俞发荣, 连秀珍, 谢明仁, 张璐, 李登楼, 张诗爽

甘肃省证据科学技术研究与应用重点实验室(甘肃政法学院), 兰州 730070

环境压力对不同动物脑组织激素水平的影响

俞发荣, 连秀珍, 谢明仁*, 张璐, 李登楼, 张诗爽

甘肃省证据科学技术研究与应用重点实验室(甘肃政法学院), 兰州 730070

分别给予中国树鼩、Wistar大鼠、BALB/c小鼠低频电刺激后, 用放射免疫法检测脑组织去甲肾上腺素(noradrenaline, NA)、多巴胺(dopamine,DA)、五羟色胺(serotonin, 5-HT)水平。结果发现, 给予中国树鼩、Wistar大鼠、BALB/c小鼠低频电刺激后12 h、24 h、36 h, NA、DA、5-HT水平均比对照组显著升高(均P＜0.01); 电刺激后12 h, NA、DA、5-HT升高较快的动物依次为中国树鼩＞Wistar大鼠＞BALB/c小鼠。说明不同动物对同一刺激的应激敏感程度不同。

低频电刺激; 激素; 中国树鼩; Wistar大鼠; BALB/c小鼠

1 前言

近年来, 随着人们工作和生活节奏加快, 各种应激因素增加。由于各个方面的压力, 长期激烈的竞争和超负荷的工作等原因, 人们在为事业、家庭拼搏时, 很容易产生过度焦虑、紧张、恐惧、愤怒等不良情绪。特别是中年人由于生活压力大, 心理、情绪会影响睡眠, 同时加之身体的老化和更年期的到来也容易影响睡眠。长期失眠会导致以情感精神障碍为突出表现的心理疾病—抑郁症(Depression)。到目前为止, 人们对于抑郁症的发病机制进行了大量的实验研究[1], 认为脑内单胺类神经递质去甲肾上腺素(noradrenaline, NA)、多巴胺(dopamine, DA)和5-羟色胺(serotonin, 5-HT)含量的变化与抑郁症致病密切相关。本文给予中国树鼩、Wistar大鼠、BALB/c小鼠低频电刺激, 观察相同刺激对不同种类动物应激反应的程度, 检测NA、DA、5-HT水平在应激过程中的变化, 为研究预防和治疗精神神经心理疾病积累资料。

2 材料与方法

2.1 材料

实验动物： 中国树鼩(滇西亚种, Tupaia belangeri chinensis[2]), 雄性, 体重 120—125g, 购于昆明动物研究所, 实验动物生产许可证号： SCXK(滇)K2013-0003。SPF级Wistar大鼠, 雄性, 体重200—210 g, SPF级BALB/c小鼠, 雄性, 体重20—22 g, 购于甘肃省中医学院科研实验中心, 实验动物生产许可证号：SCXK (甘)2011-0001。

试剂： NA、DA、5-HT放免检测试剂盒, 北京北免东雅生物技术研究所生产。

仪器： GC-1200γ计数放免仪： 美国PICKER公司制造; Dossy-2H多通路生理参数采集存储仪： 购于成都达硕生物科技有限公司。

2.2 动物及分组

选取健康中国树鼩、SPF级Wistar大鼠、BALB/c小鼠各60只。中国树鼩在实验室饲育笼内饲养, 每笼 5只; Wistar大鼠、BALB/c小鼠在独立通气笼(individual ventilated cages, IVC)内饲养, 自由饮水进食, 人工光照12 h。实验室温度18—22℃, IVC内温度(22±0.2)℃, 湿度55%—65%, 适应7 d。每种动物按体重随机各分为2组,每组30只。电刺激组(给予脉冲直流电刺激[3]), 对照组(正常饲养, 不给予电刺激)。

