李力卓，何松柏

（1.首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院急診科，北京 100053；2.中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院急診科，沈陽(yáng) 110004）

大鼠創(chuàng)傷性腦損傷后精神障礙的精神行為學(xué)改變

李力卓1，2，何松柏2

（1.首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院急診科，北京 100053；2.中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院急診科，沈陽(yáng) 110004）

目的利用改良FEENEY’S法建立大鼠創(chuàng)傷性腦損傷（TBI）模型，探討TBI后精神障礙的精神行為學(xué)改變。方法將成年雄性SD大鼠隨機(jī)分為正常對(duì)照組、TBI組和假手術(shù)組，每組各10只。采用改良FEENEY’S法建立大鼠TBI模型。TBI后15 d開始，分別依次進(jìn)行曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)（OFT）和強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)（FST）。記錄OFT中大鼠5 min內(nèi)的移動(dòng)總距離（DMT）、平均速度（VM），記錄FST中大鼠5 min內(nèi)不動(dòng)時(shí)間總和（ITT），觀察大鼠的高警覺性、焦慮/抑郁和恐懼行為的變化。結(jié)果TBI組大鼠的DMT［（1 228.10±204.97）cm］、運(yùn)動(dòng)VM［（4.09±0.68）cm/s］較假手術(shù)組［（1 660.01±332.09）cm、（5.53±1.10）cm/s］和正常對(duì)照組［（2 022.32±280.92）cm、（7.28±1.80）cm/s］均明顯減少，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。TBI組大鼠的ITT［（149.88±27.36）s］較假手術(shù)組［（120.55±22.31）s］、正常對(duì)照組［（106.10±29.03）s］明顯增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。結(jié)論TBI后，大鼠出現(xiàn)了焦慮/抑郁樣精神行為異常。

創(chuàng)傷性腦損傷；精神障礙；曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)；強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)

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頭部受外力作用造成腦組織損傷后，可能發(fā)生精神活動(dòng)的失調(diào)及缺陷，即創(chuàng)傷性腦損傷（traumatic brain injury，TBI）后精神障礙。TBI后精神障礙主要為心理和外傷性器質(zhì)因素共同作用所致，是外部暴力引起的腦功能及腦病理方面的損傷改變［1］。TBI后精神障礙在臨床上主要表現(xiàn)為認(rèn)知功能（如注意力、記憶力、執(zhí)行力）下降，情感管理?yè)p傷（如冷漠、煩躁、沖動(dòng)、焦慮、抑郁等）［2］，也有研究［3］發(fā)現(xiàn)失眠與腦外傷史也有一定的相關(guān)性。顱腦外傷導(dǎo)致的急性腦器質(zhì)性精神障礙十分常見，中重度顱腦損傷患者中，發(fā)生精神障礙者可高達(dá)70%～90.2%［4］。不同于物理性損傷隨時(shí)間推移可以修復(fù)，精神神經(jīng)認(rèn)知損傷可能會(huì)隨時(shí)間惡化［2］。精神障礙的顯著特征之一是行為學(xué)的改變，這種改變也是檢測(cè)精神障礙動(dòng)物模型造模成功與否的重要指標(biāo)。本研究采用改良FEENEY’S法制備大鼠TBI模型，并對(duì)其進(jìn)行行為學(xué)測(cè)試，以探討TBI對(duì)大鼠精神行為學(xué)的影響。

1　　材料與方法

1.1材料

1.1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：成年SD雄性大鼠30只，體質(zhì)量220～250 g，購(gòu)自中國(guó)醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心。光亮/黑暗周期為12 h/12 h，光照時(shí)間7：00?19：00，環(huán)境溫度為22～24℃，相對(duì)濕度60%，正常攝食攝水，飼養(yǎng)1周開始實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的操作和處理按照《中國(guó)醫(yī)科大學(xué)關(guān)于利用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物開展研究的規(guī)定》執(zhí)行。

1.1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備：采用Nodule公司行為學(xué)自動(dòng)觀察分析系統(tǒng)，含計(jì)算機(jī)、攝像監(jiān)控及observior、ethevi?sion分析軟件。

