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動物行為學的研究范文1
關鍵詞人參皂苷Rb2; 藥代動力學; 代謝產物; 液相色譜四極桿飛行時間質譜
1引 言
人參皂苷Rb2為人參(Panax ginseng C. A. Mey.)的主要活性成分之一, 含量約為6.7 mg/g[1]。研究表明, 人參皂苷Rb2能抑制地塞米松引起的細胞凋亡作用[2], 對于小鼠在輻照誘導的造血系統損傷具有保護作用[3]。人參皂苷Rb2能夠降低在高膽固醇或脂肪酸培養下的3T3L1脂肪細胞的膽固醇和三酰甘油的含量[4]。另外, 人參皂苷Rb2對物質代謝亦有一定的影響, 能夠通過AMPK介導抑制糖原異生作用[5]; 能明顯增加大鼠骨髓細胞DNA、蛋白質的合成, 促進血清蛋白質合成等活性[6~10]。人參皂苷在胃腸道中和酸性條件下會產生多種代謝和轉化產物, 包括人參皂苷Rg3和CK等具有活性的化合物[11~13]。因此人參皂苷的藥代動力學、生物和化學轉化產物研究也一直備受關注, 對于揭示人參皂苷的藥理作用和物質基礎有重要意義, 并且直接影響人參的開發應用。Karikura等[14,15]對于人參皂苷Rb2在大鼠大腸和胃中的代謝情況進行了研究, 鑒定了氧化和去糖基化代謝產物。有文獻針對口服后復方中人參皂苷Rb1、柚皮苷和人參皂苷Rb2進行了藥代動力學研究[16]。但對于人參皂苷Rb2單體的大鼠體內代謝動力學和代謝產物未見報道。為了獲得人參皂苷Rb2在生物體內藥代動力學參數, 更好地理解其在生物體內的生物轉化和排泄途徑, 本研究將利用RRLCQTOF MS聯用技術對大鼠靜脈注射和口服人參皂苷Rb2后的血漿、尿液、糞便進行檢測, 計算靜脈注射后相關的藥代動力學參數并分析鑒定其代謝產物。為深入研究開發人參皂苷Rb2提供理論基礎, 對進一步闡明人參皂苷Rb2的生物活性提供依據。
2實驗部分
2.1儀器與試劑
6520RRLCQTOF質譜儀(美國安捷倫公司); 5804R臺式高速大容量冷凍離心機(德國Eppendorf公司); ULT13863V41超低溫冰箱(美國Thermo公司); 超純水機(美國Millipore公司)。人參皂苷Rb2, Rf, F2, CK固體對照品(吉林大學, 純度95%); 甲醇、乙腈和甲酸(色譜純, 美國TEDIA公司); Wistar大鼠(體重(200 ± 10)g, 雄性, 購自吉林大學)。
2.2實驗條件
2.2.1色譜條件Agilent SBC18色譜柱(100 mm× 3.0 mm, 1.8 μm, 600 bar), 柱溫25℃; 采用二元線性梯度洗脫: 流動相A為0.1%甲酸溶液, B為乙腈。梯度洗脫: 0~13 min, 25%~46% B; 13~19 min, 46%~50% B; 19~22 min, 50%~90% B; 22~25 min, 90% B。進樣量為5 μL。
2.2.2質譜條件采用電噴霧負離子模式; 質量掃描范圍m/z 100~2200; 干燥氣流速(N2)為8.0 L/min; 干燥氣溫度為350℃; 霧化氣壓力為255 kPa; 碰撞電壓為3500 V, 裂解電壓為175 V, 錐孔電壓65 V。實驗數據采用安捷倫Masshunter軟件(B.03.01版本)進行分析。
2.3樣品的配制及樣品處理
以甲醇為溶劑將Rb2和Rf(內標)標準品分別配制為100和10 μg/mL的對照品母液。4℃冷藏備用, 實驗時用甲醇稀釋。將不同濃度的Rb2對照品母液和Rf工作液各100 μL, 加入100 μL 空白大鼠血漿中混勻, 再加入200 μL甲醇, 渦旋1 min沉淀血漿中蛋白, 離心5 min, 取上清放入另一試管中, 最終配制成相當于Rb2濃度為0.08, 0.1, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0和1.3 μg/mL的血漿標準液。
2.4驗方法
選取6只大鼠分別用于Rb2靜脈注射給藥, 給藥方式為尾靜脈注射, 給藥劑量為2mg/kg。分別于給藥前(0時)和給藥后2, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 60和90 min和2, 4, 6, 8, 12及24 h目內眥取血, 每個時間點取血0.5 mL, 血液冷卻后3000 r/min離心10 min, 取上清血漿100 μL, 測定前加入100 μL Rf內標液和300 μL甲醇, 渦旋30 s, 靜置5 min, 離心10 min。取上清液, 裝瓶, 待測。
選取6只大鼠, 隨機分為Rb2靜脈注射組和口服組, 每組3只, 靜脈注射劑量為2 mg/kg, 口服劑量為50 mg/kg, 制備方法同上。以上動物給藥后均放入代謝籠中收集尿液(0~24 h)和糞便(0~24 h), 尿液樣本收集后, 經氮氣吹干濃縮, 水飽和正丁醇萃取, 萃取液再用氮氣吹干, 經過80%甲醇提取后, 用0.45 μm微孔濾膜過濾, 最后用80%甲醇定容至1 mL, 待測; 糞便樣本收集后進行研磨粉碎, 加入50 mL水溶解, 再用100 mL水飽和正丁醇分3次萃取, 萃取液放置蒸發皿中, 置水浴鍋上蒸干, 然后用80%甲醇溶解并定容至1 mL, 待測。
3Y果與討論
3.1RRLCQTOFMS和MS/MS方法的優化
利用人參皂苷Rb2進行RRLCQTOFMS和MS/MS的檢測方法優化。Rb2是二醇型人參皂苷(圖1), 在苷元的C3位和C20位分別為葡萄糖葡萄糖和葡萄糖阿拉伯糖取代。分別在RRLCQTOFMS正離子和負離子模式下進行測定。測定的準分子離子和碎片離子的誤差小于10 ppm(圖2A), 在下文中討論的離子的m/z數值均用整數表示。在0.1%甲酸水溶液作為流動相的條件下, Rb2在負離子模式下分別給出[M-H]
3.2方法學考察
3.2.1專屬性通過比較空白與加入Rb2和內標的血漿樣本的LCMS色譜考察本實驗的專屬性。人參皂苷Rb2和內標Rf的選擇性良好, 生物基質的干擾較小, Rb2和內標Rf的保留時間分別為10.08 min和10.57 min。
3.2.2線性關系用Rb2/內標Rf的峰面積比值(Y)與Rb2含量(X)進行最小二乘線性回歸, 得到標準曲線回歸方程為Y=3.5174X+0.117, R2=0.9937。結果顯示在0.10~1.26 μg/mL的濃度范圍內線性關系良好, 檢出限(S/N=3)和定量限(S/N=10)分別為0.08和0.10 μg/mL。
3.2.3精密度與準確度采用高、中、低3個濃度的Rb2血漿QC樣本, 每個濃度進行6個樣本分析, 連續測定3天。計算日內和日間精密度和準確度。日內和日間精密度的相對標準偏差別(RSD)均小于5%, 表明本方法的精密度和準確度良好。
3.2.4提取回收率分別取Rb2高、中、低3個濃度的QC樣本, 將空白血漿中先加入Rb2, 處理后計算所測得峰面積, 與空白血漿處理后加入相同量Rb2所測得峰面積比值的百分率進行比較, 考察樣品的提取回收率。結果表明, Rb2提取回收率范圍為92.6%~93.4%, RSD小于15%。
4結 論
本研究建立了人參皂苷Rb2的RRLCQTOFMS 和MS/MS藥代動力學和代謝產物研究方法。藥代動力學研究表明人參皂苷Rb2體內分布代謝符合二室模型, 血藥濃度半衰期的α相(t1/2α)和β相(t1/2β)分別為(23.576±1.103)min和(1306.545±147.226)min, 在體內有較高的血漿蛋白結合率。α相分布較快, 而β相的消除較緩慢。運用優化后的RRLCQTOFMS/MS方法, 對靜脈注射和口服后人參皂苷Rb2的代謝產物進行了系統研究。結果表明, 去糖基化是人參皂苷Rb2在大鼠體內主要的代謝方式。鑒定了代謝產物M6、M2(CY)、F2和CK, 總結了大鼠在靜脈注射和口服給藥后Rb2尿液和糞便的代謝路徑, 分別為Rb2M6M2和Rb2M6M2(CY)/F2CK代謝途徑。人參皂苷Rb2的藥代動力學研究和體內代謝轉化研究結果為更好地理解和開發人參皂苷Rb2的應用價值提供了理論基礎。
動物行為學的研究范文2
1 神經行為學在藥理評價中的應用
1.1 抗腦卒中藥物的評價
一般用運動行為實驗對腦栓塞動物模型(如大鼠)進行卒中后運動和協調能力的評價,從而判定藥物是否對腦卒中后神經損傷恢復有效。運動整合及協調能力實驗主要包括:平衡木實驗、轉棒實驗、肌力實驗、網屏實驗、肢體對稱實驗、肢體放置實驗、前肢放置檢測、平行杠實驗、爬繩實驗、爬梯實驗、前爪伸屈實驗、步態分析實驗等。然而,大腦尾狀核、皮層和紋狀區對運動 - 感覺信息的處理和整合起一定作用,這些區域在大腦中動脈梗死后很容易受損,并累及周圍區域如肢體的皮層、額葉和顳葉。因此,目前認為缺血損傷后動物模型的神經行為學評價除了評估一般感覺運動功能,還應該將認知實驗加入評估中。有證據表明,卒中后認知缺陷可持續超過一般的感覺運動缺陷。認知實驗主要包括 Morris 水迷宮、放射狀迷宮和 T 迷宮。
腦卒中動物模型在不同時期的行為學表現不同,因此行為學評價抗腦卒中藥物,相關行為學指標表現出的敏感性,同時也存在著廣泛的偏差,組織學檢查結果和行為學實驗相關,另一些則無關或相反。因此,當前的評價方法尚不能全面的反映腦卒中的生理病理狀態,這就需要對模型生理病理指標與行為學指標相關性進行研究,綜合多種方法進行評估,尋找最敏感穩定的行為學指標。
1.2 抗精神病藥物的評價
焦慮模型主要分為 2 類:非條件反射模型和條件反射模型。其中比較經典的研究方法基于動物有畏懼空曠場地的天性和其活動具有趨避性而建立的曠場實驗、避暗實驗、高架十字迷宮和 Vogels 飲水沖突模型。
目前抑郁癥行為學評價方法主要包括強迫游泳實驗、懸尾實驗、空場實驗、獲得性無助實驗、新奇抑制攝食實驗、糖水偏愛實驗、間斷性行為實驗、睡眠干擾實驗等。其中,動物強迫性游泳和懸尾測試是評價抗抑郁藥作用最常用的方法,因其快速、方便、對多種抗抑郁藥物有效,被廣為接受和應用。然而,也有學者認為動物漂浮既可以是抑郁的表現,也可以是一種適應機制,動物以此節約能量,漂浮更長的時間,以維持更長的存活時間。
