張卓儒 張敏 李聰聰 姜一弘 劉玉輝 暢通 王小成 周小燕

1延安大學(xué)醫(yī)學(xué)院（延安 716000）

2空軍軍醫(yī)大學(xué)航空航天醫(yī)學(xué)系航空航天臨床醫(yī)學(xué)中心，教育部航空航天醫(yī)學(xué)重點實驗室（西安 710032）

3空軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院空勤科（西安 710032）

運動病是機(jī)體受不適宜的運動環(huán)境或環(huán)境中不習(xí)慣因素的刺激造成的惡心、嘔吐和頭暈等前庭自主神經(jīng)反應(yīng)癥候群。在日常生活中，運動病會影響人們正常的工作作業(yè)和出行體驗。在航空航天作業(yè)中，運動病會影響飛行人員的作業(yè)效能甚至導(dǎo)致空中失能，危及飛行安全，部分飛行人員因運動病而停飛造成優(yōu)質(zhì)戰(zhàn)斗資源的浪費[1-4]。

前庭適應(yīng)通過反復(fù)刺激前庭器官降低敏感性，提高適應(yīng)性，降低運動病的發(fā)生率，對運動病的發(fā)生起到良好的預(yù)防作用，對于日常生活和工作以及軍事作業(yè)和戰(zhàn)斗均有重要意義。但是，前庭適應(yīng)作為防治運動病的重要手段，其效果會受到運動刺激的頻率、持續(xù)時間、刺激強(qiáng)度和類型的影響[2,5,6]。

使用合適的運動病及前庭適應(yīng)動物模型開展相關(guān)研究，是推動運動病及前庭適應(yīng)研究的重要方法。本研究旨在給予大鼠不同模式和強(qiáng)度的旋轉(zhuǎn)運動刺激，建立運動病大鼠動物模型，通過重復(fù)給予不同模式的旋轉(zhuǎn)運動刺激建立前庭適應(yīng)動物模型，為探究運動病及前庭適應(yīng)的發(fā)生機(jī)制及治療措施提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實驗動物

72只6-8周雄性SD大鼠，體重300±50g，購買于空軍軍醫(yī)大學(xué)動物實驗中心。飼養(yǎng)期間給予嚙齒類動物標(biāo)準(zhǔn)顆粒飼料，自由飲食和飲水，12小時的明暗交替光照，室溫22-26℃，適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后進(jìn)行實驗。所有操作均符合空軍軍醫(yī)大學(xué)實驗動物福利倫理審查委員會倫理學(xué)要求。

1.1.2 主要設(shè)備與試劑

1.1.2.1 0.15%糖精水：衛(wèi)星牌食用糖精（安徽喜嚼樂電子商務(wù)有限公司，含有糖精鈉99%）和蒸餾水配制。

1.1.2.2 旋轉(zhuǎn)刺激裝置：由人體前庭功能轉(zhuǎn)椅（上海繼德教學(xué)實驗器械廠）改裝而成，其旋轉(zhuǎn)角加速度、加速度以及刺激運行時間均可由程序控制。改裝后的旋轉(zhuǎn)刺激裝置旋轉(zhuǎn)半徑為60cm，其中鋼制旋轉(zhuǎn)臂30cm，固定塑料籠的軟繩30cm。塑料籠除可繞垂直軸旋轉(zhuǎn)外，加速和減速時還可沿著軟繩的方向擺動，大鼠可在籠內(nèi)各個隔間自由活動。

1.2 方法

1.2.1 動物分組

運動病動物模型實驗分組：72只SD大鼠隨機(jī)分為12組，分別為2個對照組和10個不同旋轉(zhuǎn)刺激強(qiáng)度、不同旋轉(zhuǎn)刺激時間實驗組：180°/s旋轉(zhuǎn)刺激15min組、20min組、25min組、30min組和35min組；240°/s旋轉(zhuǎn)刺激15min組、20min組、25min組、30min組和35min組。每組6只大鼠。

前庭適應(yīng)動物模型實驗分組：18只暈反應(yīng)指數(shù)＞10分的大鼠隨機(jī)分為3組，分別為每天連續(xù)旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練組、間隔1天旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練組和間隔2天旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練組，每組6只大鼠。