1.2方法

1.2.1實(shí)驗(yàn)分組及模型制備：成年雄性SD大鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后，隨機(jī)分為正常對(duì)照組（normal組，n= 10）、創(chuàng)傷性腦損傷組（TBI組，n=10）、假手術(shù)組（sham組，n=10）。TBI組及sham組大鼠均經(jīng)腹腔內(nèi)注射麻醉（10%水合氯醛0.3 mL/100 g）后，消毒并正中切開頭部皮膚，剝離骨膜，暴露左頂骨，在冠狀縫后1.5 mm、中線旁2.5 mm處，鉆一直徑5 mm骨窗，保持硬膜完整。Sham組立即縫合頭皮。TBI組大鼠參照FEENEY’S法改進(jìn)自由落體腦損傷模式進(jìn)行造模［5］，將大鼠腦損傷落體打擊器撞桿置于硬膜上，用20 g砝碼從30 cm高度沿外周導(dǎo)管墜落并撞擊撞桿，從而間接撞擊硬膜，致右頂葉中度腦挫裂傷，記錄打擊時(shí)間，連續(xù)縫合頭皮。TBI組及sham組大鼠縫合后均連續(xù)3 d給予4萬(wàn)單位硫酸慶大霉素腹腔注射，預(yù)防感染。TBI組大鼠造模成功及sham組大鼠手術(shù)結(jié)束后均放回飼養(yǎng)籠，不受打擾飼養(yǎng)15 d。normal組大鼠不予任何處理，飼養(yǎng)15 d。于第16天分別行曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)（open?field test，OFT）和強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)（forced swimming test，F(xiàn)ST）。

1.2.2OFT［6］：采用立柱體曠場(chǎng)箱，規(guī)格100 cm×100 cm×40 cm，周壁及底面為黑色。將大鼠置于曠場(chǎng)箱底面的中心，用SMART實(shí)時(shí)視頻圖像跟蹤分析系統(tǒng)記錄大鼠在5 min內(nèi)的移動(dòng)總距離（distance moved total，DMT）和平均速度（velocity mean，VM）。測(cè)試在光線昏暗、安靜的環(huán)境下進(jìn)行，每次測(cè)定結(jié)束后清洗曠場(chǎng)箱內(nèi)壁及底面，以免上次動(dòng)物余留的信息（如動(dòng)物的大小便、氣味）影響下次測(cè)試結(jié)果，每只大鼠只測(cè)試1次，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過錄像分析軟件統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

1.2.3FST：將大鼠置于水深30 cm的透明圓柱形Pyrex游泳筒（底部直徑21 cm，高46 cm，水溫23～25℃）內(nèi)，進(jìn)行15 min“前游泳”，造成“抑郁反應(yīng)”。然后將大鼠從泳池中取出，烘干?！扒坝斡尽睉?yīng)激24 h后，將大鼠再次置于泳池中，進(jìn)行5 min“測(cè)試游泳”，并錄像，測(cè)評(píng)大鼠游泳與不動(dòng)行為，記錄5 min內(nèi)不動(dòng)時(shí)間總和（immobility time total，ITT），以反映動(dòng)物的無(wú)助程度。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料以±s表示，各組間的比較采用單因素方差分析，實(shí)驗(yàn)各組的均數(shù)采用最小顯著差異法（least significant difference，LSD）檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　　結(jié)果

經(jīng)造模后飼養(yǎng)，TBI組及sham組各有1只大鼠死亡，其余大鼠參與后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

2.1TBI應(yīng)激對(duì)大鼠OFT行為的影響

OFT測(cè)試結(jié)果顯示：TBI應(yīng)激15 d后，TBI組大鼠DMT顯著縮短，運(yùn)動(dòng)VM明顯降低，與sham組及normal組比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；sham組和normal組之間則無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，見表1。提示TBI導(dǎo)致大鼠活動(dòng)性和探索性受到抑制，警覺水平、焦慮狀態(tài)增強(qiáng)。

表1　　各組大鼠曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果比較（±s）Tab.1　Comparison of open-field test results in the rats of eachgroup

表1　　各組大鼠曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果比較（±s）Tab.1　Comparison of open-field test results in the rats of eachgroup

1）P＜0.05 vs sham group；2）P＜0.05 vs normal group.