由于應激是導致焦慮和抑郁發生的重要原因之一,應激對心理情感、認知功能及反應判斷能力等行為活動均產生影響,研究應激致動物行為方法主要有社會交互實驗,動物可出現社會逃避及興趣缺失的抑郁樣行為,此外還有動物束縛實驗、糖水偏愛實驗、條件性防御掩埋實驗、聽覺驚跳實驗等。
1.3 抗衰老藥物的評價
神經退行性病變是由于神經元進行性變性死亡導致的以中樞神經系統損害為主的神經系統疾病,與年齡相關的大腦退行性變化是大腦中樞神經系統在生長、發育、成熟之后走向衰老過程中而表現的生物老化的正常生理現象。其最突出的臨床表現是記憶和學習能力下降,因此抗衰老藥物行為學評價主要考察對學習記憶障礙的作用。主要研究方法包括空間記憶和非空間記憶,在空間學習記憶中,采用 Morris 水迷宮、八臂迷宮、T 型迷宮、輻射式迷宮等方法。近年來新的認知方法出現,可以對空間學習記憶和非空間學習記憶進行測試,如物體認知測試系統,包含新物體的識別、新物置識別以及情景記憶和時序記憶。其中新物體的識別、情景記憶和時序記憶屬于空間記憶;新物置識別屬于非空間記憶。在條件反射方法中,非條件刺激可以是懲罰性的也可以是獎勵性的。使用懲罰性條件刺激的行為檢測方法如穿梭、跳臺、避暗等已被廣泛應用于學習記憶和鞏固相關行為研究。但這些方法檢測的學習記憶能力大多是基于對環境刺激的被動反應,而且需要給予懲罰性 / 傷害性刺激使動物完成學習記憶,對動物的生理及心理影響較大,同時影響神經遞質的釋放。而利用獎勵物質的獎賞效應,大腦會向負責決策的區域發送獎賞信號,形成好的記憶。獎賞效應能使機體的認知能力進一步提升,形成良性循環,易化條件反射的形成。
1.4 其他藥物的評價
神經行為學方法除了主要用于以上藥物的評價,還用于抗疲勞藥物、促進睡眠藥物以及鎮痛藥物的評價中,抗疲勞藥物大多具有興奮中樞神經系統的作用,行為學檢測主要采用游泳實驗、轉棒實驗。促進睡眠藥物主要采用閾下催眠實驗。鎮痛藥物根據作用部位不同可分為中樞鎮痛藥和外周鎮痛藥,用于評價外周藥物鎮痛作用的方法主要有小鼠醋酸扭體實驗;評價中樞鎮痛藥物的方法熱板法、熱輻射甩尾實驗以及福爾馬林測痛實驗,目前新的研究方法有步態行為測試,通過研究動物運動的步態及足底壓力評價藥物的治療作用。
2 神經行為學在藥物安全性評價的應用
2.1 在一般毒性評價中的應用
神經行為學實驗可以發現一些神經毒性的相關終點,長期毒性實驗中增加對特異性終點的評價,可以提高實驗動物的利用率,縮短危險評價所用的時間,并獲得額外的數據。如評價抗抑郁藥物的長期毒性實驗可增加對動物自主活性的觀察指標。而在一些不確定是否有神經毒性的創新藥物評價中,神經毒性篩查也可與長期毒性實驗相組合,篩查的目的在于確定是否需要進行附加的更加深入的神經毒理學實驗,如步態異常有助于毒性部位的確定,例如下運動神經元疾病可致跨越步態;剪形步態和僵硬步態說明上運動神經元損害;小腦功能不良可致共濟失調及步態蹣跚。關于神經系統的毒性特征,猶如靶器官毒性一樣,能隨染毒期限的長短表現不同。神經毒性作用的意義取決于它的可逆性,一般來說,不可逆作用較可逆作用嚴重,神經系統的區域對生理功能影響較其他系統更為重要。
2.2 在安全性藥理評價中的應用
由于毒物對神經系統的作用范圍很廣,一般采用功能組合實驗來評價藥物對神經系統的安全性。目前動物神經行為測試還沒有一套標準模式的神經行為功能測試組合,只是經濟合作與發展組織(OECD)在感覺、運動、認知等方面推薦了一些測試方法,綜合評價被測化學物質的神經行為毒性。國家食品藥品監督管理總局(CFDA)規定中樞神經系統藥物安全性評價可定性和定量評價給藥后動物的運動功能、行為改變、協調功能、感覺 / 運動反射和體溫的變化等,以確定藥物對中樞神經系統的影響。當核心組合實驗及文獻報道提示藥物存在潛在的與人體安全性有關的不良反應時,應進行追加和 /或補充的安全藥理學研究。追加的安全藥理實驗是除了核心組合實驗外,反映受試物對中樞神經系統、心血管系統和呼吸系統的深入研究。如追加的安全藥理學實驗對中樞神經系統的影響包括對行為、學習記憶、神經生化、視覺、聽覺和 / 或電生理等指標的檢測。
2.3 藥物依賴性的評價
幾乎所有的依賴性藥物,如阿片、酒精、可卡因、苯丙胺、尼古丁等都會使濫用成癮者戒斷后出現情緒問題,包括抑郁、焦慮、缺乏等,是藥物依賴患者急性或慢性戒斷期常見的特征,也是引起藥物依賴者對藥物產生心理依賴和復吸的重要原因。藥物依賴與沖動行為有著密切的聯系,藥物依賴能夠使沖動行為發生變化;同時可以誘導動機獎賞系統及學習記憶相關腦區內神經元結構發生可塑性改變,該變化在停藥后仍可長期存在。對于精神依賴性由于是機體對藥物內在的感知綜合體現,如動物心理滿足感、欣,同時,本身沖動性不同的個體對依賴藥物的易感性存在個體差異。實驗評價難度較大,目前評價方法主要結合抑郁、焦慮、學習記憶等神經行為學方法進行研究,其中應用較多的是操作式行為實驗方法,如獎賞實驗及采用自身給藥模擬人的覓藥行為和藥物辨別行為,因該方法需要儀器設備復雜,實驗周期較長。目前廣泛用于藥物精神依賴的評價方法是條件位置偏愛實驗,該方法經濟簡便。
2.4 在發育神經毒性評價中的應用
發育神經毒性(DONT)評價是藥物臨床前安全性評價的重要組成部分,是指個體在發育過程中暴露于某些神經毒性物質后引起的神經系統結構和功能的異常改變,進而引起個體的感覺、運動及各種認知功能改變,表現為個體發育產生某些缺陷。常見的有行為改變、智力低下、精神失常、孤僻癥等。神經毒性藥物評價通常與生殖發育毒性研究相結合,以母體染毒對仔代或在仔代實驗中進行神經行為學測試。目前常用的研究動物為大鼠。但是,非人靈長類因與人的行為活動最為相似,是研究發育神經毒性最適合的動物。非人靈長類神經行為學的測試方法包括學習能力、記憶能力、計劃控制行為、情緒行為能力、信息處理能力、社會行為、感知功能、視動協調能力以及視覺空間定位能力等測試。其中使用照片、幻燈片、計算機化圖象及視頻學習行為被越來越多地用在非人靈長類動物發育研究中。然而,由于這些介質都被設計來模擬自然色彩,鑒于人類與非靈長類動物不同物種之間和內部存在的色彩感覺的差異,有必要考慮識別這些介質的適用性變化,使用的攝影和錄像的刺激應該在復制自然的顏色接近該物種的視覺感官。研究藥物對靈長類動物的發育毒性行為變化可以為人類精神發育病理學提供獨特的見解。
動物行為學的研究范文3
【關鍵詞】針刺治療;抑郁癥;疾病模型;大鼠;行為學;5-HT;NE
Effects of acupuncture on serotonin and norepinephrine in hippocampus of depressed model rats 【Abstract】Objective To observe how acupuncture affects the mechanism of depression model rats.Methods Using Open-Field method to randomly select 40 adult SD male rats into normal control, model group, drug treatment and acupuncture treatment group, 10 rats per group. Separation, long term unpredictability, medium stimulation techniques were applied to modify rats behavior. Then using Open-Field method to reflect changes in depressed model rats behavior between groups treated with acupuncture and control. And the concentration of monoamine neurotransmitters and their metabolites in hippocampus of rat brain were determined by HPLC-ECD. Results Compared with normal control, acupuncture treatment group’s behavior was not different (P>0.05)on the 7th day after treatment. On the 21th day after treatment, acupuncture treatment group’s behavior was not different (P>0.05)with drug treatment group, and was more different with model group(P<0.01). Compared with normal group on the 21th day of treatment, the concentration of serotonin and norepinephrine in hippocampus of acupuncture treatment group was not different (P>0.05), whereas was more different with model group (P<0.05,P<0.01).Conclusion This experiment proved that acupuncture treatment could change the behavior abnormality of depressive model rats. The curative effects is comparable to flouxetine. The changes of the concentration of serotonin and norepinephrine in hippocampus are one of the mechanism.