1.2.2 旋轉(zhuǎn)刺激方法

運動病動物模型刺激方式：將大鼠放入塑料籠內(nèi)的各個隔間中，將鋼制旋轉(zhuǎn)臂穩(wěn)妥固定在轉(zhuǎn)椅上。旋轉(zhuǎn)刺激時首先將轉(zhuǎn)椅向左進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從靜止開始以 10°/s2的加速度加速，達(dá)到峰速 180°/s或240°/s后勻速旋轉(zhuǎn)5min，再以 10°/s2的加速度減速至0。之后以相同的旋轉(zhuǎn)速度模式向右旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行交替加減速及勻速旋轉(zhuǎn)，各實驗組動物給予相應(yīng)時間的旋轉(zhuǎn)運動刺激。對照組不進(jìn)行旋轉(zhuǎn)刺激，其余條件與實驗組相同。

前庭適應(yīng)動物模型刺激方式：使用上述旋轉(zhuǎn)刺激方式對大鼠進(jìn)行240°/s旋轉(zhuǎn)刺激，每次交替旋轉(zhuǎn)運動刺激30min。每天連續(xù)旋轉(zhuǎn)刺激組連續(xù)每天給予一次旋轉(zhuǎn)運動刺激，間隔1d旋轉(zhuǎn)刺激組和間隔2天旋轉(zhuǎn)刺激組分別間隔1天和2天給予一次旋轉(zhuǎn)運動刺激。

1.2.3 0.15%糖精水飲用量的測量

運動病動物模型組：大鼠進(jìn)行適應(yīng)性喂養(yǎng)一周后，測量24小時的0.15%糖精水的飲用量，旋轉(zhuǎn)刺激后連續(xù)測量3個24小時的0.15%糖精水飲用量。

前庭適應(yīng)動物模型組：前庭適應(yīng)動物分別在旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練開始后的第1、3、7、14、21天測量旋轉(zhuǎn)刺激后24小時的0.15%糖精水飲用量，當(dāng)天未進(jìn)行旋轉(zhuǎn)刺激的測量最近前一次旋轉(zhuǎn)刺激后的糖精水飲用量，作為該實驗時間點的糖精水飲用量數(shù)值。

1.2.4 暈反應(yīng)指數(shù)

對大鼠旋轉(zhuǎn)刺激后出現(xiàn)的顫抖、立毛、排尿、排便進(jìn)行量化，各指標(biāo)分?jǐn)?shù)的總分即為暈反應(yīng)指數(shù)（表1）[7]。運動病動物模型實驗中，計算各組動物旋轉(zhuǎn)運動刺激后5分鐘內(nèi)的暈反應(yīng)指數(shù)，前庭適應(yīng)動物模型實驗中，計算各組動物旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練開始后的第1、3、7、14、21天旋轉(zhuǎn)運動刺激后5分鐘內(nèi)的暈反應(yīng)指數(shù)，當(dāng)天未進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運動刺激以最近前一次旋轉(zhuǎn)運動刺激后的暈反應(yīng)指數(shù)，作為該實驗時間點的暈反應(yīng)指數(shù)評分。

表1 暈反應(yīng)指數(shù)評分表Table 1 Motion Sickness Index

1.3 統(tǒng)計分析

大鼠對0.15%糖精水的飲用量和暈反應(yīng)指數(shù)以表示。旋轉(zhuǎn)刺激前后各組的糖精水飲用量和暈反應(yīng)指數(shù)比較用單因素方差分析，各實驗組間多重比較采用LSD檢驗，各實驗組和對照組間比較采用Dunnett-t檢驗，P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。使用SPSS Statistics 26軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，GraphPad Prism 8.0.2進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果

2.1 運動病大鼠動物模型實驗

2.1.1 0.15%糖精水飲用量

180°/s旋轉(zhuǎn)運動刺激30 min組（42.08±6.49）和35 min組（41.58±7.14）刺激后第1個24 h糖精水飲用量（圖1）較刺激前（52.00±7.57、52.67±13.15）下降較明顯（P＜0.05），15 min組、20 min組和25 min組旋轉(zhuǎn)刺激后第1個24小時糖精水飲用量與旋轉(zhuǎn)運動刺激前相比，無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。各組刺激后第2個24小時糖精水飲用量較前一天變化不明顯。25 min組和35 min組的第3個24小時糖精水飲用量恢復(fù)到刺激前水平（P＞0.05），30 min組（30.30±13.36）第3個24小時糖精水飲用量與旋轉(zhuǎn)刺激前相比仍有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。對照組在各個時間段糖精水飲用量無顯著變化（P＞0.05）。

