杜宜楠，郭雅茹，趙建帥，張 金，辛先萌，馬藝嘉，何雪旻，徐永平

(西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，楊凌 712100)

雌激素(estrogen)是雌性動(dòng)物體內(nèi)具有廣泛生物學(xué)活性的一類甾體激素，不僅參與生殖活動(dòng)調(diào)控，對(duì)消化、呼吸、心血管等非生殖系統(tǒng)的功能也有重要的影響[1-3]。諸多臨床資料表明女性在月經(jīng)前期以及月經(jīng)期會(huì)出現(xiàn)腹脹、便秘[4]等胃腸動(dòng)力障礙或腹痛、腹泄[5]等胃腸動(dòng)力亢進(jìn)。Cokun等[6]給予雄性大鼠長(zhǎng)期的雌激素處理后觀察到其胃排空活動(dòng)會(huì)被顯著抑制，但Ryan等[7]給予卵巢摘除雌性大鼠雌二醇處理后發(fā)現(xiàn)其胃排空和結(jié)腸轉(zhuǎn)運(yùn)速度顯著加快。Pines等[8]、王新均等[9]采用雌二醇分別處理大鼠的回腸以及家兔的十二指腸，均觀察到雌二醇會(huì)呈濃度依賴性地顯著抑制腸道的收縮活動(dòng)，然而馮梅等[10]同時(shí)給予大鼠結(jié)腸雌激素和催產(chǎn)素處理后發(fā)現(xiàn)其收縮活動(dòng)顯著增強(qiáng)，且增強(qiáng)效應(yīng)與雌激素濃度呈正相關(guān)。上述研究結(jié)果表明雌激素調(diào)節(jié)胃腸運(yùn)動(dòng)的生物學(xué)效應(yīng)并不一致，提示雌激素與胃腸動(dòng)力的效應(yīng)關(guān)系可能與其濃度依賴性有關(guān)，并涉及神經(jīng)與內(nèi)分泌復(fù)雜的協(xié)同調(diào)控機(jī)制。

隨著網(wǎng)絡(luò)通訊、儲(chǔ)存及云計(jì)算等IT技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，基于生物學(xué)研究數(shù)據(jù)的數(shù)模構(gòu)建對(duì)生物學(xué)規(guī)律的定量化、準(zhǔn)確化揭示具有十分重要的意義[11-12]。通過研究雌激素對(duì)胃腸運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)的作用方式并構(gòu)建相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，不僅可以進(jìn)一步豐富雌激素的生物學(xué)作用，而且能運(yùn)用數(shù)學(xué)語言描述雌激素與胃腸運(yùn)動(dòng)的效應(yīng)關(guān)系，更好地服務(wù)于臨床和生產(chǎn)上雌激素類藥物的研發(fā)和使用。因此本試驗(yàn)采用BL-420F生物機(jī)能試驗(yàn)系統(tǒng)，系統(tǒng)地研究不同濃度苯甲酸雌二醇與卵巢摘除模型家兔體內(nèi)十二指腸肌電活動(dòng)的效應(yīng)關(guān)系，并運(yùn)用采集的相關(guān)指標(biāo)的數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，擬為闡明體內(nèi)雌激素調(diào)節(jié)十二指腸動(dòng)力的作用機(jī)制以及雌激素類藥物的研發(fā)和應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與試驗(yàn)材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物選取健康的4月齡雌性新西蘭家兔25 只，平均體重(2.0±0.3) kg(均購(gòu)自陜西省咸陽(yáng)市武功縣玉兔養(yǎng)殖場(chǎng))，于干凈、衛(wèi)生環(huán)境中，在符合動(dòng)物福利的相關(guān)要求下適應(yīng)性飼養(yǎng)一周后用于試驗(yàn)。

1.1.2 試驗(yàn)材料 陸眠寧Ⅱ，購(gòu)自吉林省華牧動(dòng)物保健品有限公司；苯甲酸雌二醇注射液，規(guī)格為2 mL∶3 mg，購(gòu)自哈爾濱中大獸藥有限責(zé)任公司；BL-420F生物機(jī)能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，購(gòu)自成都泰盟科技有限公司；注射用青霉素鉀，規(guī)格為80萬單位·瓶-1，購(gòu)自山西振東泰盛制藥有限公司。