【Key words】acupuncture treatment;depression;disease model;rat;behavior;5 hydroxytryptamine (5-HT);NE
自1984年,針灸開始介入抑郁癥的治療以來,取得了確切的臨床療效,但是對于針刺作用的過程和機制研究尚不深入。為了探討針刺在抑郁癥治療中的應用規律,我們觀察了針刺對抑郁癥模型大鼠海馬區內單胺類神經遞質的影響,并與氟西?。ㄟx擇性5-羥色胺再攝取抑制劑)作對照。現將研究結果報告如下。
1 材料與方法
1.1 動物與分組
成年SD大鼠,體重180~220g,雄性,南京中醫藥大學動物中心提供。首先用Open-Field法作行為學評分,選擇得分相近的40只大鼠進行實驗分組。將大鼠隨機分為正常組、模型組、藥物組、針刺組,共4組,每組10只;正常組每籠飼養5只,模型組及針刺組每籠飼養1只(分養)。
1.2 實驗方法
1.2.1 復制模型
參考文獻[1]復制抑郁癥模型:模型組、藥物組、針刺組大鼠,共接受21天各種不同的應激,包括冰水游泳(4℃,5min)、熱應激(45℃,5min)、禁水(24h)、夾尾(1min)、電擊足底(電壓50mV,每隔15s刺激1次,每次持續10s,共15次)、搖晃(1次/s,5min)、禁食(24h)和晝夜顛倒等刺激,平均每種刺激各4次。正常組,常規飼養,不接受任何應激性刺激。
于實驗第1、21天測定各大鼠行為學(水平運動和垂直運動)。
1.2.2 治療方法(實驗第21天,進入治療階段)
正常組,繼續常規飼養,每籠飼養5只。模型組,繼續分養,每籠飼養1只;常規飼料喂養,不予應激性刺激,也不予任何治療措施。藥物組,繼續分養,每籠飼養1只;常規飼料喂養,不與應激性刺激,按照1.8mg/kg給予氟西汀,將藥物溶解于生理鹽水中灌胃。1日1次治療,連續21天。針刺組,根據《實驗針灸學》[2]大鼠穴位定位方法,選擇百會、內關、三陰交,并參照人和動物的穴位解剖結構特點,在華興邦研制的大鼠針灸穴位圖譜基礎上,在大鼠前正中線上,額頂骨縫交界線前方處定位神庭穴。針刺方法:常規穴位消毒,選用蘇州醫療用品廠生產的“華佗”牌32號1.0寸針灸針進行治療。百會穴向前斜刺,神庭穴向上斜刺,進針深度約為2mm,內關直刺1mm,三陰交直刺5mm,每穴行均勻捻轉刺激30s,留針10min。1日1次治療,連續21天。
分別于實驗第28、35、42天測定各鼠行為學的變化。
1.3 行為學測定
Open-Field法[3]測定大鼠行為學。本實驗所用敞箱為正方形,長、寬各80cm,高40cm,底面由面積相等,邊長16cm的正方形25塊組成,白色內面,以動物穿越底面的塊數為水平活動(crossing)得分,以直立次數為垂直活動(rearing)得分,每次3min。
1.4 高效液相-電化學(HPLC-EC)技術與單胺類神經遞質的檢測
1.4.1 試劑
去甲腎上腺素酒石酸鹽(NE)、5-羥色胺鹽酸鹽(5-HT)、3-甲氧基-4-羥基苯乙二醇(MHPG)、5-羥吲哚乙酸(5-HIAA)(以上為SIGMA公司產品),乙二胺-四乙酸二鈉(EDTA)(分析純,汕頭金砂化工廠,批號:010304)、辛烷基磺酸鈉(東京化成工業株式會社,批號:A87509A)、無水乙酸鈉(分析純,南京化學試劑廠,批號:971142)、檸檬酸(分析純,上海榮潤化工有限公司,批號:20010630)、二正丁胺(化學純,中國常州市光明生物化學研究所,批號:960308)、高氯酸(分析純,上海桃浦化工廠,批號:0710)、甲醇(一級品,高效液相色譜專用,江蘇淮陰塑料制品廠精細化工研究所,批號:980512),實驗用水為重蒸餾水。
1.4.2 儀器
高效液相色譜儀由島津LC-10A系列組成,LC-10AD泵,SIL-10A自動進樣器,進針深度35mm,樣品注射速度5μl/s,CTO-10AVP柱溫箱,溫度18℃,壓力為160Kgf/cm2。L-ECD-6A電化學檢測器,CLASS-LC10 VER 1.63工作站。色譜柱為Lichrospher C18, 4.6mm×250mm,江蘇漢邦科技有限公司生產。
1.4.3 流動相的配備[4]
流動相為乙酸鈉(100mmol/L)-檸檬酸(85mmol/L)緩沖液,pH 3.7,內含0.4mmol/L二正丁胺,1.09mmol/L辛烷磺酸鈉,0.2mmol/L EDTA,及18%甲醇,真空抽濾,超聲脫氣15min后使用。流速為0.5ml/min。
1.4.4 樣品制備及測定
實驗第42天(治療21天)后,斷頭處死大鼠,快速取大腦組織,并置于冰皿上,按Glowinski法分離下丘腦[5],稱重后加入0℃~4℃高氯酸提取液330μl(含0.01%半胱氨酸和0.5mmol/L EDTA)以及內標溶液(DHBA0.006mg/ml)20μl,冰浴中勻漿,4℃高速離心(10000r/min),取上清液注入HPLC-EC檢測系統測定單胺類神經遞質及其主要代謝產物的含量,進樣量為20μl。用內標法定量,峰面積計算含量。共檢測出2種單胺類神經遞質,其洗脫順序依次為:(1)去甲腎上腺素(NE);(2) 5-羥色胺(5-HT)。
1.5 統計學方法
以均數加減標準誤(x±s)表示,統計分析用SPSS12.0統計軟件處理。
2 結果與分析
2.1 各組大鼠Open-Field法行為學測定結果
Open-Field法是測定抑郁癥大鼠行為學的經典方法,分水平運動和垂直運動兩個觀察面,以觀察得分為評分計算單位。各組大鼠的水平運動評分見表1,垂直運動評分見表2。表1 各組大鼠Open-Field法行為測定水平運動評分結果(略) 注:與正常對照組比,P<0.05,P<0.01;與模型對照組比,*P<0.05,**P<0.01表2 各組大鼠Open-Field法行為測定垂直運動評分結果(略) 注:與正常對照組比,P<0.05,P<0.01;與模型對照組比,*P<0.05,**P<0.01
結果表明:(1)在造模結束時(實驗第21天),與正常對照組比較,模型對照組以及各治療組大鼠的水平和垂直運動明顯降低(P<0.01);模型對照組與各治療組大鼠的水平活動和垂直運動差異無顯著性。(2)在治療第7天(實驗第28天)后,針刺組大鼠的行為學評分明顯升高,與正常對照組已經無明顯差異(P>0.05);藥物治療組與正常組大鼠行為學評分相比,尚存在明顯差異(P<0.01),與模型組行為學評分差異無顯著性(P>0.05)。(3)在治療21天(實驗第42天)后,針刺組和藥物治療組行為學評分與正常組大鼠已經差異無顯著性(P>0.05);與模型對照組比較,水平運動和垂直運動差異有顯著性(P<0.01)。(4)在治療21天后,針刺治療組大鼠與氟西汀藥物治療組大鼠的行為學評分差異無顯著性。
2.2 各組大鼠海馬區單胺類神經遞質的測定結果
應用高效液相電化學方法測定各組大鼠海馬區內單胺類神經遞質及其代謝產物的含量。我們在實驗第42天,處死大鼠去大腦海馬組織進行高效液相電化學檢測,僅檢測到海馬區內5-HT和去甲腎上腺素的含量;5-HT的代謝產物5-HIAA和NE的代謝產物MHPG以及DA和它的代謝產物DOPAC,均沒有檢測到。5-HT和NE的含量見表3。表3 各組大鼠海馬區單胺類神經遞質的測定結果(略)注:與正常對照組比較,P<0.05,P<0.01;與模型對照組比較,*P<0.05,**P<0.01
結果表明:(1)與正常對照組相比,模型對照組大鼠海馬5-HT和NE降低(P<0.01)。(2)經過21天治療,與模型對照組相比,藥物氟西汀治療組和針刺治療組大鼠海馬內5-HT和NE含量明顯升高(P<0.05,P<0.01);與正常對照組差異無顯著性(P>0.05)。(3)各組大鼠海馬區內5-HT和NE的比值,差異無顯著性(P>0.05)。
3 討論