2.3 检测方法

实验前, 每只动物均剃去右侧前、后肢体毛各约1.0mm2, 实验时, 将Dossy-2H多通路生理参数采集存储仪皮肤电极片(面积0.7 mm×0.7 mm)粘贴于去毛处, 外用尼龙带扎紧。电刺激后12 h、24 h、36 h时, 对照组和电刺激组每次分别取10只动物(各组采血前禁食6 h, 不禁水), 均用乙醚吸入麻醉, 中国树鼩和 Wistar大鼠经心脏左心室先推注生理盐水100 mL, 再吊灌2%多聚甲醛-1.25%戊二醛 -0.2 mol·L-1PB液(pH 7.4)400 mL, 即刻解剖出脑放入上述固定液后固定24 h; BALB/c小鼠解剖出脑放入上述固定液固定24 h。各秤取海马(hippocampus, Hipp)5 mg,分别放入研磨器, 加 0.5 mL生理盐水研磨成匀浆,倒入离心管, 再加0.5 mL生理盐水冲洗研磨器, 合并入离心管, 用低速冷冻离心机3500 rp·min-1离心10 min,取上清液用GC-1200γ计数放免仪检测NA、DA、5-HT水平。

2.4 统计学处理

3 结果

3.1 低频电刺激对中国树鼩海马激素水平的影响

电刺激后12 h、24 h、36 h检测, 电刺激组中国树鼩海马 DA水平比对照组分别升高了 77.48%、74.14%、77.70%(P＜0.01); NA水平比对照组分别升高了70.47%、63.32%、68.96%(P＜0.01); 5-HT水平比对照组分别升高了65.19%、71.77%、67.05% (P＜0.01)。见图1。

3.2 低频电刺激对Wistar大鼠海马激素水平的影响

电刺激后12 h、24 h、36 h检测, 电刺激组Wistar大鼠海马 DA水平比对照组分别升高了 74.72%、76.31%、65.43%(P＜0.01); NA水平比对照组分别升高了63.04%、70.21%、56.62%(P＜0.01), 5-HT水平比对照组分别升高了 54.41%、66.17%、52.69% (P＜0.01)。见图2。

图 1 低频电刺激对中国树鼩海马激素水平的影响(与对照组比： DA：AP＜0.01; NA：BP＜0.01; 5-HT：DP＜0.01)Fig. 1 Effect of low frequency electrical stimulation on Hipp hormone level of Chinese tree shrew (DA：AP＜0.01, NA：BP＜0.01, 5-HT：DP＜0.01, Every value vs control group)

实验数据采用SPSS17.0软件进行统计学处理。低频电刺激对动物脑激素水平的影响用百分比表示,组间差异采用单因素方差分析, 用均数±标准差(±S)表示, 以P＜0.05为差异有统计学意义。

3.3 低频电刺激对BALB/c小鼠海马激素水平的影响

电刺激后 12 h、24 h、36 h检测, 电刺激组BALB/c小鼠海马 DA水平比对照组分别升高了52.69%、62.88%、55.13%(P＜0.01); NA水平比对照组分别升高了 46.09%、77.35%、59.18%(P＜0.01), 5-HT水平比对照组分别升高了 33.35%、55.66%、50.03%(P＜0.01)。见图3。

图2 低频电刺激对Wistar大鼠海马激素水平的影响(与对照组比： DA：AP＜0.01; NA：BP＜0.01; 5-HT：DP＜0.01)Fig. 2 Effect of low frequency electrical stimulation on Hipp hormone levels of Wistar rat (DA：AP＜0.01, NA：BP＜0.01, 5-HT：DP＜0.01, Every value vs control group)

