001)；

圖5B白天：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第3、8天(P< 0.01)，第2、6天(P< 0.001)；

圖5B晚上：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第5、6天(P< 0.05)，第1、8天(P< 0.001)；

圖5C白天：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第4、7天(P< 0.05)，第2天(P< 0.01)，第3天(P< 0.001)；

圖5C晚上：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第5、7天(P< 0.05)，第2天(P< 0.01)。

圖6A白天：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第2天(P< 0.05)，第1天(P< 0.001)；

圖6A晚上：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第8、12天(P< 0.05)，第9、10天(P< 0.01)，第1天(P< 0.001)；

圖6B白天：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第1、3、6天(P< 0.01)，第5、8天(P< 0.001)；

圖6B晚上：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第3、8天(P< 0.05)；

圖6C白天：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第4、6天(P< 0.05)，第2天(P< 0.01)，第1、3天(P< 0.001)；

圖6C晚上：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第3天(P< 0.05)，第1、2天(P< 0.001)。

圖5　尾部懸吊法對(duì)大鼠晝夜運(yùn)動(dòng)速度的影響 Fig.5　Effects of tail-suspended on movement speed of dya and night

圖6　尾部懸吊法對(duì)大鼠晝夜運(yùn)動(dòng)路程的影響 Fig.6　Effects of tail-suspended on movement distance of day and night

2.5大鼠上下午運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化

如圖7，正常大鼠上午(8:00am～12:00am)和下午(2:00pm～6:00pm)運(yùn)動(dòng)量沒有較大差異。

圖7　尾部懸吊法對(duì)大鼠上下午運(yùn)動(dòng)時(shí)間的影響 Fig.7　Effects of tail-suspended on movement time of morning and afternoon

圖7A上午：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第10、11、19天(P< 0.05)，第3天(P< 0.001)；

圖7A下午：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第1天(P< 0.05)；

圖7B上午：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第4、6天(P< 0.05)，第5天(P< 0.01)，第1天(P< 0.001)；

圖7B下午：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第1、5、6、7、8天(P< 0.05)，第3天(P< 0.01)；

圖7C上午：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第3、16、19天(P< 0.05)，第2、4天(P< 0.01)，第1天(P< 0.001)；

圖7C下午：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第5、8、9、11、12、18天(P< 0.05)，第4、7天(P< 0.01)，第2、3、6天(P< 0.001)。

圖8　尾部懸吊法對(duì)大鼠上下午運(yùn)動(dòng)速度的影響 Fig.8　Effects of tail-suspended on movement speed of morning and afternoon

圖8A上午：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第10、11、19天(P< 0.05)，第1、8、16天(P< 0.01)，第2、3、4、5、6天(P< 0.001)；

圖8A下午：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第2天(P< 0.05)，第4、11天(P< 0.01)，第5、10、15天(P< 0.001)；

圖8B上午：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第4、6天(P< 0.05)，第5天(P< 0.01)，第1天(P< 0.001)；

圖8B下午：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第1、5、6、7、8天(P< 0.05)，第4天(P< 0.01)；

圖8C上午：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第1天(P< 0.05)，第2、4天(P< 0.01)，第1天(P<0.001)；

圖8C下午：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第5、8天(P< 0.05)，第3天(P< 0.01)。

圖9　尾部懸吊法對(duì)大鼠上下午運(yùn)動(dòng)路程的影響 Fig.9　Effects of tail-suspended on movement distance of morning and afternoon

圖9A上午：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第10、11天(P< 0.05)，第19天(P< 0.01)，第3天(P< 0.001)；

圖9A下午：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第1、2天(P< 0.01)；

圖9B上午：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第4、5、6天(P< 0.01)，第1天(P< 0.001)；

圖9B下午：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第5天(P< 0.05)，第3天(P< 0.01)；

圖9C上午：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第4天(P< 0.05)，第2、3天(P< 0.01)，第1天(P< 0.001)；

圖9C下午：與實(shí)驗(yàn)前1天相比差異顯著,表現(xiàn)在第6、8天(P< 0.05)，第4、5、7天(P< 0.01)，第1、2、3天(P< 0.001)。

3討論

自發(fā)活動(dòng)是動(dòng)物最基本的行為表現(xiàn)，在精神藥理學(xué)、行為藥理學(xué)、毒理學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域都應(yīng)用廣泛[19]，一般認(rèn)為，中樞神經(jīng)興奮時(shí)總活動(dòng)量增加，中樞神經(jīng)抑制時(shí)總活動(dòng)量減少[20]，所以，動(dòng)物自發(fā)活動(dòng)實(shí)驗(yàn)是評(píng)價(jià)中樞神經(jīng)興奮或抑制狀態(tài)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，空?qǐng)鰧?shí)驗(yàn)結(jié)合計(jì)算機(jī)數(shù)字化采樣和分析技術(shù)，可自動(dòng)記錄短時(shí)間內(nèi)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自發(fā)活動(dòng)的全過程，并分析其運(yùn)動(dòng)軌跡，得到一系列行為學(xué)指標(biāo)，使實(shí)驗(yàn)更加高效、客觀。本實(shí)驗(yàn)室在長(zhǎng)期從事神經(jīng)精神藥物研究過程中，結(jié)合計(jì)算機(jī)視頻跟蹤技術(shù)，研制完成了自主活動(dòng)實(shí)時(shí)測(cè)試分析處理系統(tǒng)并建立了相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)[21]。而該實(shí)驗(yàn)所用的動(dòng)物模擬失重尾部懸吊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置就是復(fù)合了模擬航天失重環(huán)境及動(dòng)物自主活動(dòng)監(jiān)測(cè)等多重功能的集模型制作和實(shí)驗(yàn)監(jiān)控為一體的復(fù)合系統(tǒng)。