1.2 動(dòng)物模型的構(gòu)建

1.2.1 卵巢摘除動(dòng)物模型構(gòu)建 試驗(yàn)家兔術(shù)前禁食12 h，自由飲水。麻醉保定后，于家兔腹正中線骨盆前 3～4 cm處切口，打開腹腔，暴露卵巢，結(jié)扎血管后，摘除卵巢。復(fù)位內(nèi)臟，逐層縫合腹膜、肌肉和皮膚，術(shù)畢消毒護(hù)理。術(shù)后將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物置于衛(wèi)生、安靜的環(huán)境中，并肌內(nèi)注射80萬單位青霉素，連續(xù)3 d，同時(shí)注意護(hù)理，至家兔恢復(fù)到術(shù)后14 d時(shí)進(jìn)行電極埋置動(dòng)物模型構(gòu)建。

1.2.2 電極埋置動(dòng)物模型構(gòu)建 試驗(yàn)家兔術(shù)前禁食12 h，自由飲水。麻醉保定后，于腹前部劍狀軟骨后緣偏右部切口，打開腹腔，暴露十二指腸前部。在十二指腸距離幽門5 cm處，沿腸壁肌層縱向平行埋植一對(duì)導(dǎo)線并固定。復(fù)位內(nèi)臟，逐層縫合腹膜、肌肉和皮膚，術(shù)畢消毒護(hù)理。術(shù)后將其置于衛(wèi)生、安靜的環(huán)境中，并肌內(nèi)注射 80萬單位青霉素，連續(xù) 3 d，同時(shí)注意護(hù)理，至家兔恢復(fù)到術(shù)后14 d時(shí)進(jìn)行藥物處理及肌電監(jiān)測(cè)。

1.3 苯甲酸雌二醇對(duì)卵巢摘除家兔十二指腸肌電活動(dòng)的影響

將25 只試驗(yàn)家兔按“1.2”的方法先后構(gòu)建卵巢摘除和電極埋置動(dòng)物模型后，隨機(jī)分為A～E共5組，每組5只。其中A組連續(xù)3 d每日肌內(nèi)注射一次生理鹽水，B、C、D、E組按照0.05、0.10、0.15和0.20 mg·kg-1的劑量分別每日肌內(nèi)注射一次苯甲酸雌二醇，連續(xù)3 d。在最后一次注射后，禁食禁水12 h，準(zhǔn)備開始測(cè)量。測(cè)量時(shí)，將兩導(dǎo)線接入BL-420F生物機(jī)能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的生物電信號(hào)換能器，并于生物機(jī)能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的輸出端將監(jiān)測(cè)的參數(shù)設(shè)置如下：增益，1 mV；時(shí)間常數(shù)，1 s，濾波，10 Hz；掃描速度，2.5 s·div-1，于背部皮膚接好參考電極后，監(jiān)測(cè)肌電活動(dòng)，待波形穩(wěn)定后進(jìn)行記錄，連續(xù)記錄至少60 min。將得到的結(jié)果以10 min作為一個(gè)時(shí)間段，分別采集振幅(單位：mV)和頻率(單位：min-1)兩個(gè)數(shù)據(jù)信息，并將單位時(shí)間內(nèi)平均振幅與頻率相乘，換算為十二指腸肌電活動(dòng)指數(shù)(單位：mV·min-1)。每只家兔的連續(xù)波形圖均隨機(jī)采集3～4個(gè)數(shù)據(jù)樣本，采用SPSS 18.0 軟件分別對(duì)平均振幅、頻率和十二指腸肌電活動(dòng)指數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，配對(duì)樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行組間差異性分析，結(jié)果均以“平均數(shù)±均方差”來表示。

1.4 苯甲酸雌二醇對(duì)十二指腸肌電活動(dòng)影響的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建

