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动物行为学分析范文1
比较行为学是比较医学的一个分支,是一门多学科、多层次相交叉的边缘性、综合性学科,通过本门课程的学习,可以提高学生对人类行为的更深层次的理解和认识,并通过研究动物模型的行为内涵,建立可以评价的行为研究方法与人类行为内涵的比较,进而为人类行为研究提供基础。比较行为学研究的主要内容包括行为的遗传学倾向、行为的生理基础、动物行为特点和研究方法、自发和社会行为研究方法、认知行为研究方法、摄食行为研究方法、阿尔茨海默病动物模型及研究方法、帕金森病动物模型及行为研究方法等。本课程不仅可以开阔学生的视野,增加对生物体行为的了解,也可以为学生进一步学习基础医学课程奠定基础。
2教学概况
吉林医药学院面向本科各专业开设了比较行为学选修课,内容涉及行为的遗传学基础、啮齿动物的行为生理学、动物行为特征及研究方法、啮齿动物的自发与社会行为研究、认知行为研究方法、摄食行为模型与研究方法、运动行为研究方法、跑台与动物模型运动研究、阿尔茨海默病动物模型及行为分析、精神疾病动物模型及相关行为学研究、帕金森病动物模型和行为研究方法等。选修课和必修课的性质不同,且学生多凭兴趣选取,所以在教学方法上可更加灵活多样,教学中采用多媒体结合视频的教学形式,且二者占用学时相同,因而更为生动地展现了相关行为学案例,同时教学中结合了课堂讨论、课后作业、课前提问等方式,不仅使学生加深理解,又激发了学生的学习兴趣,给学生更加深刻的学习氛围,开阔视野,达到很好的教学效果。课程考核采用作业和平时成绩相结合的方式进行。讲完相应的知识点,让学生根据知识点查阅资料,围绕知识点书写相关课题的近几年研究成果,完成作业,回收率达到100%。平时成绩主要考察学生平时课堂表现。课程结束后,对课程学习情况等进行问卷调查,了解学生对课程的学习情况以及意见和建议,不断完善课程教学。
3问卷调查
在课程结束时,对选修本课程的各专业学生进行问卷调查,范围包括2013级临床医学、医学检验、医学影像、护理学、预防医学、药学等本科各专业共124名学生,几乎涵盖了所有医学相关专业;调查内容主要包括选修该课程的原因、课程中印象深刻的内容、期望学习的内容等,期望通过调查能够了解学生选修这门课程的真正原因、在修习这门课程中的收获以及对这门课程更高的期望等,从而探讨这门课程在医学相关专业开设的重要性和必要性。发放124份问卷调查表,收回有效问卷117份,有效回收率为94%,调查主要项目内容及结果如下。
1)关于选择比较行为学课程原因的调查。结果显示,66%的学生是因为对这门课程感兴趣,因好奇而选修的学生占19%,只有5%的学生仅为修学分而选择该门课程,其他原因占10%。结果表明,多数学生(85%)在选择这门课程的时候是以兴趣爱好为主,说明医学相关专业学生对这门课程感兴趣或者好奇的程度非常高,也间接反映出在医学相关专业开设这门课程的重要性。
2)关于对印象深刻内容的调查。结果显示,学生对动物行为特征和人类相关疾病等方面的内容印象较为深刻,分别占到64%和36%,其他(表观遗传学等)占4%。提示多数学生对行为学方面的知识以及人类相关疾病方面的学习兴趣和效果较好,这些都是学生平时感兴趣但没有机会深入学习的内容,因而在课程结束后对相关内容印象非常深刻。