本實(shí)驗(yàn)研究證明，與對(duì)照組相比，假尾吊組、尾吊組大鼠攝食飲水量21 d內(nèi)沒有發(fā)生明顯的改變，但體重卻在造模1周后與對(duì)照組比出現(xiàn)了顯著性差異。劉軍蓮等[22]在實(shí)驗(yàn)中也得出相似的結(jié)果，分析原因可能是由于尾吊大鼠和假尾吊大鼠長(zhǎng)期處于應(yīng)激狀態(tài)，攝入的食物和水更多用于克服應(yīng)激引起的不適感，因此盡管這三組大鼠攝食飲水量相同，但尾吊組和假尾吊組體重增長(zhǎng)速率減慢。

嚙齒類動(dòng)物有晝伏夜行的晝夜節(jié)律特點(diǎn)，反應(yīng)高級(jí)生物節(jié)律狀況，迄今，對(duì)短時(shí)間內(nèi)動(dòng)物自發(fā)活動(dòng)及對(duì)粗略的晝夜活動(dòng)特點(diǎn)有較多研究[23]，但缺乏對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間正常動(dòng)物及模擬失重狀態(tài)下動(dòng)物自發(fā)活動(dòng)的連續(xù)觀察。本實(shí)驗(yàn)利用大鼠模擬失重尾部懸吊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，連續(xù)21 d實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大鼠自由活動(dòng)、假尾吊、尾吊三種狀態(tài)下，上午(8:00am～12:00am)、下午(2:00pm～6:00pm)、白天(8:00am～8:00pm)、晚上(8:00pm～8:00am)、全天24 h，5個(gè)時(shí)段自主活動(dòng)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，對(duì)照組大鼠下午運(yùn)動(dòng)時(shí)間較假尾吊組和尾吊組少。而運(yùn)動(dòng)速度這一指標(biāo)，對(duì)照組最快，假尾吊組次之，尾吊組最慢，這一狀態(tài)晚上最為突出，這可能與假尾吊組和尾吊組尾部束縛有關(guān)。3組大鼠全天運(yùn)動(dòng)路程基本一致，下午對(duì)照組運(yùn)動(dòng)路程最少，晚上尾吊組運(yùn)動(dòng)路程最少。正常大鼠晚上運(yùn)動(dòng)時(shí)間和運(yùn)動(dòng)路程是白天的2～3倍，上下午運(yùn)動(dòng)量無顯著差異。由此可見，在模擬失重狀態(tài)下研究動(dòng)物活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，應(yīng)把晝夜節(jié)律對(duì)模擬失重動(dòng)物的活動(dòng)指標(biāo)的影響排除在外。

視交叉上核是哺乳動(dòng)物最重要的晝夜節(jié)律起搏器，它調(diào)整著哺乳動(dòng)物一系列生理行為和活動(dòng)[24]，若該核團(tuán)被損毀，大鼠的各種內(nèi)源性行為和激素分泌的晝夜節(jié)律消失，包括夜間活動(dòng)，白天睡眠的行為。晝夜自發(fā)活動(dòng)發(fā)現(xiàn)正常大鼠晚上運(yùn)動(dòng)量是白天運(yùn)動(dòng)量的2～3倍，尾吊組大鼠晝夜差異逐漸縮小，造模10 d后，晝夜活動(dòng)量相近。假尾吊組雖說在造模10 d內(nèi)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不穩(wěn)定，個(gè)體差異大，但10 d后，大鼠適應(yīng)假尾吊環(huán)境，晝夜活動(dòng)量比值接近對(duì)照組大鼠。說明大鼠晝夜節(jié)律的消失與尾部束縛無關(guān)，而與失重相關(guān)，由此可以推測(cè)，假尾吊大鼠雖說初期晝夜節(jié)律被打亂，但大腦并未受到實(shí)質(zhì)性的損傷，這種晝夜節(jié)律的紊亂是可逆的；尾吊大鼠晝夜節(jié)律逐漸消失，可能是由于視交叉上核受到實(shí)質(zhì)性損傷所致，具體機(jī)制需要下一步更詳細(xì)的研究。

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〔修回日期〕2014-11-20