基于“1.3”中的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，根據(jù)組間是否有顯著性差異，分析所得數(shù)據(jù)適合構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型類型。采用Origin 8.0 軟件，以苯甲酸雌二醇劑量為橫坐標(biāo)，振幅、頻率以及肌電活動(dòng)指數(shù)為縱坐標(biāo)，分別繪制苯甲酸雌二醇劑量與上述監(jiān)測(cè)指標(biāo)關(guān)系的二維散點(diǎn)圖，并分析其可能的函數(shù)特征，篩選近似函數(shù)類型。以該函數(shù)模型為模板，分別以振幅、頻率以及肌電活動(dòng)指數(shù)作為因變量，苯甲酸雌二醇劑量作為自變量進(jìn)行函數(shù)擬合精度分析，根據(jù)王婷等[13]、張銳等[14]、Marín等[15]的方法，選擇同等條件下決定系數(shù)(R2)最大同時(shí)P值最小的一項(xiàng)函數(shù)作為反映雌二醇劑量與胃腸肌電活動(dòng)關(guān)系的最優(yōu)函數(shù)模型，并依據(jù)該函數(shù)特征，對(duì)苯甲酸雌二醇對(duì)十二指腸肌電活動(dòng)的影響進(jìn)行分析。

2 結(jié) 果

2.1 卵巢摘除后不同劑量的苯甲酸雌二醇對(duì)十二指腸肌電活動(dòng)的影響

不同劑量苯甲酸雌二醇對(duì)卵巢摘除家兔十二指腸肌電影響如圖1、表1所示。

對(duì)各試驗(yàn)組連續(xù)電波的振幅統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，相鄰組間的振幅均有極顯著差異(P<0.01)。當(dāng)注射劑量為0.05、0.10 mg·kg-1時(shí)，振幅隨雌二醇劑量的上升而上升，在0.10 mg·kg-1時(shí)達(dá)到最大值；注射劑量為0.15、0.20 mg·kg-1時(shí)，振幅隨雌二醇劑量的上升而下降，在0.20 mg·kg-1時(shí)達(dá)到最小值。

對(duì)各試驗(yàn)組連續(xù)電波的頻率統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，除A組(生理鹽水)與B組(0.05 mg·kg-1雌二醇)無顯著性差異(P>0.05)之外，其余相鄰試驗(yàn)組組間的頻率均有極顯著差異(P<0.01)。當(dāng)注射劑量為0.05、0.10 mg·kg-1時(shí)，頻率隨雌二醇劑量的上升而上升，在0.10 mg·kg-1時(shí)達(dá)到最大值；注射劑量為0.15、0.20 mg·kg-1時(shí)，頻率隨雌二醇劑量的上升而下降，在0.20 mg·kg-1時(shí)達(dá)到最小值。

對(duì)各試驗(yàn)組的肌電活動(dòng)指數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，相鄰組間的肌電活動(dòng)指數(shù)均有極顯著差異(P<0.01)。當(dāng)注射劑量為0.05、0.10 mg·kg-1時(shí)，肌電活動(dòng)指數(shù)隨雌二醇劑量的上升而上升，在0.10 mg·kg-1時(shí)達(dá)到最大值；注射劑量為0.15、0.20 mg·kg-1時(shí)，肌電活動(dòng)指數(shù)隨雌二醇劑量的上升而下降，在0.20 mg·kg-1時(shí)達(dá)到最小值。

由上述結(jié)果可知，各試驗(yàn)組連續(xù)電波的振幅、頻率以及肌電活動(dòng)指數(shù)均隨著苯甲酸雌二醇的劑量呈現(xiàn)出先升高后下降的趨勢(shì)，表明雌激素對(duì)十二指腸肌電活動(dòng)呈現(xiàn)濃度依賴性雙重調(diào)節(jié)作用。

2.2 苯甲酸雌二醇對(duì)十二指腸肌電影響的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建

觀察分析以苯甲酸雌二醇劑量為橫坐標(biāo)，振幅、頻率和肌電活動(dòng)指數(shù)分別為縱坐標(biāo)繪制的二維散點(diǎn)圖(圖2)，均具有類似于高斯函數(shù)的圖像分布特征，故對(duì)振幅、頻率和肌電活動(dòng)指數(shù)進(jìn)行以高斯函數(shù)y=y0+A× exp{-0.5 × [(x-xc)/W]2}為模板的擬合精度分析。結(jié)果表明(表2)，以肌電活動(dòng)指數(shù)為因變量構(gòu)建函數(shù)模型的R2=0.995 2且P=0.002 0，為選出的最優(yōu)模型，其表達(dá)式為：

A～E: 0、0.05、0.10、0.15、0.20 mg·kg-1雌二醇組A-E: 0、0.05、0.10、0.15、0.20 mg·kg-1 estradiol group圖1 不同試驗(yàn)組家兔十二指腸肌電連續(xù)波形示意Fig.1 Sketch map of the continuous waveform of duodenal myoelectricity in rabbits of different experimental groups