關于抑郁癥的病因和發病機制尚不確切。一般認為,本病的發生除了與心理-社會因素和遺傳因素有關外,主要還由于患者腦內單胺類神經遞質減少、相應受體的敏感性改變以及遞質系統間失衡等因素有關。許多研究報告發現,抑郁癥患者存在生物胺水平和(或)生物胺神經通路功能乃至結構的異常,而NE和5-HT被認為與情感障礙的發生關系最為密切;另一方面,NE和(或)5-HT再攝取抑制劑至今仍然是抗抑郁藥的主體。其中,氟西汀是第一個選擇性5-羥色胺再攝取抑制劑(SSRIs),也是至今應用最廣的抗抑郁藥。研究資料表明[6]氟西汀有抑制神經元從突觸間隙攝取5-HT、增加間隙中可供實際利用的5-HT,從而改善5-HT能神經元的功能狀態而改善情感癥狀;同時,可以通過5-HT和NE能神經元之間的交互作用,影響和調節NE神經元功能、增加突觸間隙NE含量而發揮抗抑郁作用。而另一方面,大腦內不同區域的功能存在差異,其中海馬是邊緣系統的重要組成部分,和情緒及動機的產生以及和腦的高級神經活動——學習記憶有關。海馬還與額葉皮質、皮層下杏仁復合體、紋狀核及下丘腦后部等有復雜的纖維聯系;也是Papez情緒動機回路的一個重要環節[7]。應用核磁共振技術發現,與正常人相比,正在患抑郁癥的患者左、右兩個海馬區的體積明顯減小,直接提示了抑郁癥與海馬區的關系[8]。
針灸對抑郁癥的治療有確切的療效。從我們的實驗結果來看,針刺治療可以顯著地改善抑郁癥模型大鼠的行為學異常,治療21天時達到正常組大鼠的水平(P>0.05),與氟西汀治療相當(P>0.05),而與模型對照組的水平運動和垂直運動評分存在明顯的差異(P<0.01)。但是從治療過程來分析,針刺組大鼠的行為學評分首先得到改善,而且在治療的第1周就已經與正常組大鼠差異無顯著性。顯現了針刺治療抑郁癥存在某種獨特的機制,提示針刺治療與藥物(氟西汀)治療在機制上可能存在明顯的差異,針刺治療有起效快的特點。本研究還提示,在深入探索針刺治療抑郁癥的神經生物學機制時,可能需要考慮觀察的時間窗等因素,尤其是在治療的早期和超早期。
我們的研究發現抑郁癥模型大鼠海馬區NE和5-HT含量降低,而通過21天治療后,針刺組和氟西汀組海馬區NE和5-HT的含量都升高,與模型對照組存在明顯差異(P<0.05,P<0.01),而與正常對照組差異無顯著性(P>0.05),提示了針刺抗抑郁的作用與海馬區、尤其是海馬區NE和5-HT神經元功能改善有關。但是進一步的研究,還需要考慮海馬區5-HT和NE等單胺類神經遞質的動態變化規律,以及遞質對應的受體功能和結構改變、受體之間交互作用等變化。
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動物行為學的研究范文4
關鍵詞 噪鹛屬;藍冠噪鹛;研究現狀
中圖分類號 Q958 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2016)03-0294-02
Abstract The blue-crowned laughingthrush(Garrulax courtoisi)is a critically endangered bird and its wild population is now known only could be found in Wuyuan,SE China.The blue-crowned laughingthrush is considered to be yellow-throated laughingthrush south China subspecies,after upgraded to separate species.At present,the part of the zoo in Europe and the United States have captive population,in the domestic,Hong Kong Ocean Park and Nanchang Zoo have captive population,synthesize domestic and international research experience of captive population and research situation of wild condition,refer to the literature,from the study on blue crowned laughingthrush and blue crowned laughingthrush congeneric species,the current situation of the development trend on the blue crowned laughingthrush research study was comprehensive reviewed.At present,laughingthrush research of the birds is already relatively deep,in macro and micro research,and analysis was comprehensive,the blue crowned laughingthrush studies only stay in the study habitat,it isn′t related to reproductive ecology and micro research.
Key words laughingthrush;bule crowned laughingthrush;research status
1 研究目的和意義
藍冠噪鹛(Garrulax courtoisi)屬雀形目畫眉科噪鹛屬,為中國特有物種,分布于江西婺源一帶,極度瀕危。迄今已知的野生種群僅現于江西婺源?;趥鹘y的形態學、聲學、動物地理學等分類方法,藍冠噪鹛曾經被視為黃喉噪鹛華南亞種(Garrulax galbanus courtoisi),后升格為獨立種,何芬奇將其更名為“靛冠噪鹛”[1],而目前鳥類學界比較通用的中文名為“藍冠噪鹛”。
20世紀80年代,由于國際與國內對野生動物貿易立法的缺失,中國有大量藍冠噪鹛經由香港被販賣到歐洲和北美。目前在一些歐美動物園以及香港海洋公園其人工飼養歷史已超過20年,全球圈養持有的數量超過200只,接近野外種群數量,但是總體上面臨近親及老齡化,加上球蟲的困擾、雛鳥成活率低等問題,前景不容樂觀[2]。2007年黃喉噪鹛被列入世界急危物種名錄,列入《世界自然保護聯盟》(IUCN)國際鳥類紅皮書。
2 研究綜述
2.1 鹛類及噪鹛屬鳥類的分類
鹛類主要分布在歐亞大陸東部、南部以及非洲,由于其形態及生態習性多樣,一直以來分類方式較為混亂。其中分布于中國的鹛類共計142種,占世界鹛類記錄總數284種的50%,中國因此而被稱為鹛類王國。相關研究學者對于中國分布的鹛類的分類同樣存在許多不同觀點,有代表性的大致有3類[3]。第1類的代表學者為Cheng和鄭作新,其將鹛類分類為l科、畫眉亞科,并認為包含了所有的鹛類、鴉雀類以及山鹛屬;第2類的代表學者為Mickinnon和Phillipps,其將鹛類分類為鶯科 、噪鹛亞科、鶯亞科 、族鹛,并將山鹛屬并入扇尾鶯科,噪鹛屬和P鹛屬歸入噪鹛亞科,棕胸鴉鹛屬并入幽鹛屬,與鴉雀類等同歸鹛族;第3類的代表學者為鄭光美,其將鹛類分類為畫眉科,并將文須雀屬、紅嘴鴉雀屬、鴉雀屬合為鴉雀科,山雀屬并入扇尾鶯科,白腹鳳鹛單立為畫眉科下一屬。