3)关于对期望学习的内容调查。结果显示,多数学生期望更多地了解人与人以及人与动物方面行为比较的内容(分别占21%、15%),说明学生在选修这门课程后,期望了解更多相关知识,这也反映出这门课程对学生的意义。从问卷调查结果中发现,医学相关专业的学生对比较行为学课程感兴趣程度非常高,一部分学生对这门课程不了解,因为好奇选择这门课程,更多的学生对这门课程是充满兴趣的,期望了解相关知识。而经过课程学习后,多数学生对课程内容掌握较好,尤其是关于动物行为和人类相关疾病方面的内容印象更为深刻,这些内容一方面是与生活和专业密切相关的,如自闭症、帕金森等人类相关疾病,另一方面学生对动物行为感兴趣程度很高,因此,学过之后印象极为深刻。而且多数学生对比较行为学课程内容提出一些新的要求和期望,也表明学生在学习过后,不仅了解和掌握了这门课程相关内容,而且期望学习更多,体现出很强的求知欲,而这种兴趣和求知欲正是学生在医学课程学习中最为缺乏的,也是医学教学改革中期望激发的。随着基础医学发展进步,各学科的知识不断扩张,学科之间的相互交叉不断衍生大量边缘学科和综合学科。比较行为学作为一门多学科、多层次相交叉的边缘性、综合性学科,与行为学、解剖学、遗传学、生理学、药理学、病理生理学、医学机能学、临床医学等有很深的关联性,能将基础医学教学中的很多学科联系在一起,从而加深学生对基础医学各学科的学习欲望,这正是这门课程开设的重要作用。
4意义
比较行为学与医学专业学生的基础课和专业课的学习关系密切,通过比较行为学的学习,可以帮助学生更加深层次地理解医学课程。如行为与遗传学密切关联,比较行为学可以帮助学生了解基因如何影响和控制行为;行为学与解剖学及生理学相关,每一个物种都会不断接受来自环境的各种刺激,为了生存和繁衍,必须具有可接受各种信息的感受器,还需靠效应器和内分泌系统对外界刺激做出适当的反应,通过比较行为学的学习,可以加深对解剖结构及相应生理学知识的理解;行为学与药理学、病理生理学及医学机能学有关联性,比较行为学研究中常用的各种动物模型,包括学习记忆相关的疾病动物模型如瞬膜条件反射模型、创伤性脑损伤动物模型、脑缺血模型、老年痴呆模型、帕金森病动物模型制备等,这些都需要药理学、病理生理学及医学机能学知识为支撑。在模型制备的基础上,还可以引导学生学习一些机能学实验,如研究学习记忆行为学的迷宫(Morris水迷宫、T型迷宫、放射状或辐射状迷宫、Barnes迷宫、高架十字迷宫)、场景性和提示性恐惧条件反射、被动和主动回避实验、物体识别实验、条件性厌食症、瞬膜条件反射、嗅觉任务实验及种群识别等实验。为适应21世纪医学科学和卫生事业发展的要求,很多高校陆续开展以器官系统为中心的课程教改模式,比较行为学作为各学科交叉的综合性学科,有利于基础与临床学科内容之间的结合,有利于提高基础医学课程之间的内在关联,有利于学生丰富知识与提高能力。
5结语
动物行为学分析范文2
[关键词] 交感神经; 动物模型
[中图分类号] R322.8 [文献标识码] B [文章编号] 1005-0515(2012)-01-052-01
目前临床上由颈交感神经激惹引起的疾病患者,其症状较为复杂、主观性强,又不具有特异性,因此诊断比较困难,易漏诊、误诊。而就交感神经长期激惹对周围神经功能改变情况的研究很少,为此,我们设计了应用结扎大鼠颈交感神经的方法制作交感神经激惹模型,观察其神经行为学改变,希望能做出稳定可靠的动物模型,也为下一步的干预实验奠定基础。
1 材料与方法