表1苯甲酸雌二醇對(duì)卵巢摘除家兔十二指腸肌電活動(dòng)頻率、振幅以及肌電活動(dòng)指數(shù)的影響(平均數(shù)±均方差)

Table1Statisticalresultofeffectofestradiolbenzoateonthefrequency,amplitudeandmyoelectricactivityindexintheduodenumofovariectomizedrabbits(Mean±Meansquaredeviation)

試驗(yàn)分組Test group雌二醇劑量/(mg·kg-1) Dosage of estradiol樣本數(shù)Sample number頻率/(min-1)Frequency振幅/mVAmplitude肌電活動(dòng)指數(shù)/(mV·min-1)Myoelectric activity indexA0(生理鹽水,normal saline)1620.87±1.32B0.091±0.034C1.60±0.18CB0.051821.52±1.78B0.135±0.071B2.95±0.51BC0.101724.07±2.09A0.207±0.112A5.22±0.86AD0.151621.62±1.36B0.126±0.060B2.78±0.51BE0.201917.89±2.49C0.092±0.044C1.51±0.25C

同列數(shù)據(jù)后標(biāo)有相同字母表示組間無顯著差異(P>0.05)；不同字母表示組間差異極顯著(P<0.01)

The same letters signed in the data of the same column means there were no significant between treatments (P>0.05); The different letters mean there were very significant between treatments (P<0.01)

y= 1.50+3.73 × exp{ -0.5 × [(x-0.098)/ 0.035 ]2}。

在該表達(dá)式中，y0為1.50 mV·min-1，代表肌電活動(dòng)指數(shù)變化最低臨界值，即雌二醇對(duì)十二指腸肌電活動(dòng)指數(shù)作用的最低值不會(huì)低于1.50 mV·min-1；A為3.73 mV·min-1，代表十二指腸肌電活動(dòng)指數(shù)變化量的峰值，即雌二醇對(duì)十二指腸肌電活動(dòng)指數(shù)的最大變化量為3.73 mV·min-1；y0與A共同反映了肌電活動(dòng)指數(shù)的范圍，即1.50(y0)～5.23(y0+A) mV·min-1，這一結(jié)果說明雌激素對(duì)十二指腸肌電活動(dòng)的調(diào)節(jié)作用是在十二指腸本身具備一定水平的肌電活動(dòng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，也就是說雌激素只是作為一個(gè)間接調(diào)控者在有限范圍內(nèi)發(fā)揮其調(diào)節(jié)作用，而并不是其直接調(diào)控者。xc為0.098 mg·kg-1，代表雌二醇產(chǎn)生對(duì)肌電活動(dòng)指數(shù)最大作用時(shí)所對(duì)應(yīng)的劑量，即在雌二醇劑量為0.098 mg·kg-1時(shí)肌電活動(dòng)指數(shù)取到最大值5.23 mV·min-1；W為0.035 mg·kg-1，代表擬合函數(shù)的均方差；xc與W共同反映了十二指腸肌電活動(dòng)指數(shù)變化趨勢(shì)的特征，即分別以0.063(xc-W)、0.098(xc)、0.133 (xc+W)mg·kg-1，三個(gè)劑量為拐點(diǎn)，將雌二醇對(duì)十二指腸肌電活動(dòng)指數(shù)作用的變化趨勢(shì)分為以下4段：雌二醇劑量范圍為0～0.063 mg·kg-1時(shí)，肌電活動(dòng)指數(shù)隨雌二醇劑量的增加而呈指數(shù)型模式增加；劑量范圍為0.063～0.098 mg·kg-1時(shí)，肌電活動(dòng)指數(shù)隨雌二醇劑量的增加而呈對(duì)數(shù)型模式增加；劑量范圍為0.098～0.133 mg·kg-1時(shí)，肌電活動(dòng)指數(shù)隨雌二醇劑量的增加而呈指數(shù)型模式減??；劑量超過0.133 mg·kg-1后，肌電活動(dòng)指數(shù)隨雌激素劑量的增加而呈對(duì)數(shù)型模式減小(圖3)，這進(jìn)一步說明雌二醇對(duì)十二指腸肌電活動(dòng)是一種濃度依賴性雙重調(diào)節(jié)作用，并且這種作用在不同的濃度范圍內(nèi)表現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)，呈現(xiàn)明顯的區(qū)間效應(yīng)。

