航天失重效應(yīng)模擬尾吊大鼠模型

給予動(dòng)物鼠籠傾斜、潮濕墊料、高溫、噪音、束縛、電擊、游泳、晝夜節(jié)律顛倒等不同刺激因子，且刺激因子安排為多變性和不可預(yù)測(cè)，可誘導(dǎo)性是模型制造成功的關(guān)鍵。該模型被廣泛用于抑郁癥神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制及抗抑郁藥物的研究，以及伴發(fā)的焦慮、學(xué)習(xí)記憶障礙及防護(hù)藥物研究。

本研究中，通過(guò)水迷宮實(shí)驗(yàn)、避暗實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看CUMS模型組水迷宮尋臺(tái)潛伏期顯著性延長(zhǎng)，避暗錯(cuò)誤次數(shù)顯著性增加、避暗潛伏期顯著性減少等，這些行為學(xué)結(jié)果，提示大小鼠CUMS模型成功。此外本實(shí)驗(yàn)還對(duì)CUMS模型的機(jī)制進(jìn)行了基礎(chǔ)研究，認(rèn)為CUMS模型會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物皮層的5-HT、DA、Ach、NE等神經(jīng)遞質(zhì)水平顯著性降低（P<0.05）。因此我們認(rèn)為采用慢性不可預(yù)測(cè)應(yīng)激，35天可以造成大鼠和小鼠學(xué)習(xí)記憶障礙。

模型技術(shù)難點(diǎn)在于對(duì)于CUMS刺激因子的選擇，刺激因子的選擇可能影響實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷某晒εc否，常用的刺激因子有禁食(12 h)、禁水(12 h)、冷水游泳(4 °C，5 min)、熱水游泳(42 °C，5 min)、動(dòng)物叫聲(0.5 h)、束縛(使用自行研發(fā)的小鼠行為限制器，長(zhǎng)20 cm，直徑7 cm)、晝夜顛倒、配對(duì)飼養(yǎng)、濕籠、傾籠等。每日選擇2~3 種刺激，并盡量使應(yīng)激程序符合不可預(yù)測(cè)的特點(diǎn)，以避免動(dòng)物產(chǎn)生適應(yīng)性。相同的刺激因子應(yīng)該隔3-7日再進(jìn)行。

本研究通過(guò)不同的刺激因子對(duì)老鼠造成慢性不可預(yù)測(cè)應(yīng)激模型，通過(guò)水迷宮、避暗等經(jīng)典行為學(xué)指標(biāo)，以及5-HT、DA、Ach、NE等神經(jīng)遞質(zhì)基礎(chǔ)機(jī)制指標(biāo)，表明了慢性不可預(yù)測(cè)應(yīng)激誘導(dǎo)老鼠學(xué)習(xí)記憶損傷模型的成功，并且該模型對(duì)于大小鼠具有相同的效果，本模型可用于進(jìn)一步的改善學(xué)習(xí)記憶藥物的藥效學(xué)評(píng)價(jià)。

本實(shí)驗(yàn)采用健康成年SPF級(jí)老鼠。飼料墊料均為高壓滅菌產(chǎn)品，購(gòu)自北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司，動(dòng)物用水均經(jīng)過(guò)除菌處理。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物以完整的包裝直接進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，觀察適應(yīng)5天后無(wú)異常情況，方進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中動(dòng)物操作均符合動(dòng)物倫理學(xué)規(guī)范，對(duì)環(huán)境和生態(tài)影響等符合國(guó)家相關(guān)法律規(guī)定。

1. 尾吊對(duì)攝食飲水的影響

如表1 所示，在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前各組之間攝食飲水量均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。造模3 周后各組大鼠攝食飲水量也無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2. 尾吊對(duì)體重的影響

如表2 所示，大鼠體重在實(shí)驗(yàn)前無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，體重變化率在實(shí)驗(yàn)后1 周出現(xiàn)顯著性變化( P ＜0. 05) ，假尾吊組和尾吊組大鼠體重顯著低于對(duì)照組( P ＜ 0. 05) ，這種差異持續(xù)到第3 周，且有逐步增大的趨勢(shì)。假尾吊組和尾吊組之間大鼠體重?zé)o統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

3. 不同時(shí)間段尾吊大鼠運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化

由圖3 所示，在各個(gè)時(shí)段對(duì)照組大鼠運(yùn)動(dòng)時(shí)間都少于假尾吊組和尾吊組; 假尾吊組和尾吊組大鼠運(yùn)動(dòng)時(shí)間無(wú)顯著性差異，但在造模1 ～ 10 d 假尾吊運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不穩(wěn)定，個(gè)體差異也很大，10 d 之后運(yùn)動(dòng)狀態(tài)趨于穩(wěn)定。

1、實(shí)驗(yàn)耗材

傷濕止痛膏、醫(yī)用橡皮膏

2、實(shí)驗(yàn)儀器和環(huán)境

模擬失重尾部懸吊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的裝置.