圖1 180°/s旋轉(zhuǎn)運動刺激前后大鼠24小時0.15%糖精水飲用量（ml，n=6）Fig.1 The changes of rat’s consumption of saccharin solution before and after 180°/s rotatory stimulation(ml,n=6)

240°/s旋轉(zhuǎn)運動刺激15 min后糖精水飲用量（圖2）與刺激前相比無明顯差異（P＞0.05）。20 min組第1個24小時糖精水飲用量與刺激前相比無明顯差異，第2個24小時糖精水飲用量（53.88±20.18）比刺激前（84.29±22.06）明顯降低（P＜0.05），第3個24小時的糖精水飲用量與刺激前相比無明顯差異（P＞0.05）。25min、30min和35min組刺激后第1個24h糖精水飲用量比刺激前明顯降低（P＜0.05）；25min組第2個24小時糖精水飲用量（38.30±6.23）比刺激前（73.30±9.44）降低（P＜0.05），第3個24小時糖精水飲用量（48.10±6.23）與刺激前相比仍顯著降低（P＜0.05）。30min組的3個24小時的糖精水飲用量呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢（P＜0.05）。35min組第2、3個24小時糖精水飲用量（34.88±6.49、30.30±6.49）與刺激前（62.50±9.42）相比仍明顯降低（P＜0.05），第3個24小時的糖精水飲用量與刺激前相比無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

圖2 240°/s旋轉(zhuǎn)運動刺激前后大鼠的0.15%糖精水飲用量（ml，n=6）Fig.2 The changes of rat’s consumption of saccharin solution before and after 180°/s rotatory stimulation(ml,n=6)

2.1.2 暈反應(yīng)指數(shù)

180°/s旋轉(zhuǎn)運動刺激后暈反應(yīng)指數(shù)（圖3）與刺激時間呈正相關(guān)，旋轉(zhuǎn)運動刺激時間越長，暈反應(yīng)指數(shù)越高。240°/s旋轉(zhuǎn)運動刺激方式的暈反應(yīng)指數(shù)（圖4）在25min組、30min組和35min組明顯高于其他實驗組，其中25min組（10.62±3.14）最高。

圖3 180°/s旋轉(zhuǎn)刺激后大鼠暈反應(yīng)指數(shù)評分（n=6）Fig.3 Evaluation of motion sickness index in rats after 180°/s rotatory stimulation(n=6)

圖4 240°/s旋轉(zhuǎn)刺激后大鼠暈反應(yīng)指數(shù)評分（n=6）Fig.4 Evaluation of motion sickness index in rats after 240°/s rotatory stimulation(n=6)

2.2 前庭適應(yīng)大鼠動物模型實驗

2.2.1 0.15%糖精水飲用量測量結(jié)果

通信公司具有龐大的人力資源管理系統(tǒng)，在實際的管理過程中，依然存在一定的問題。其中，人力資源管理理念滯后就是存在的問題之一。管理理念滯后的原因主要在于管理方式選擇不當(dāng)。目前，部分通信公司還采用職能制的管理方式，這種管理方式不利于大型的人力資源管理，隨著通信行業(yè)的飛速發(fā)展，顯然不適用于通信公司。還有部分通信公司采用分割制管理方式，其不利于企業(yè)管理者與員工很好的溝通，進(jìn)而對于公司的發(fā)展會產(chǎn)生限制?？傊?，無論是哪種管理方式，都難以促使人力資源發(fā)揮應(yīng)有的作用[1]。

每天旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練組的大鼠糖精水飲用量（圖5）在訓(xùn)練的前3天呈現(xiàn)不斷下降的趨勢（P＜0.05），第7、14天的飲用量（47.08±10.69、61.75±15.34）逐漸增加但仍明顯低于訓(xùn)練前的飲用量（75.90±9.04）（P＜0.05），第21天的飲用量（72.82±12.40）幾乎恢復(fù)至訓(xùn)練前水平（P＞0.05）。間隔1天旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練組的大鼠在進(jìn)行訓(xùn)練的第1天和第3天（48.68±5.97、46.02±9.14）糖精水飲用量比訓(xùn)練前（76.02±17.64）顯著降低（P＜0.05），訓(xùn)練第7天糖精水飲用量有所恢復(fù)（P＞0.05），第14天糖精水飲用量（58.42±16.80）與訓(xùn)練前相比有所降低（P＜0.05），訓(xùn)練第21天糖精水飲用量與訓(xùn)練前相比無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。間隔2天旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練組進(jìn)行訓(xùn)練的第1天糖精水的飲用量（59.93±15.23）比訓(xùn)練前（82.25±17.50）顯著降低（P＜0.05），第3、7、14天飲用量與訓(xùn)練前相比無明顯差異（P＞0.05），第21天飲用量（65.03±16.07）與訓(xùn)練前相比有所降低（P＜0.05）。