圖2 苯甲酸雌二醇劑量與振幅、頻率和肌電活動(dòng)指數(shù)關(guān)系的散點(diǎn)圖Fig.2 Scatter diagram of relationship between dose of estradiol benzoate and amplitude, frequency and myoelectric activity index

圖3 苯甲酸雌二醇劑量與十二指腸肌電活動(dòng)指數(shù)函數(shù)示意圖Fig.3 Sketch map of function of dose of estradiol benzoate and myoelectric activity index

3 討 論

3.1 苯甲酸雌二醇對(duì)十二指腸肌電活動(dòng)的影響

雌激素是一類主要由雌性動(dòng)物卵巢和胎盤產(chǎn)生并分泌的類固醇激素，以雌二醇、雌三醇和雌酮為主，參與生殖系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等多個(gè)系統(tǒng)功能活動(dòng)的調(diào)控[1-3]。臨床資料以及流行病學(xué)研究顯示，女性在月經(jīng)前期、月經(jīng)期以及懷孕期均會(huì)出現(xiàn)效應(yīng)不一致的胃腸動(dòng)力改變，不僅會(huì)發(fā)生腹脹、便秘等胃腸動(dòng)力障礙[4]，也會(huì)發(fā)生腹痛、腹瀉等胃腸動(dòng)力亢進(jìn)[5,16]。進(jìn)入更年期的婦女同樣也會(huì)產(chǎn)生腹脹、便秘[17-18]或腹痛[19]等不一致的胃腸動(dòng)力變化。在體試驗(yàn)中，F(xiàn)isher等[20]給予成年負(fù)鼠17-β-雌二醇處理后發(fā)現(xiàn)負(fù)鼠的食管下括約肌對(duì)乙酰膽堿和胃泌素的反應(yīng)性降低；Cokun等[6]給予雄性大鼠長(zhǎng)期雌激素處理后觀察到大鼠的胃排空活動(dòng)會(huì)被雌激素顯著抑制，且抑制作用隨雌激素劑量的上升而增強(qiáng)；但Ryan和Bhojwani[7]運(yùn)用雌激素處理卵巢摘除雌性小鼠后卻發(fā)現(xiàn)小鼠的胃排空活動(dòng)以及結(jié)腸轉(zhuǎn)運(yùn)速度均會(huì)顯著加快。離體試驗(yàn)中，Pines等[8]采用雌二醇處理大鼠回腸后發(fā)現(xiàn)其收縮力會(huì)隨著雌二醇濃度的增加而逐漸減弱；Hogan等[21]給予人類結(jié)腸肌條17-β-雌二醇處理后觀察到結(jié)腸平滑肌收縮力在短時(shí)間內(nèi)被顯著抑制；然而田野等[22]用雌激素處理家兔十二指腸和空腸后觀察到它們的收縮力顯著增強(qiáng)；Feng等[10]同時(shí)使用催產(chǎn)素和雌激素處理大鼠結(jié)腸后也發(fā)現(xiàn)其收縮活動(dòng)顯著增強(qiáng)。本試驗(yàn)首先通過構(gòu)建卵巢摘除動(dòng)物模型，盡可能地降低了內(nèi)源性雌激素對(duì)十二指腸肌電活動(dòng)的影響。在給予各試驗(yàn)組家兔不同劑量的苯甲酸雌二醇后，發(fā)現(xiàn)十二指腸肌電活動(dòng)的振幅、頻率以及肌電活動(dòng)指數(shù)等指標(biāo)均會(huì)隨著雌二醇濃度由低到高的增加呈現(xiàn)出一種先升高后降低的變化趨勢(shì)，說明雌二醇對(duì)十二指腸肌電活動(dòng)是一種濃度依賴性雙重調(diào)節(jié)作用。對(duì)于雌性動(dòng)物而言，體內(nèi)雌激素水平會(huì)在月經(jīng)期、懷孕期等生殖周期為滿足其生理需要而出現(xiàn)明顯的上升，而在絕經(jīng)期由于卵巢功能的退化會(huì)出現(xiàn)明顯的下降，由于雌激素對(duì)胃腸運(yùn)動(dòng)的影響呈濃度依賴性雙重調(diào)節(jié)模式，因此在不同生理時(shí)期雌激素水平變化不同的情況下，會(huì)出現(xiàn)效應(yīng)不一致的胃腸動(dòng)力改變。而在實(shí)驗(yàn)室條件下，雌激素給藥濃度的不同會(huì)更為直接地引起雌激素調(diào)節(jié)胃腸運(yùn)動(dòng)作用的不同，因而也會(huì)引發(fā)雌激素調(diào)節(jié)胃腸運(yùn)動(dòng)生物學(xué)效應(yīng)的差異。因此，本試驗(yàn)從電生理學(xué)角度闡明了雌激素濃度與十二指腸運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，并在一定程度上解釋了產(chǎn)生上述雌激素調(diào)節(jié)胃腸運(yùn)動(dòng)效應(yīng)不一致的原因，這為進(jìn)一步研究雌激素調(diào)節(jié)胃腸運(yùn)動(dòng)的作用機(jī)制提供了一定的理論依據(jù)。