圖1 尾吊裝置圖及軟件界面圖

（中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所、中國(guó)航天員中心聯(lián)合研制）

3. 實(shí)驗(yàn)方法

3.1 造模方法

動(dòng)物適應(yīng)3-7后開(kāi)始造模，將動(dòng)物尾巴距尾根部約1cm處纏上傷濕止痛膏與醫(yī)用橡皮膏，通過(guò)金屬鏈條將其與尾吊儀相連。具體操作如下：將傷濕止痛膏剪成大鼠約長(zhǎng)7cm，寬約1cm（小鼠長(zhǎng)5cm,寬約0.5cm）的長(zhǎng)條狀，將其中間段1/3長(zhǎng)度延長(zhǎng)軸對(duì)疊，兩頭端1/3處粘在大鼠距尾根部約1cm處，使其成一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)，將醫(yī)用橡皮膏螺旋形包裹在其外部，避免滑脫。將一頭帶鉤的金屬鏈條鉤住環(huán)狀膏藥，另一頭連接尾吊儀微動(dòng)開(kāi)關(guān)的環(huán)形掛圈，根據(jù)需要調(diào)節(jié)鏈條長(zhǎng)度，并用金屬夾將鏈條固定。尾吊模型動(dòng)物尾部懸吊，前肢著地，后肢離地，身體與水平面成30-60°。

圖2 大鼠尾吊圖

3.2、檢測(cè)方法

根據(jù)模擬失重尾部懸吊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置使用規(guī)范調(diào)節(jié)儀器，開(kāi)始檢測(cè)，大鼠自由飲食飲水，全天24小時(shí)不間斷造模、檢測(cè)，造模時(shí)間依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩ǎǔ?4天。14天后進(jìn)行行為學(xué)檢測(cè)，行為學(xué)檢測(cè)期間應(yīng)保持大鼠處于造模的尾平/尾吊狀態(tài)，在行為學(xué)檢測(cè)時(shí)應(yīng)盡量減少動(dòng)物的非尾吊時(shí)間，取下后及時(shí)檢測(cè)，檢測(cè)完后及時(shí)尾吊。具體實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法、檢測(cè)模式和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)實(shí)驗(yàn)方法。

4. 注意事項(xiàng)

4.1.尾吊會(huì)造成尾部的血液不循環(huán)，纏膏藥時(shí)若使用力度不合適，易導(dǎo)致尾巴逐漸紅腫、疼痛。尾吊時(shí)在纏尾部的膏藥時(shí)注意掌握力度，適時(shí)調(diào)整。

4.2.尾吊動(dòng)物多偏狂躁，取掛時(shí)應(yīng)異常小心，取掛時(shí)候可以一只手握住動(dòng)物身體，防止其轉(zhuǎn)頭，另一只手將其從尾吊掛鉤上取下。

4.3.尾吊期間要保持尾吊環(huán)境的干凈整潔、室內(nèi)溫濕度的適宜，以及室內(nèi)的安靜，以保證結(jié)果的真實(shí)可靠。

5.1 行為學(xué)檢測(cè)

動(dòng)物按相應(yīng)分組在模擬失重尾部懸吊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置中造模3 周，造模期間每天8: 00pm 提取當(dāng)天被監(jiān)控動(dòng)物( 8: 00am ～ 12: 00am) 、( 2: 00pm ～ 6:00pm) 、( 8: 00am ～ 8: 00pm) 、( 8: 00pm ～ 8: 00am) 、24 h 等5 個(gè)時(shí)段自主活動(dòng)數(shù)據(jù)。同時(shí)，每周檢測(cè)動(dòng)物攝食飲水量和體重變化。攝食飲水量測(cè)定: 造模前一天和造模第7、14、21 天分別測(cè)定一次。測(cè)量當(dāng)天上午8: 00 每只動(dòng)物給予200 g 飼料，200 mL 水，第二天同一時(shí)刻收集剩余飼料和飲水，攝食飲水量以食物飲水消耗絕對(duì)值來(lái)評(píng)定。體重變化測(cè)定: 在造模前一天和造模第7、14、21 天分別稱量體重并計(jì)算體重變化率，體重變化率= ( 第N 周體重－ 實(shí)驗(yàn)前1 天體重) /實(shí)驗(yàn)前1 d 體重。?

2016年我國(guó)天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室和神舟十一號(hào)飛船成功發(fā)射、對(duì)接、分離成功和神舟十一號(hào)飛船的順利返回，標(biāo)志著中國(guó)的載人航天戰(zhàn)略步伐已從短期飛行邁入中長(zhǎng)期在軌駐留階段。人類50多年的航天飛行經(jīng)驗(yàn)表明，中長(zhǎng)期航天飛行過(guò)程中，航天員處于持續(xù)失重暴露下的高負(fù)荷頻繁的出艙作業(yè)、交流受阻的狹小活動(dòng)空間，導(dǎo)致心血管功能障礙、失重骨丟失和肌肉萎縮的同時(shí)，誘發(fā)出焦慮、抑郁，認(rèn)知功能降低，甚至造成重大操作失誤。NASA（NationAmerica Space Agency美國(guó)航天局）在針對(duì)21世紀(jì)航天發(fā)展路線圖作出的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告中指出，未來(lái)國(guó)際空間站、月球飛行和火星飛行任務(wù)中，航天員對(duì)復(fù)雜操作作業(yè)能力的下降，是直接影響航天員健康和工作任務(wù)完成的主要原因。俄羅斯的航天飛行實(shí)踐表明航天員在飛行的頭半個(gè)月，出現(xiàn)記憶能力減退、近期記憶受損等現(xiàn)象。NASA于1998年就啟動(dòng)了神經(jīng)實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃（NeurolabMission），希望通過(guò)對(duì)失重條件下神經(jīng)系統(tǒng)變化的研究尋找到有效的增強(qiáng)航天員認(rèn)知能力的措施。

由于航天飛行耗費(fèi)巨大，目前國(guó)際科學(xué)界是在地面模擬失重環(huán)境，開(kāi)展航天失重科學(xué)研究。除人體頭低位模擬外，大鼠/小鼠尾部懸吊（6-10），因其穩(wěn)定、易于復(fù)制而作為國(guó)際上公認(rèn)的模擬失重動(dòng)物模型在航天醫(yī)學(xué)界得到廣泛應(yīng)用。