Group　n　DMT（cm）　VM（cm/s）Sham　9　1 660.01±332.09　5.53±1.10 TBI　9　1 228.10±204.971），2）　4.09±0.681），2）Normal　10　2 022.32±280.92　7.28±1.80

2.2TBI應(yīng)激對(duì)大鼠FST行為的影響

FST測(cè)試結(jié)果顯示，sham組和normal組ITT之間無(wú)明顯差別，TBI組ITT［（149.88±27.36）s］明顯延長(zhǎng)，與sham組［（120.55±22.31）s］及 normal組［（106.10±29.03）s］比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

3　　討論

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)為，創(chuàng)傷后精神障礙是以精神和軀體癥狀相結(jié)合的復(fù)雜的神經(jīng)精神情感障礙性疾病，它是各種神經(jīng)生物學(xué)和社會(huì)心理因素綜合作用的結(jié)果，其發(fā)病符合生物-心理-社會(huì)醫(yī)學(xué)模式［7］。TBI后精神障礙的發(fā)生既是TBI后出現(xiàn)了顱內(nèi)特定部位損傷的直接結(jié)果，又是TBI這一突發(fā)應(yīng)激事件帶來的各種心理反應(yīng)及社會(huì)因素影響的結(jié)果。

目前，對(duì)于TBI患者出現(xiàn)精神、心理疾患的機(jī)制尚不明確，其診斷尚處于依賴臨床認(rèn)識(shí)階段，最新的檢查方式也只是局限于為發(fā)現(xiàn)有相關(guān)癥候群患者的臨床癥狀尋找影像學(xué)證據(jù)，而不能作為臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)，或在臨床癥狀出現(xiàn)前起到明確的提示作用。因此，對(duì)于TBI后精神癥狀還不能確定是TBI直接導(dǎo)致，還是腦外傷損傷腦功能區(qū)域?qū)е?，或者兩者本身就具有共患性?］。雖然，目前更傾向于腦外傷引起相應(yīng)腦功能區(qū)域損傷及網(wǎng)絡(luò)失衡導(dǎo)致精神障礙，但仍有待進(jìn)一步研究證明及循證醫(yī)學(xué)證據(jù)。然而，目前的各種基礎(chǔ)研究因研究方法、分析軟件等不同，致使不同研究結(jié)果之間存在一定的異質(zhì)性［9］，且損傷類型、檢查時(shí)間及病程等因素的不同也在一定程度上影響結(jié)果的可靠性［10］，從而使基礎(chǔ)研究與臨床應(yīng)用之間存在脫節(jié)。因?yàn)闆]有有效的生物靶點(diǎn)量化評(píng)估，使得TBI患者恢復(fù)訓(xùn)練的決策只能依賴于臨床判斷［11］。因此，進(jìn)一步探討TBI后精神障礙的發(fā)病機(jī)制，尋找生物靶點(diǎn)，是指導(dǎo)臨床治療和評(píng)估預(yù)后的重要前提。

OFT用于觀察動(dòng)物在特定陌生環(huán)境中、一定時(shí)間內(nèi)的自發(fā)活動(dòng)行為，是反映大鼠對(duì)未知環(huán)境的探索能力及情緒反應(yīng)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，是檢測(cè)動(dòng)物焦慮、恐懼水平的經(jīng)典方法，主要用來評(píng)定動(dòng)物的警覺水平、焦慮狀態(tài)和環(huán)境適應(yīng)能力［12］。本研究采用大鼠視頻圖像跟蹤分析系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)分析大鼠在曠場(chǎng)箱中的活動(dòng)軌跡，以DMT和VM等作為觀察指標(biāo)，具有良好的相關(guān)性，重復(fù)性好，能更直接地反映動(dòng)物抑郁的程度，從而避免了傳統(tǒng)的人為觀察記錄動(dòng)物的跨格次數(shù)所造成的標(biāo)準(zhǔn)不一致、主觀性程度大以及費(fèi)時(shí)費(fèi)力等缺點(diǎn)，利于取得更加真實(shí)準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)［13］。本研究結(jié)果顯示，應(yīng)激刺激后，TBI組大鼠DMT顯著縮短，VM明顯減低，與normal組和sham組比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，說明TBI能抑制大鼠的探究行為，加劇大鼠的焦慮狀態(tài)，與抑郁癥狀具有一定相似性，能較好地模擬臨床上TBI后恐懼抑郁患者逃避、探索行為能力下降的表現(xiàn)。