圖5 旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練大鼠的0.15%糖精水的飲用量（n=6）Fig.5 The drinking amount of 0.15% saccharin water in the rats of each rotatory stimulation group(n=6)

2.2.2 暈反應(yīng)指數(shù)評分

連續(xù)每天旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練組的大鼠暈反應(yīng)指數(shù)（圖6）在訓(xùn)練第1天（12.37±2.04）較高，第3、7、14、21天比第1天明顯下降（P＜0.05），第21天暈反應(yīng)指數(shù)（3.63±2.01）低于訓(xùn)練的第14天（P＜0.05），與未進(jìn)行旋轉(zhuǎn)刺激時的暈反應(yīng)指數(shù)差別不大（P＞0.05）。間隔1天旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練組的暈反應(yīng)指數(shù)在訓(xùn)練的第3、7天與第1天（12.30±1.18）相比無明顯差異（P＞0.05），訓(xùn)練第 14天暈反應(yīng)指數(shù)（8.42±1.89）與訓(xùn)練第1天相比明顯下降（P＜0.05），第21天（9.17±2.45）與訓(xùn)練第 1天無明顯差異（P＞0.05），與未進(jìn)行訓(xùn)練時差異明顯（P＜0.05）。間隔2天旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練組大鼠暈反應(yīng)指數(shù)始終保持在較高水平，訓(xùn)練后各時間點暈反應(yīng)指數(shù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

圖6 旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練前后大鼠的暈反應(yīng)指數(shù)評分（n=6）Fig.6 Motion sickness index score of rats before and after rotatory training(n=6)

3 討論

建立穩(wěn)定、可靠、簡便的貼近病理生理學(xué)機(jī)制的運動病動物模型有助于更深入地研究和闡明運動病的發(fā)病機(jī)制。目前，運動病動物模型的建立一般采用不同運動模式的旋轉(zhuǎn)刺激裝置對實驗動物進(jìn)行刺激從而誘發(fā)動物發(fā)生運動病反應(yīng)。目前常用的實驗動物品種有大鼠、小鼠、豚鼠、犬、臭鼩鼱、貓、豬等，其中尤以大鼠應(yīng)用最為廣泛，因為大鼠相對于小鼠較易進(jìn)行實驗操作，而與貓、犬和臭鼩鼱等相比價格更低廉，飼養(yǎng)方便，標(biāo)準(zhǔn)化程度和質(zhì)量控制較好[8,9]。

條件性厭食癥（Conditioned taste aversion，CTA）是指動物受到旋轉(zhuǎn)刺激后表現(xiàn)出對帶有顏色、氣味和味道的液體和固體食物的攝入量的減少，可通過0.15%糖精水飲用量的減少程度來判斷CTA的嚴(yán)重程度，進(jìn)而對大鼠運動病的嚴(yán)重程度進(jìn)行評估[8-11]。將大鼠在旋轉(zhuǎn)刺激后產(chǎn)生的顫抖、立毛、排尿和排便等指標(biāo)進(jìn)行量化，記錄各指標(biāo)總分為暈反應(yīng)指數(shù)，也可客觀反應(yīng)大鼠前庭敏感程度，判斷大鼠運動病的嚴(yán)重程度[7]。本實驗將大鼠旋轉(zhuǎn)運動刺激后產(chǎn)生的條件性厭食癥和暈反應(yīng)指數(shù)結(jié)合，能夠更加全面客觀地對大鼠是否發(fā)生運動病及嚴(yán)重程度進(jìn)行評價，從而得到更加穩(wěn)定的運動病和前庭適應(yīng)動物模型。