表2函數(shù)擬合精度分析結(jié)果

Table2Reslutsofprecisionanalysisoffunctionfitting

因變量參數(shù)Dependent variable parameter函數(shù)模型Function model決定系數(shù)(R2)Determination coefficientP值P value振幅Amplitudey=0.90+0.12×exp{-0.5 ×[(x - 0.100)/ 0.034]2}0.986 00.147 6頻率Frequencyy=20.25+3.30×exp{-0.5 × [(x - 0.099)/ 0.037]2}0.462 10.031 5肌電活動(dòng)指數(shù) Myoelectric activity indexy=1.50+3.73×exp{-0.5 × [(x - 0.098)/ 0.035]2}0.995 20.002 0

3.2 苯甲酸雌二醇對(duì)十二指腸肌電影響的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建

隨著互聯(lián)網(wǎng)通訊、計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展以及生物學(xué)研究與計(jì)算機(jī)科學(xué)的融合，數(shù)學(xué)方法在生物學(xué)研究領(lǐng)域中已發(fā)揮越來越重要的作用。不僅僅是經(jīng)典的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法，數(shù)學(xué)建模也成為數(shù)學(xué)方法在生物學(xué)研究中一項(xiàng)非常重要的應(yīng)用[23]。王顯金和陽(yáng)軍[24]采用聚類分析法成功構(gòu)建了DNA序列分類的數(shù)學(xué)模型，使DNA分類結(jié)果的精度大大提高；馬廷強(qiáng)[25]通過構(gòu)建腦卒中發(fā)病率與平均氣壓、平均氣溫以及平均濕度關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，闡明了環(huán)境因素與腦卒中發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系；張靜等[26]通過構(gòu)建艾滋病患者CD4與HIV濃度關(guān)系的數(shù)學(xué)模型為相關(guān)艾滋病療法的治療預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)提供了定量化的理論依據(jù)。本試驗(yàn)在進(jìn)行了振幅、頻率和肌電活動(dòng)指數(shù)的函數(shù)擬合精度分析后，根據(jù)高斯函數(shù)表達(dá)式構(gòu)建了苯甲酸雌二醇劑量與肌電活動(dòng)指數(shù)相互關(guān)系的函數(shù)：y=1.50+3.73×exp{-0.5×[(x-0.098)/0.035]2}。通過對(duì)該函數(shù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)苯甲酸雌二醇對(duì)十二指腸肌電活動(dòng)的影響范圍為1.50～5.23 mV·min-1，這表明雌激素對(duì)十二指腸肌電活動(dòng)的調(diào)節(jié)作用是在十二指腸本身具備一定水平的肌電活動(dòng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，即雌激素并不是十二指腸肌電活動(dòng)的直接調(diào)控者，它只在有限范圍內(nèi)間接調(diào)節(jié)十二指腸的肌電活動(dòng)。眾所周知，胃腸運(yùn)動(dòng)受到神經(jīng)系統(tǒng)與內(nèi)分泌系統(tǒng)的雙重調(diào)節(jié)，而神經(jīng)系統(tǒng)是其直接的調(diào)控者，由腸神經(jīng)系統(tǒng)、自主神經(jīng)系統(tǒng)以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)所組成的多層級(jí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)共同完成了對(duì)胃腸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)過程[27-28]。