FST也稱行為絕望實(shí)驗(yàn)或Porsolt實(shí)驗(yàn)，是目前應(yīng)用最廣泛的一種抑郁癥動(dòng)物模型。大鼠在水中放棄游泳掙扎和在懸吊于半空中時(shí)放棄掙扎的狀態(tài)的時(shí)間總和稱為ITT，反映了大鼠“無(wú)助”的癥狀。本研究結(jié)果顯示，應(yīng)激刺激后，TBI組大鼠ITT明顯延長(zhǎng)，與normal組和sham組比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，提示TBI應(yīng)激后大鼠產(chǎn)生了抑郁的傾向。

從進(jìn)化的角度講，TBI大鼠所表現(xiàn)的防御反應(yīng)是人類恐懼和焦慮反應(yīng)的原始成分。因此，本研究中TBI大鼠所表現(xiàn)的對(duì)環(huán)境探究行為的抑制、回避反應(yīng)與人類經(jīng)歷重大應(yīng)激事件后的焦慮、恐懼反應(yīng)是相似的。人類的焦慮反應(yīng)主要表現(xiàn)為逃避現(xiàn)實(shí)、逃跑行為、警覺性提高，同樣的行為反應(yīng)也可從本研究的TBI大鼠身上觀察到。

綜上所述，腦損傷后精神障礙是一個(gè)不容忽視的問題，是TBI后嚴(yán)重影響康復(fù)效果的并發(fā)癥之一，臨床醫(yī)師應(yīng)根據(jù)病情進(jìn)行針對(duì)性的檢查，做到早期診斷，并及時(shí)采取積極有效的治療措施，提高治愈率，改善患者的預(yù)后，提高康復(fù)效果。

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（編輯王又冬）

Spirit Behavioral Changes of Mental Disorders Caused by Traumatic Brain Injury in Rats

LI Lizhuo1，HE Songbai2
（1.Department of Emergency，Xuanwu Hospital，Capital Medical University，Beijing 100053，China；2.Department of Emergency，Shengjing Hospital，China Medi?cal University，Shenyang 110004，China）

ObjectiveTo set up traumatic brain injury（TBI）in rats by the improved device of FEENEY’s weight dropping model and to ex?plore the spirit behavioral changes of mental disorders caused by TBI.MethodsSD rats were randomly divided into normal control group（normal group，n=10），traumatic brain injury group（TBI group，n=10）and sham group（n=10）.The improved device of FEENEY’s method was ad?opted to establish rat TBI model.For the following 15 days after TBI，open?field（OF）and forced swimming（FS）tests were carried out and the be?havior of the TBI rats within 5 minutes were recorded，the behavioral indexes，such as distance moved total（DMT），velocity mean（VM）and immo?bility time total（ITT），were analyzed.With above experiments，rats'fear response to environment，high alertness and anxiety and depression be?havior were evaluated.ResultsDMT and VM of TBI group rats（1 228.10±204.97 cm，4.09±0.68 cm/s）were significantly lower than those of the normal group（2 022.32±280.92 cm，7.28±1.80 cm/s）or sham group（1 660.01±332.09 cm，5.53±1.10 cm/s）（P＜0.05）.The ITT of TBI group （149.88±27.36 s，P＜0.05）was longer than that of the normal group（106.10±29.03 s）or sham group（120.55±22.31 s）significantly（P＜0.05）. ConclusionTBI leads to rats'abnormal emotional and behavioral response.

traumatic brain injury；mental disorders；open?field test；forced swimming tests

R749.1+2

A

0258-4646（2016）08-0708-03

10.12007/j.issn.0258?4646.2016.08.009

遼寧省自然科學(xué)基金（2013010083?401）；沈陽(yáng)市科學(xué)技術(shù)計(jì)劃（F13?220?9?53）

李力卓（1971-），男，副教授，博士.
E-mail：2325038287@qq.com

2016-01-06
網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：