180°/s旋轉(zhuǎn)運動刺激15min、20min和25min組的大鼠糖精水飲用量未出現(xiàn)明顯下降，30min和35min組的大鼠在旋轉(zhuǎn)運動刺激后的第1個24小時糖精水飲用量明顯下降?？梢?，在180°/s的旋轉(zhuǎn)運動刺激方式下，時間越長，大鼠旋轉(zhuǎn)運動刺激后的糖精水量下降越明顯。180°旋轉(zhuǎn)運動刺激組的大鼠暈反應(yīng)指數(shù)隨著旋轉(zhuǎn)刺激時間的不斷延長而逐漸升高。本實驗旋轉(zhuǎn)運動刺激最長時間為35min，雖然旋轉(zhuǎn)運動刺激30min大鼠糖精水飲用量已明顯下降，但暈反應(yīng)指數(shù)最高值為旋轉(zhuǎn)運動刺激35 min。因此，在相同的刺激方式下旋轉(zhuǎn)時間越長越容易誘導(dǎo)運動病，誘發(fā)的運動病反應(yīng)越嚴(yán)重。

每天旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練組大鼠糖精水飲用量在旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練的前3天不斷下降，在訓(xùn)練的第7、14天和21天逐漸升高，呈現(xiàn)先下降再上升的趨勢。暈反應(yīng)指數(shù)隨著訓(xùn)練時間的延長先升高再逐漸降低至未訓(xùn)練水平?？梢?，大鼠前庭敏感性逐漸降低，產(chǎn)生前庭適應(yīng)。間隔1天和間隔2天旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練組的大鼠在訓(xùn)練的第1天糖精水飲用量明顯下降，在之后的訓(xùn)練過程中，糖精水飲用量沒有明顯的恢復(fù)趨勢，與旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練前比較仍較低，暈反應(yīng)指數(shù)分?jǐn)?shù)隨著旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練時間的延長未發(fā)生明顯變化，表明大鼠前庭敏感性變化不及連續(xù)每天旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練組。理論上大鼠在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)刺激的過程中對0.15%糖精水飲用量減少量越小，該大鼠的前庭適應(yīng)訓(xùn)練效果越好[12]。因此，每天旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練組大鼠連續(xù)旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練21天的前庭適應(yīng)效果更好。

該動物模型使用條件性厭食癥和暈反應(yīng)指數(shù)作為判斷指征，更加全面客觀地對大鼠是否發(fā)生運動病及嚴(yán)重程度進(jìn)行評價，研究結(jié)果會更加準(zhǔn)確、更有說服力。建立運動病動物模型的研究顯示240°/s旋轉(zhuǎn)運動刺激25 min即可成功誘導(dǎo)大鼠產(chǎn)生運動病，此建模方法操作簡單、建模時間短、成功率高。在建立前庭適應(yīng)動物模型時，通過比較每天連續(xù)旋轉(zhuǎn)刺激組與間隔1天旋轉(zhuǎn)刺激組、間隔2天旋轉(zhuǎn)刺激組的不同訓(xùn)練模式的訓(xùn)練效果，建立了更加簡便、更加穩(wěn)定可靠的前庭適應(yīng)動物模型，為今后開展前庭疾病研究及相關(guān)治療藥物研發(fā)提供可靠的實驗動物建模方法，在運動病發(fā)病機(jī)制探索、疾病嚴(yán)重程度客觀評價、抗運動病藥物研發(fā)、前庭康復(fù)生理基礎(chǔ)探究等領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。

本研究運用條件性厭食癥和暈反應(yīng)指數(shù)對旋轉(zhuǎn)刺激后各組大鼠進(jìn)行評價，從而判斷其是否產(chǎn)生運動病和前庭適應(yīng)，但缺乏與運動病反應(yīng)評價密切相關(guān)的視電、胃電等客觀指標(biāo)觀察。期待對運動病及前庭適應(yīng)相關(guān)動物模型研究的不斷深入，為后續(xù)研究提供更接近臨床的動物模型。

4 結(jié)論

本實驗探討了運動病及前庭適應(yīng)大鼠模型的構(gòu)建，結(jié)果表明，240°/s旋轉(zhuǎn)運動刺激25 min可成功誘導(dǎo)大鼠發(fā)生運動病，連續(xù)進(jìn)行21天240°/s旋轉(zhuǎn)刺激30 min可成功使大鼠產(chǎn)生前庭適應(yīng)。該模型制作易操作、重復(fù)性好、操作周期短，是一種簡單可靠的構(gòu)建大鼠運動病及前庭適應(yīng)的方法，為探究運動病及前庭適應(yīng)的發(fā)病機(jī)制和適應(yīng)機(jī)制提供簡便、穩(wěn)定的動物模型。