我國分布有38種噪鹛屬的鳥類,占世界分布噪鹛屬種類的70%以上,其中7種為我國特有種。Cibois基于線粒體基因的聯合分析指出,噪鹛屬的單系性被Bootstrap Probability test、Shimodaira-Hasegawa test以及Swoford-Olsen-Waddel1-HiUis test 3種檢驗所拒絕,建議做進一步分析驗證。Luo 等在基于Cyt b和RAG-1聯合分析構建的畫眉科鳥類系統發育樹中,也否定了噪鹛屬的單系性,其中斑背噪鹛(Garrulax lunutus)、灰翅噪鹛(Garrulax cineraceus)、山噪鹛(Garrulax davadi)、白喉噪鹛(Garrulax albogularis)、棕噪鹛(Garrulax poecilorhynchus)、黑臉噪鹛(Garrulax perspicillatus)、白頰噪鹛(Garrulax sannio)(7種)屬于噪鹛類Ⅰ,黑頂噪鹛(Garrulax affinis)、橙翅噪鹛(Garrulax elliotii)、赤尾噪鹛(Garrulax milnei)、紅頭噪鹛(Garrulax erythrocephalus)、紅翅噪鹛(Garrulax formosus)(5種)屬于噪鹛類Ⅱ,并且2支噪鹛與麗鹛之間的關系也沒有得到解決[4]。
2.2 DNA測序技術在鳥類系統發育研究中的應用
傳統的鳥類系統學研究以形態學為主,研究爭議較多。近年來逐漸開始利用鳥類鳴聲進行鳥類系統學研究。同時利用分子遺傳學理論與技術進行鳥類系統學問題研究是未來的發展趨勢。線粒體DNA是分子系統發育學研究重要的分子標記,具有易分離、進化速度快、母系遺傳、缺乏重組和無內含子等特點。Cibois基于線粒體Cytochrome b、12s和16s 3個基因構建了畫眉科的系統發育樹,對于畫眉科鳥類系統發育重建工作意義顯著[5]。由于當研究類群的分歧大于10%時,線粒體控制區、ND2以及細胞色素b基因都可能出現替代飽和,因此在科級水平上研究高級分類階元的系統發育關系時不能僅依靠線粒體基因的序列信息[6]。
與此同時,越來越多的學者建議在重建系統發育關系時增加核基因作為分子標記。Irestedt 等通過線粒體基因cytb和核基因c-myc、RAG-1和myoglobin分析探討了亞鳴禽中的系統發育關系;Lee等運用線粒體的3個基因(16s rRNA、tRNA-Leu和nad1)研究了全球的鵲屬內部的系統發育關系;Slikas等通過線粒體的2個基因(cox2基因、atp8基因)序列分析研究了繡眼鳥屬內部物種之間的系統發育關系;Yuri等采用線粒體基因12S rRNA、nad2、atp8、atp6、部分cox2以及6個tRNA基因探討了燕雀科的系統發育關系[7];Zuccon 等通過線粒體基因nad2和2個核基因RAG-1和myoglobin分析了椋鳥科的系統發育關系并探討了椋鳥科在l總科中的位置,2008年又通過3個核基因標記(myoglobin的內含子2,ODC的內含子6和7,以及GAPDH的內含子11)聯合線粒體基因nad2和cox2探討了椋鳥科中的椋鳥屬、八哥屬、長冠八哥屬、肉垂椋鳥屬和Fregilupus屬之間的系統發育關系[8]。
2.3 藍冠噪鹛行為學研究
2.3.1 噪鹛屬鳥類的行為學研究。噪鹛屬鳥類的行為學研究對藍冠噪鹛行為學研究具有一定的參考意義,鳥類行為的研究主要是從其行為節律分布情況,各種行為譜在整個行為中占有的比重,進一步又將行為分為繁殖期行為和非繁殖期行為。
噪鹛屬鳥類行為的研究國內外都比較常見,其行為學研究也得出了一定的結論。朱 峰等在四川省南充市市郊觀察了白頰噪鹛(Garrulax sannio)的繁殖行為。結果顯示,白頰噪鹛的營巢成功率為73.3%,影響其巢址選擇的主要因素依次為巢位及巢的穩固因素、隱蔽因素、食物因素;孵化期親鳥的離巢時間隨著孵化天數的增加而減少,離巢次數隨著孵化天數的增加而增加;育雛期親鳥喂食頻次隨著雛鳥日齡增加而增加,在7:01―10:00和17:01―19:00時喂食頻次最高,在6:30―7:00和10:01―14:00時最低[9]。
柴璐艷等對四川大學望江校區白頰噪鹛(Garrulax sannio)在非繁殖季節時的行為節律及時間分配進行觀察和研究。結果表明:白頰噪鹛在非繁殖季節集5~14只的群體,6~8只最多(58.82%),在日出前(25.69±8.17)min蘇醒開始活動,日落后(40.23±4.16)min進入樹上夜棲;在行為節律上,白頰噪鹛的覓食、運動、警戒、保養、社會行為等5種行為均具有極顯著的節律性變化;時間分配方面,白頰噪鹛的覓食時間占52.04%±6.10%,運動時間占13.43%±1.84%,保養時間占13.11%±3.00%[10]。
柯坫華等分析研究了江西省吉安市境內的黑臉噪鹛家族群的夏季分布格局。研究發現,黑臉噪鹛主要分布在市郊疏林灌叢環境,而在城市居民區未見分布。同時測量了家族群相互之間的最近距離,其家族群之間的最小距離平均為600 m,最小的家族群間距為230 m[11]。
吳麗榮在山西蘆芽山國家級自然保護區對山噪鹛的生態進行了觀察。結果表明:該鳥多在山地疏林灌叢間棲息,在本區種群遇見率為2.35只/km。巢多筑在陽坡灌木、小喬木橫枝上,每窩產卵3~5枚,卵由雌鳥孵化,孵化期13~14 d,孵化率為97.44%,巢內育雛12~13 d[12]。
2.3.2 野生藍冠噪鹛行為學研究。由于藍冠噪鹛地理分布及數量稀少的原因,對其野外行為觀察有一定的局限性,目前對野生狀態下藍冠噪鹛行為研究的文章數量有限。劉智勇等進行了江西省婺源縣黃喉噪鹛調查初報,其深入婺源縣兵林營自然保護小區,對分布的60余只黃喉噪鹛繁殖群體進行觀察。首次記錄了自然生境、鳥巢、鳴聲、活動與覓食等[13]。洪元華等對黃喉噪鹛華南亞種(Garrulax galbanus courtoisi)4個繁殖地開展了生境調查,并對其繁殖期的活動情況地進行了比較分析。結果表明:黃喉噪鹛華南亞種對天然常綠闊葉林適應性很強,應著手保護天然常綠闊葉林,以維護黃喉噪鹛的自然生境[14]。廖為明等通過研究婺源黃喉噪鹛華南亞種的分布種群、繁殖生態,并分析其棲息地的植物物種,揭示該鳥類與村落環境的依賴關系,對于維持生態平衡意義顯著[15]。
2.3.3 人工種群藍冠噪鹛行為學研究。由于歷史的原因,2010年之前人工飼養的藍冠噪鹛只存在于香港及歐美地區的動物園或鳥類公園,對其圈養環境下的研究多集中于一般的日常管理。雖然這些機構飼養藍冠噪鹛逾20年,但是一直以來雛鳥第1年的成活率都不足50%,除了疾病和近親繁殖等因素外,人們還試圖研究親鳥的育雛行為與環境、種群等的內在關系。Anais Tritto研究了法國牟羅茲動物園4個靛冠噪鹛的繁殖行為,以此分析可能導致雛鳥過早死亡的原因。最初員工提出的假設是親鳥未能擔負起育雛的責任,但研究顯示事實并非如此,而與之有關可能包括喂食的頻率、營養,或者也可能存在的病原體[16]。此外改善飼養環境,如植被的疏密、高低等,不僅會影響親鳥的一般日常行為,同時也可能有利于繁殖季節里的配對行為的正常表達,而地面的墊料以及是否提供巢材都會影響親鳥的筑巢行為。
3 結語
目前雖然國際鳥類保護聯盟已經將藍冠噪鹛列入世界急危物種名錄,但我國尚未將這一瀕危物種明確保護級別,所以加強對藍冠噪鹛的研究已經迫在眉睫,對藍冠噪鹛的研究包括棲息地的研究、行為學的研究、遺傳基因等多方位的研究,只有深入的研究才能了解其瀕危的根源所在,因此才為藍冠噪鹛的保護提供理論和實踐基礎。
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動物行為學的研究范文5
摘要:
目的對比研究改工藝后消栓通絡片與市售消栓通絡片對大鼠局灶性腦缺血的治療作用差異。方法采用頸內動脈插入尼龍線栓的方法建立大鼠左側大腦中動脈栓塞模型。觀察給藥后各組大鼠行為學評分、測定腦梗死面積及血清超氧化物歧化酶(SOD)、NFκB、caspase3含量的差異。結果改工藝后的消栓通絡片高、中劑量組均能有效緩解4h,24h時MCAO引起的行為學病變,降低行為學評分;高、中、低劑量組均能升高MCAO引起的SOD降低;高、低劑量組能明顯降低MCAO引起的血清NFκB的升高;中、低劑量組對MCAO引起的Caspase3的顯著升高有一定抑制作用。與市售消栓通絡片比較,改工藝消栓通絡片從大鼠行為學評分的降低,血清SOD活性的增加,血清Caspase3、NFκB的表達效果均有優于市售消栓通絡片的趨勢。結論改工藝消栓通絡片各劑量組對腦缺血進展期大鼠均有一定的恢復作用,其藥效略優于市售消栓通絡片。
關鍵詞:
中藥工藝改進;黃芪;三七;槐花;丹參;缺氧缺血,腦;大鼠
消栓通絡片是治療中風恢復期的有效驗方,有活血化瘀,溫經通絡的作用。臨床常用于腦血栓引起的半身不遂,肢體麻木的治療。我們對該方的傳統制劑工藝進行了改進,將黃芪、三七、槐花、丹參四味藥材由原工藝的水提改為60%醇提。制劑改進后規格由原來的1.8g生藥/片可增加為2.5g生藥/片,服藥量將明顯減少,增加病患用藥依從性。本實驗采用MCAO法制作大鼠腦缺血再灌注模型對比觀察改工藝后消栓通絡片與市售消栓通絡片對大鼠局灶性腦缺血的治療作用差異及其作用機制。
1實驗材料
1.1藥物與試劑
1.1.1供試品
改工藝消栓通絡片浸膏粉由康緣現代中藥研究院提供,規格:12.27g生藥/g提取物,批號130926。供試品制備方法:將川芎、桂枝、木香、山楂、澤瀉、郁金六味藥材水煎,合并煎液,濾過、濃縮,加乙醇調至70%,靜置,取上清液濃縮、干燥。黃芪、三七、槐花、丹參四味藥材60%醇提,合并醇提液,濾過。大孔樹脂純化,濃縮,干燥。將兩次所得干浸膏粉碎,加入適量輔料,混勻,加入冰片,混勻,制成顆粒,干燥,壓制成片,包衣,制成2.5g生藥/片的藥物。
1.1.2對照藥
依達拉奉注射液:20mL:30g,2支裝,吉林省輝南長龍生化藥業股份有限公司,批號2013051002;消栓通絡片(市售):1.8g生藥/片,某公司,批號:130301。
1.1.3試劑
水合氯醛,批號:20130426;羧甲基纖維素鈉,批號:20120330;磷酸氫二鈉,批號:20131125,均為國藥集團化學試劑有限公司試劑。氯化鈉,南京化學試劑有限公司,核因子κB放免藥盒,批號:20140401;活化半胱氨酸蛋白酶蛋白3放免試劑盒,批號:20140410;超氧化物歧化酶檢測試劑盒,批號:20140101,均為北京華英生物技術研究所試劑。
1.2主要儀器
電子天平,賽多利斯科學儀器(北京)有限公司;CENTRFUGE5840型冷凍離心機,Eppendorf;DKS26恒溫水浴鍋,上海精宏實驗設備有限公司;DHG9076A電熱恒溫鼓風干燥箱,上海精宏實驗設備有限公司。
1.3實驗動物
SD大鼠,雄性,體重280~330g,SPF(無特定病原體)級,上海西普爾-必凱實驗動物有限公司,許可證號碼:SCXK(滬)2013-0016。
2實驗方法
2.1動物分組
取體重280~330g的雄性大鼠,隨機分為7組。分組如下:假手術組(等容積5‰CMC-Na)、模型組(等容積5‰CMC-Na)、陽性藥依達拉奉組(1.13mg•kg-1大鼠)、市售消栓通絡片組(2.7g生藥•kg-1大鼠)、消栓通絡片高劑量組(0.44g提取物•kg-1大鼠)、消栓通絡片中劑量組(0.22g提取物•kg-1大鼠)、消栓通絡片低劑量組(0.11g提取物•kg-1大鼠)陽性藥腹腔注射給藥,1.13mg•kg-1大鼠,其它各給藥組大鼠于術前0.5h灌胃給藥1次,10mL•kg-1大鼠。1次/d,連續3日,假手術組、模型組給予等容積5‰CMC-Na溶液。
2.2造模方法
采用頸內動脈線栓法復制左側大腦中動脈栓塞(MCAO)模型。參照文獻方法加以改進[1],分離出頸總動脈,繼續向下分離并結扎頸外動脈,分離出頸內動脈,在ECA距ICA2mm處剪一小口,將一尼龍栓子插入ECA并進入CCA,輕扎備線,防止出血。剪斷ECA,松開ICA的動脈夾,牽引ECA,使其進入ICA,繼續向下推進直至尼龍線插入深度約為18mm停止。此時松開CCA動脈夾,扎緊備線,外留1cm長線頭,縫合皮膚,回籠飼養。于缺血2h后再灌注,再灌注時輕拉尼龍線,使尼龍線拔出ICA,進入ECA殘端,血流再通,修剪尼龍線栓尾部,回籠自然喂養。
2.3評價指標
2.3.1對大鼠神經行為學的影響[1]見表1。
2.3.2對缺血梗死面積的影響
[2]TTC染色:大鼠于造模后72h取腦,去除嗅球、小腦和低位腦干,置-20℃冰箱冰凍20min,沿冠狀面切成5片,每片約2mm,置5mL含有1%TTC的磷酸緩沖溶液中避光溫孵10min染色,4~5min翻動一次。經染色后,正常腦組織呈玫瑰紅色,而梗死組織呈白色。用圖象測量軟件Imagepro-Plus分析腦片面積,分別計算出5個腦片共10個面的總面積和梗死區域的面積,求出梗死區面積占總面積的百分比,即梗死率。
2.3.3對血清超氧化物歧化酶(SOD)
NFκB、caspase3含量的影響造模后72h,于最后一次給藥后0.5h,麻醉大鼠,勁總動脈插管取血,3000r•min-1離心10min,分離血清,用生化法檢測血清SOD活性,用放免法檢測血清NFκB、caspase3含量。
2.4統計學方法
應用SPSS13.0數理統計軟件進行相關數據統計分析,實驗的計量數據資料采用x±s表示,各組間的比較采用t檢驗。當P<0.05時,差異有統計學意義。
3實驗結果
3.1消栓通絡片與市售消栓通絡片對缺血性腦損傷模型大鼠行為學評分及梗塞率的影響
腦缺血后4h,各給藥組行為學評分均有降低,與模型組相比,依達拉奉組、消栓通絡片高、中劑量組行為學評分均下降(P<0.01)。其余各組差異無統計學意義(P>0.05)。24h,市售消栓通絡組和消栓通絡片高中劑量組大鼠行為學評分下降明顯,與模型組相比差異有統計學意義(P<0.05),其余各給藥組分值也有下降,但與模型組相比差異無統計學意義(P>0.05)。造模后72h,大鼠腦梗死明顯(P<0.01),除改工藝低劑量組,其余各給藥組大鼠腦梗塞率均有下降,依達拉奉組下降明顯,與模型組相比差異有顯著性(P<0.01)。結果見表2。
3.2消栓通絡片與市售消栓通絡片對血清超氧化物歧化酶SOD、NFκB、caspase-3含量的影響
造模后72h,大鼠血清NFκB的含量較假手術組增高(P<0.05),給予消栓通絡片高、低劑量后,能明顯降低大鼠血清NFκB含量(P<0.05),其余各組血清NFκB含量與模型組比較差異無統計學意義(P>0.05)。大鼠血清caspase3含量較假手術組增高(P<0.05),給予消栓通絡片中、高劑量后,能明顯降低大鼠血清caspase3含量(P<0.01),其余各組血清caspase3含量與模型組比較差異有統計學意義(P>0.05)。各組大鼠血清SOD含量在給予市售消栓通絡片和消栓通絡片各劑量組后與模型組比較均有明顯上升(P>0.01)。結果見表3。
4討論
消栓通絡片由川芎、丹參、黃芪、澤瀉、三七、槐花、桂枝、郁金、木香、冰片、山楂十一味中藥組成,君藥川芎、丹參、郁金中含有水溶性酚酸類化合物[3~4],其中原兒茶醛和咖啡酸具有廣泛的抑菌、抗病毒、擴張心腦血管、抗血小板凝集作用,原兒茶醛等有強烈的清除氧自由基作用。還含有人參皂苷Rg1、Rb1、三七皂苷R1、黃芪甲苷、丹參酮等。脂溶性成分蘆丁[5]屬于黃酮類化合物,有明顯的擴張冠脈的作用,還有抗炎、抗菌、抗病毒等作用,可用于治療毛細血管脆性引起的出血癥等。該方傳統制劑工藝中黃芪、三七、槐花、丹參四味藥材為水提,我們將水提工藝改為用60%醇提。制劑改進后每片含藥量明顯增加,服藥量明顯減少,增加病患用藥依從性:
我們根據文獻的方法加以改進,采用MCAO的方法復制中動脈阻塞的腦缺血模型,觀察改工藝后消栓通絡片與市售消栓通絡片對大鼠局灶性腦缺血的治療作用差異及其作用機制。造模后72h,我們觀察到大鼠腦梗塞率達到20.64%±4.5%,且手術大鼠出現了明顯的神經行為學障礙,和文獻報道相符[6~7],說明模型復制成功。給予依達拉奉后,在急性期4h,很好緩解MCAO引起的行為學病變,降低行為學評分。給予消栓通絡片與市售消栓通絡片后發現,市售消栓通絡片能很好緩解急性期24h時MCAO引起的行為學病變,降低行為學評分。消栓通絡片高、中劑量組能有效緩解4h、24h時MCAO引起的行為學病變,降低行為學評分。
Caspase家族在缺血性腦損傷中發揮重要作用,其中Caspase-3是Caspase級聯反應中下游最關鍵的凋亡蛋白酶,在各種因素啟動的凋亡程序中起最后的樞紐作用。消栓通絡片高、中劑量組能明顯降低MCAO引起的血清Caspase-3的升高,緩解腦缺血進展期細胞凋亡的持續發生,從而達到腦保護的作用[8~10]。NFκB是細胞內最重要的活性蛋白轉錄調節因子,它調控大量基因的轉錄,包括細胞因子、生長因子、趨化因子、黏附因子、凋亡調控因子、炎癥通路蛋白、細胞應激蛋白等。大量炎性蛋白質的表達對細胞損傷和修復過程至關重要[11-14]。消栓通絡片中、低劑量組對MCAO引起的NFκB的明顯升高有一定抑制作用,從而緩解MCAO后的炎癥反應及細胞凋亡的持續發展,達到腦保護作用。
超氧化物歧化酶(簡稱SOD)是清除生物體內超氧陰離子自由基的一種重要抗氧化酶[2,15],它能降低氧化應激對腦組織產生的損傷。造模后72h,在給予改工藝消栓通絡片后SOD均有明顯上升,提示改工藝消栓通絡片各劑量組均有良好的抑制腦缺血后氧化應激的作用。
以上結果提示,改工藝后消栓通絡片各劑量組對腦缺血恢復期大鼠均有一定的緩解作用。改工藝消栓通絡片高劑量組在4h,減輕行為學評分的作用有優于市售消栓通絡片的趨勢,消栓通絡片高劑量組對MCAO后大鼠血清Caspase3、NFκB的表達均有一定的抑制作用,效果有優于市售消栓通絡片的趨勢。其保護作用的發揮可能依賴于對炎癥及神經細胞凋亡的雙重抑制作用。依達拉奉對MCAO后72h大鼠腦梗塞率有明顯的減小,說明其有較好抗腦缺血作用,而對72h時大鼠血清SOD活性、Caspase3、NFκB的表達無明顯影響,推測其在72h時,對血清這三個因子影響較小,此時間點依達拉奉并不主要通過影響這三個因子的表達發揮抗腦缺血的作用。
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動物行為學的研究范文6
[關鍵詞] 嗅覺; 嗅覺障礙; 評估方法; 動物實驗; 文獻綜述
[中圖分類號] R339.12 [文獻標識碼] A [文章編號] 1671-7562(2010)04-0434-04
doi:10.3969/j.issn.1671-7562.2010.04.041
嗅覺是人體原始的感覺功能之一,它同視覺、聽覺一樣,是人體捕獲外界信息的特殊裝置。嗅覺還可以通過中樞神經系統影響人的情緒、調節生命周期。嗅覺障礙患者對周圍的事物不感興趣,反應平淡,生活質量下降,更可以造成精神上的壓抑或憂郁。王鴻等[1]報道用T&T測試法測試了1 035例慢性鼻竇炎鼻息肉患者,86.3%的患者有嗅覺功能障礙,與患者的主訴有極顯著的差異,說明嗅覺功能改變沒有受到患者的注意。近幾年隨著人們對生活質量要求的提高,對嗅覺障礙的關注程度有了很大的提高。
嗅覺評估不僅僅是要判斷嗅覺功能是否正常,還需要進一步判斷嗅覺障礙的程度、性質、部位等因素,如果能提示病因以及預后則更有臨床、實驗應用的價值。在動物實驗中關于嗅覺功能的研究已經有了較長的歷史,出現了多種實驗方法,但是目前為止還沒有一個全面、客觀、高特異性的金標準方法出現,本文就目前動物實驗中的常見的嗅覺評估方法進行一個概括性的介紹。
1 行為學方法
動物實驗和臨床試驗的最大區別在于動物無法準確地和實驗者交流,所以行為學方法在動物實驗中就顯得極為重要。嗅敏動物的學習記憶能力、尋食能力等與嗅覺有很高的相關性,可以觀察、記錄其行為學的改變,從而判斷其嗅覺功能的變化。目前報道較多的可以評估嗅覺功能的行為學方法有以下幾種。
1.1 埋藏食物小球實驗(buried food pellet test,BFPT)
BFPT是目前最常用于檢測動物嗅覺功能的行為學檢測方法[2]。目前比較通用的方法由Nathan等[3]于2004年報道,他的實驗中使用找尋食物小球等待時間作為數據進行統計分析,即從小鼠被隨機放置于盒子中開始,到小鼠揭開食物小球并用它的前爪或牙齒抓住食物小球的時間,如果5 min(300 s)內小鼠未找到食物小球,即被移走。林靜等[4]以300 s(5次測試的平均值)內未找到食物小球作為判定小鼠存在嗅覺功能障礙的標準,并認為以300 s作為分組標準是合理的。
1.2 嗅覺測量儀
Slotnick等[5]利用行為學原理設計出一種用于動物實驗的嗅覺測量儀,可以通過改變氣味的濃度后觀察動物的行為學變化來評價其嗅覺。該系統經眾多實驗驗證其對動物嗅覺的檢測是有效的[6],因操作方便且可進行多種設計,此方法被廣泛應用于動物嗅覺功能的評估。
1.3 雙瓶實驗
有研究證實小鼠、大鼠在分辨某些物質的時候主要是依賴于嗅覺而非味覺,例如鹽酸、鹽酸奎寧(quinine HCl, QHCl)等有一定揮發性的物質 [7]。因嗅覺障礙時動物分辨飲用水和實驗溶液的能力下降,通過兩種溶液被動物飲用的程度可以評估動物嗅覺障礙的程度。
1.4 幼鼠超聲發聲實驗
新生小鼠嗅覺的產生比其他的感覺要早。新生小鼠嗅到成年鼠窩的氣味時可發出一種超聲作為回應,檢測這種超聲的出現與否可以判斷其嗅覺功能是否正常[8]。Lemasson等[8]用3-甲基吲哚來破壞新生小鼠的嗅上皮,結果成功地證實了該檢測方法的可行性。而且在該實驗中發現由于被破壞嗅覺的小鼠無法正確識別,其生存率大大降低,證明了嗅覺對新生小鼠有極其重要的作用。
行為學方法在動物實驗的嗅覺評估中有很重要的作用,歷史悠久、技術成熟,實驗方法較為簡單,實驗裝置花費較少,對嗅覺功能的初步評估價值較為肯定(尤其是埋藏食物小球實驗和Slotnick的嗅覺測量儀),可行性及可重復性較高。需要注意的是本類實驗受個體差異影響較大,實驗前應經預評估剔除先天差異比較大的個體,而且樣本量不宜過小,有時候還需對動物進行預先的訓練。為保證實驗的客觀性,需要很好地進行實驗設計與控制,有時連晝夜節律等變化的影響都需要考慮在內。行為學測試結果對嗅覺功能評估只是一個綜合的結果,對嗅覺障礙程度、部位等的判斷較差,如果能結合嗅覺誘發電位等客觀檢查可以做到更加客觀、可信。在過去的實驗中行為學測試往往與組織學檢查相結合,既增加了實驗的客觀性,又為進一步研究嗅覺產生機制或嗅覺障礙的原因提供了基礎。
2 客觀評估方法
嗅覺的感受、傳導是個比較復雜的過程,氣味分子通過鼻腔到達嗅黏膜后被其表面的黏液所吸附,進而在黏膜層中擴散,到達嗅細胞。達到閾濃度的氣味分子可刺激嗅細胞產生嗅覺電位,這是其感受過程。產生的嗅覺電位通過嗅神經穿過篩骨篩板,到達嗅球,其內有第2級神經元,再通過嗅束傳導至初級嗅皮質及皮質內側核,而后至海馬回的內嗅皮層即次級嗅皮層,神經沖動引起大腦皮層的激活才能最后引發嗅覺。嗅覺功能的客觀評估方法包括了對嗅覺感受、傳導通路上各種指標,例如影像學、電生理學、組織學等的測量。目前動物實驗中使用較多的及可能有較大發展前景的客觀評估方法包括以下幾類。
2.1 組織學方法
這里的組織學是泛指解剖取組織后進行的所有檢查,包括大體解剖學、病理學、免疫學、分子生物學等諸多學科的檢查方法。嗅覺系統的改變既可以由病變本身引起也可以是因為嗅覺障礙后的退行性變引起。組織檢查比結構影像檢查更有評估價值,因其可以更好地提示病因,也利于更好地研究嗅覺通路和嗅覺障礙產生的機制。目前組織學方法在動物實驗中有很廣泛的應用,從部位選擇上看整個嗅覺傳導通路包括從嗅黏膜直到海馬回的內嗅皮層都有報道,從實驗方法上看更是復雜多樣,最常用的幾種方法有如下幾種。