董偉等[29]，史雁暇等[30]運(yùn)用免疫組化SP法分別在雌性山羊的結(jié)狀神經(jīng)節(jié)和腹腔腸系膜前神經(jīng)節(jié)上發(fā)現(xiàn)雌激素受體的廣泛表達(dá)，雌激素受體的存在對(duì)于雌激素效應(yīng)的發(fā)揮具有十分重要的意義[31]，結(jié)合本試驗(yàn)的研究結(jié)果，提示雌激素對(duì)十二指腸肌電活動(dòng)的調(diào)節(jié)作用可能是通過與支配消化道功能活動(dòng)的神經(jīng)系統(tǒng)的交互作用這一間接途徑完成的。此外根據(jù)該函數(shù)參數(shù)的性質(zhì)，將肌電活動(dòng)指數(shù)隨雌二醇劑量增加而變化的趨勢(shì)以劑量分別為0.063、0.098、0.133 mg·kg-1為分界點(diǎn)，分為連續(xù)的指數(shù)型增加、對(duì)數(shù)型增加、指數(shù)型減小以及對(duì)數(shù)型減小4個(gè)區(qū)間段，這一結(jié)果進(jìn)一步說明了雌二醇對(duì)十二指腸肌電活動(dòng)是一種濃度依賴性雙重調(diào)節(jié)作用，并且確定了肌電活動(dòng)發(fā)生趨勢(shì)變化所對(duì)應(yīng)的雌激素拐點(diǎn)劑量。這些數(shù)據(jù)如果通過試驗(yàn)方法獲得不僅需要耗費(fèi)大量的試驗(yàn)動(dòng)物以及時(shí)間精力，而且會(huì)與真實(shí)值產(chǎn)生偏差。該數(shù)學(xué)模型不僅更為準(zhǔn)確地反映了苯甲酸雌二醇對(duì)十二指腸肌電活動(dòng)的作用規(guī)律，而且可以在不進(jìn)行試驗(yàn)的情況下針對(duì)某一特定注射劑量的苯甲酸雌二醇直接計(jì)算出相應(yīng)的肌電活動(dòng)指數(shù)，并由此評(píng)估該劑量的苯甲酸雌二醇對(duì)十二指腸平滑肌活動(dòng)的作用。本試驗(yàn)所構(gòu)建的函數(shù)模型不僅為相關(guān)方面的研究提供了雌激素與十二指腸肌電活動(dòng)的定量關(guān)系，極大程度地節(jié)省了試驗(yàn)時(shí)間及成本，而且為臨床上和生產(chǎn)實(shí)踐中對(duì)于雌激素類藥物的研發(fā)和使用提供了數(shù)據(jù)化理論基礎(chǔ)，對(duì)生物學(xué)研究以及生產(chǎn)應(yīng)用都具有重要意義。

4 結(jié) 論

苯甲酸雌二醇對(duì)卵巢摘除雌性家兔的十二指腸肌電活動(dòng)呈現(xiàn)明顯的濃度依賴性雙重調(diào)節(jié)作用規(guī)律，并且這種作用規(guī)律是在十二指腸本身具備一定水平的肌電活動(dòng)的基礎(chǔ)上完成的，即雌二醇對(duì)十二指腸肌電活動(dòng)的調(diào)節(jié)是一種間接作用。此外隨雌二醇濃度的增加，十二指腸的肌電活動(dòng)會(huì)依次表現(xiàn)指數(shù)型增加、對(duì)數(shù)型增加、指數(shù)型減小以及對(duì)數(shù)型減小的變化趨勢(shì)。本試驗(yàn)的研究結(jié)果闡明了雌激素調(diào)節(jié)十二指腸肌電活動(dòng)的定量化作用規(guī)律，為進(jìn)一步研究雌激素在體內(nèi)調(diào)節(jié)十二指腸運(yùn)動(dòng)的作用機(jī)制以及雌激素類藥物的研發(fā)和應(yīng)用均提供了一定理論依據(jù)和參考。

致謝：特別感謝西北農(nóng)林科技大學(xué)理學(xué)院鄭立飛老師在我完成本論文數(shù)學(xué)模型構(gòu)建部分時(shí)給予我的悉心指導(dǎo)，使我能順利地完成該論文，在此謹(jǐn)向鄭立飛老師致以誠(chéng)摯的感謝和崇高的敬意。