4 讨论

研究结果表明, 人的情绪行为变化都与单胺类神经递质(NA、DA、5-HT)有关[4]。NA、DA、5-HT系统功能紊乱和神经递质的减少是导致愤怒[5]、焦虑[6]、抑郁症[7]及自杀行为[8]的发病机制之一。抑郁症作为情感性精神障碍性疾病具有高患病率、高自杀率和低治疗率等特点[9]。经典单胺假说认为, 抑郁症与 5-羟色胺(5-HT)神经系统功能低下密切相关,王路等[10]用慢性应激法建立动物抑郁模型, 实验结果发现, 抑郁模型组海马中5-HT含量比正常组显著降低(P＜0.01); 许大剑等[11]采用中枢神经递质分析系统对302例抑郁症患者脑内NA、DA、5-HT变化规律分析发现, 抑郁症患者脑内任一种神经递质水平可以是低下、正常或者亢进; 递增负荷运动实验结果发现,大鼠大脑皮质和脑脊液中NA、5-HT的水平显著增高 (P＜0.01)[12]; David等[13]研究发现, 给予NA和DA可预防或减轻抑郁症状; 抑郁症可能与去甲肾上腺素转运体和5-羟色胺转运体的基因变异有关[14]; 敲除小鼠多巴胺、5-羟色胺和去甲肾上腺素转运体基因后运动明显增多[15]; 池名等[16]采用脑讯息搜索( search of encephalo-telex)系统分析了120例抑郁症患者和40例健康人群脑组织NA、DA、5-HT等神经递质的变化规律后发现, 抑郁患者脑组织中NA、DA、5-HT等神经递质均明显减少(P＜0.05)。本文实验结果发现, 给予中国树鼩、Wistar大鼠、BALB/c小鼠电刺激后12 h、24 h、36 h, 海马中NA、DA、5-HT水平均比对照组显著升高(均P＜0.01)。电刺激后12 h, NA、DA、5-HT升高较快的动物依次为中国树鼩＞Wistar大鼠＞BALB/c小鼠。实验结果表明, 在应激反应中, 因应激原种类、动物种属、性别、生理状态、应激状态的不同而有所差异。中国树鼩的生物学特征、新陈代谢、生理生化和基因组等方面与人类近似[17], 在生物医学领域(如回答人体各种重大生物学问题、解析人类疾病机理和新药研发等方面)已经做出了不可替代的巨大贡献[18];中国树鼩行动敏捷、性情急躁, 属于高应激性动物[19], 具有较为发达的神经系统和与人类相似的应激系统, 因而可能成为建立精神疾病(抑郁症)行为模型的较理想的动物[20]; 大小鼠性情温和, 因代代生活在人工饲养的实验环境中, 对环境刺激敏感性低, 应激反应效果较中国树鼩差。因此, 本文实验结果为研究建立精神神经心理疾病模型提供了新的思路。

图3 低频电刺激对BALB/c小鼠海马激素水平的影响(与对照组比： DA：AP＜0.01; NA：BP＜0.01; 5-HT：DP＜0.01)Fig. 3 Effect of low frequency electrical stimulation on Hipp hormone levels of mouse (DA：AP＜0.01, NA：BP＜0.01, 5-HT：DP＜0.01, Every value vs control group)

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Effects of environmental pressure on brain hormone levels of different animal

YU Farong, LIAN Xiuzhen, XIE Mingren*, ZHANG Lu , LI Denglou, ZHANG Shishuang
Key Laboratory of Evidence of Science and Technology Research and Application, Gansu Province (Gansu Institute of Political Science and Law), Lanzhou 730070, China

Chinese tree shrews, Wistar rats, BALB/c mice were treated with low frequency electrical stimulation for 12 h, 24 h and 36 h respectively, and dopamine(DA), noradrenaline (NA), serotonin (5-HT) levels in the their brain were detected with RIA method. The result showed that after electrical stimulation for 12 h, 24 h and 36 h, the NA, DA and 5-HT levels were significantly higher than the control group (P ＜ 0.01); 12 h after electrical stimulation, NA, DA and 5-HT increased quickly in the order of Chinese tree shrews ＞Wistar rats ＞ BALB/c mice. It is suggested that different animals have different stress sensitivity to the same stimulus.

low frequency electrical stimulation; hormone; Chinese tree shrews; Wistar rats; BALB/c mice

10.14108/j.cnki.1008-8873.2016.01.022

Q955

A

1008-8873(2016)01-143-04

2015-03-10;

2016-01-15

国家自然科学基金项目(31060283); 国家社会科学基金项目(07BSH054); 甘肃省基础研究创新群体项目(145RJIA333); 甘肃省科技支撑计划-社会发展类(1304FKCA082); 兰州市科技计划项目(2015-3-80); 甘肃政法学院重点项目(GZF2014XZDLW17)

俞发荣(1959—), 男, 博士, 研究员。研究方向： 法医生物学、社会环境压力对人类健康的影响、药理学和毒理学实验及实验动物学。E-mail：yfr6340@gsli.edu.cn

*通信作者：谢明仁, 硕士, 讲师, E-mail： xmr7600@gsli.edu.cn

俞发荣, 连秀珍, 谢明仁, 等. 环境压力对不同动物脑组织激素水平的影响[J]. 生态科学, 2016, 35(1)： 143-146.

YU Farong, LIAN Xiuzhen, XIE Mingren, et al. Effects of environmental pressure on brain hormone levels of different animal[J]. Ecological Science, 2016, 35(1)： 143-146.