2.1.1 病理學檢查
這是早期免疫學技術及分子生物學技術還不是很發達時常用的檢查手段,在早期嗅覺研究中有較多的應用,在嗅覺障礙的動物標本上可以看到細胞凋亡、空泡等變化,雖然特異性較差,但是也能提供宏觀的信息,現在常常和其他檢查方法一起使用,例如在陳志宏等的實驗中在進行其他檢查之前使用了HE染色方法檢查了模型小鼠的嗅上皮,發現其嗅上皮變薄,其中的感覺神經元的細胞核層數變少[9]。
2.1.2 蛋白及核酸表達的檢查
對相應組織中某些標志性蛋白及核酸的檢查可以間接地反映嗅覺功能及提示嗅覺障礙的原因。例如用免疫組化方法檢查嗅覺通路中嗅標記蛋白(olfactory marker protein, OMP)、酪氨酸羥(tyrosine hybroxylas, TH)、一氧化氮合酶(nitric oxide synthase, NOS)、c-Fos蛋白等標記物在許多文獻中都有記載。Buron等[10]在丙酮吸入誘導的嗅覺障礙實驗中使用了嗅上皮組織的OMP及增殖細胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)作為觀察指標,發現丙酮對于嗅上皮的損傷是有選擇性的。有學者使用多巴胺及細小白蛋白作為標記物進行免疫組化檢查,發現失嗅動物模型的嗅球中含多巴胺及細小白蛋白的神經元細胞數量明顯減少,認為通過該失嗅動物模型可以對嗅球萎縮進行定量描述,提示多巴胺及細小白蛋白在嗅球中的表達對于失嗅的作用[11]。c-Fos蛋白可反映大腦組織活動程度,對c-Fos蛋白的觀察可以一定程度上起到功能磁共振的作用[12]。
2.2 電生理學方法
2.2.1 嗅電圖
將電極直接置于嗅區黏膜,當其接受嗅素刺激時記錄到的一種慢相負性電位變化稱為嗅電圖,目前普遍認為它是單個嗅細胞電位變化的總和,嗅電圖已經在動物實驗中得到證實[13]。嗅電圖最大的缺陷在于雖然其對嗅黏膜損傷引起的嗅覺障礙有較大的意義,但是對于黏膜后傳導通路以及嗅球、海馬回等中樞病變導致的嗅覺障礙沒有什么評估價值。
2.2.2 嗅覺腦電圖
嗅覺誘發腦電圖是指在給予嗅刺激時,實驗對象的腦電圖可發生變化,Hirano等[14]用狗做實驗時成功地獲得了該變化,在他的實驗中發現腦電圖的快波對嗅覺功能的意義較大。嗅覺誘發腦電圖又相繼在大鼠等其他動物身上得到了驗證[15]。嗅覺腦電圖產生的機制還不是很明確,而且其特異性不是很高,故目前在動物實驗中研究、應用的較少。
2.2.3 嗅覺誘發電位
又稱為嗅覺事件相關電位(olfactory event-related potentials,OERP),最早是用電刺激動物嗅黏膜時在頭皮特定部位記錄到穩定的腦電位的變化,該方法經過一段時間的發展后認為其和自然嗅覺之間有一定的差距,故逐漸被化學氣味誘導的嗅覺誘發電位所取代,目前使用的已經比較少。早期化學氣味刺激除了有嗅覺刺激外還常常伴有物理刺激及對三叉神經的化學刺激,這些非嗅刺激干擾了正常嗅覺誘發電位的獲得。隨著僅能興奮嗅覺系統而不興奮三叉神經系統的化學物質如香草醛等,以及Kobal式嗅覺刺激器的出現,嗅覺誘發電位研究成為嗅覺研究領域的熱點。嗅覺誘發電位儀至少包括嗅覺刺激器及腦電采集系統,測量時需要在電聲屏蔽室進行,且需要給予一定的白噪聲掩蔽刺激探頭釋放刺激時產生的干擾噪聲。目前動物嗅覺誘發電位各波的具體來源以及與疾病間的相互關系還不清楚,嗅覺誘發電位的出現是否意味著動物確實產生了嗅覺還不能肯定,所以用來證明嗅覺傳導通路是否暢通比較可行[16],而暫不能用于嗅性疾病的定位、定性診斷。嗅覺誘發電位應該是最可能成為動物嗅覺評估客觀標準的檢查方法。
3 影像學方法
3.1 嗅覺系統結構影像檢查
有研究證明嗅球及嗅束等神經結構的生長與周圍神經沖動的輸入有關[17],所以嗅覺障礙后嗅覺系統各部位可有一定的不依賴于年齡的結構改變,通過磁共振影像檢查可以發現這些改變,例如嗅球體積變小、嗅溝缺失或變淺、嗅束缺失等現象,從而間接評價嗅覺功能。
3.2 嗅覺系統功能影像檢查
這是目前嗅覺研究的熱點方向之一,主要技術有功能性磁共振成像(fMRI)、PET成像和腦信號的光學成像等。
3.2.1 功能磁共振檢查
功能磁共振檢查技術有很多,用于嗅覺系統功能的fMRI技術主要是(blood level dependent fMRI, BOLD fMRI),當氧合血紅蛋白的比例增加時或去氧血紅蛋白含量減少時,T2信號縮短效應減弱,表現為MR信號增強。嗅覺功能成像既能反映血流的變化,也能反映神經元活動的代謝變化,近些年在研究神經功能方面發揮著巨大的作用,特別是fMRI無放射暴露,可反復測試,且時間、空間分辨率要優于PET成像,故是目前嗅覺功能成像的主要方法。在大鼠實驗中已經證實,7 T的fMRI能夠顯示氣味刺激后大鼠嗅球的活化[11]。其空間分辨率很高,對于研究嗅覺相關皮層的定位、嗅覺功能障礙情況下嗅覺相關皮層反應的變化等有極大的應用價值。有學者擬通過信息技術將嚙齒類動物嗅球的激活圖像編成二維的氣味圖(OdorMap,OM)及氣味圖數據庫(OdorMap Database,OMDB)以利于嗅覺工作者對嗅覺系統的研究[18]。功能磁共振應用在動物實驗的嗅覺評估中需要注意的是:首先動物是不能配合磁共振檢查的,故需要在麻醉下進行;其次磁共振是強磁場環境,故嗅覺刺激裝置不能由金屬制成。
3.2.2 腦功能光學成像
腦功能光學成像是近年來神經外科的熱點研究方向,目前主要的實驗技術有激光散斑襯比成像和內源信號光學成像。而應用于嗅覺功能檢查的主要是內源信號光學成像,這里所指的內源信號,并不是神經元所表現出來的電信號,而是指由神經元活動所引起的有關物質組分、運動狀態的改變而導致其光學特性的變化,在與某些特定波長的光量子相互作用后,得到的包含了這些特性的光信號,包括:血紅蛋白信號、氧合血紅蛋白信號、光散射特征信號等[19-20]。許多生理性過程如血紅蛋白氧合度、細胞色素的氧合狀態、神經膠質和神經元腫脹、功能性血流量改變等變化,都會影響到組織光反射特性的改變。通過探測反射光的變化量,就可以獲得這種特異性的內源光學信號。內源光學信號成像在動物實驗中已用于多種腦功能皮層功能的檢查,比如視覺(貓、小鼠等)、軀體感覺皮層(大鼠、貓、松鼠猴等)、聽覺皮層(南美栗鼠、貓、雪貂等)。Bathellier等[21]在實驗中使用了內源光學信號原理和突觸素熒光標記兩種方法分別獲得了香芹酮、苯甲酸甲酯刺激后大鼠嗅球的激活情況,在內源光學信號成像下,激活的嗅小球反光率下降,呈相對的冷色調,而在熒光標記實驗中激活區域熒光反應較強。雖然內源光學信號成像的時空分辨率都較高,但是其穿透腦皮層的能力受限(大約數百微米),所以對于深層腦組織的觀察就沒有什么效果了。由于內源光學信號的確切生理來源至今沒有定論,所以為了闡述內源光信號對應的生理意義及其與神經元電活動的關系,還需要與其他方法進行對比研究。
從其他感覺的評估方法來看,功能磁共振和誘發電位是研究的發展方向,但目前嗅覺產生、傳導機制尚未完全明了,相關檢查技術尚處于起步階段,還需要進行大量的研究。目前的嗅覺研究可以根據不同的實驗要求及實驗條件選擇不同的實驗方法及實驗方法的組合。嗅覺誘發電位及功能磁共振檢查由于其初期投入較大,對硬件及技術條件要求較高,開展難度較大,在國內只有少數醫院在從事這方面的實驗。行為學方法操作簡單,技術成熟,效果肯定,有很強的實用價值。組織學方法對于機理的研究十分重要,并且隨著對嗅覺認知的加深,越來越多的標記物被發現,評估方法也越來越豐富。如果可以出現一種簡單易行的嗅覺評估方法,那么可以極大地促進嗅覺的研究。
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