1.1 实验动物 健康成年SD大鼠24只,体重250g,随机分为两组:激惹组(n=12)成年SD大鼠麻醉条件下行右侧颈交感神经颈中节部分结扎;对照组(n=12)成年SD大鼠麻醉条件下暴露右侧颈交感神经颈中节后缝合。最终全部大鼠成活。
1.2 手术方法 实验组:10%水合氯醛腹腔注射麻醉,用量0.3ml/100g大鼠体重,备皮,络合碘消毒颈胸部皮肤,仰卧位固定。按沙轲等的方法,手术显微镜下取颈部前正中切口,显露大鼠右侧颈中交感神经节。结扎右侧的颈中节,缝合颈部伤口。对照组仅显露大鼠右侧颈中交感神经节,缝合颈部伤口。
全部手术操作过程不超过10分钟,出血量多者弃之不用,手术及麻醉复苏过程中保持局部环境温度35-37℃。
1.3 模型评价
1.3.1 Bederson神经功能评分 0分:无神经功能缺损;1分:前肢出现任何屈曲成分(即提尾悬空实验阳性),不伴其他不正常;2分:侧推抵抗力下降(即侧向推力试验阳性),伴前肢屈曲,无转圈行为;3分:同2级行为,伴自发性旋转(自由活动时向瘫痪侧划圈)。
1.3.2 前肢放置试验 大鼠每侧受测10次,前肢触及桌面角边缘次数为该侧得分。注意:抓握大鼠要轻柔,前肢自由悬垂,试验前轻轻上下活动大鼠,尽量让其放松,如大鼠挣扎,肌肉紧张或肢体放在试验者手上不计在内。
1.4 统计学分析 对实验结果采用SPSS13.0软件进行统计分析,采用Mann-Whitney U秩和检验,以P<0.05为有差异。
2 结果
2.1 Bederson神经功能评分 经过检测,术后6周实验组有9只大鼠Bederson神经功能评分为1分,另外3只为0分,而对照组12只大鼠均为0分,经过统计学分析两组数据比较有显著差异,P<0.01,见表1。
表1 术后6周两组大鼠Bederson神经功能评分比较(n=24)
2.2 前肢放置试验 经过检测,术后6周前肢放置试验实验组左侧评分均为10分,实验组右侧评分情况为5只7分、4只8分,3只9分,对照组左右侧评分均为10分,两组左侧前肢放置试验评分比较无明显差异,P>0.05,两组内双侧对比也没有差异,P>0.05,而两组右侧对比有明显差异,z=-4.48,P<0.01。
3 讨论 现有的研究交感神经的动物模型大多使用大动物,如猫、兔、狗等,但这些动物价格贵,饲养要求高。而大鼠因为其颈交感神经干在解剖结构和功能上与人类极为相似,是理想的实验动物。并且来源广泛,适于大量制作模型。
颈肩痛病人大多是慢性疾病,病程相对较长。本实验选择在大鼠术后6周做模型的评价,相当于在人类身上有大约2年的病程。此时即保证了伤口的愈合,同时由于交感神经激惹产生的一系列症状和体征也能够充分的体现出来。
我们用缝扎的方法对交感神经进行部分结扎,结扎使其表面的微血管阻断,避免完全阻断交感神经,并保证线结不脱落。而随着时间的推移,由于神经表面压迫持续不缓解,局部将出现充血、水肿,进而对交感神经本身造成机械压迫的刺激。颈交感链位于颈椎横突前方,周围并无坚韧的组织,而是呈曲折走行,较为松弛,有一定的活动度。由于其紧贴颈椎。
行为是机体功能的重要表现,对机体行为进行评估是神经科学研究领域的重要组成部分之一。行为学指标用于对实验动物的运动功能、神经功能和精神状态的评估,具有全面反映实验动物整体状态的作用。因此,本实验选取国内外较为公认的,相对客观的神经行为学检测方法,包括Bederson神经功能评分、前肢放置试验、作为模型的评价标准,以了解实验鼠损伤后在姿势改变、感觉的灵敏度及动作协调性等方面的改变。以期给出一个相对客观、可以量化的评价方法。在正式测试前的训练非常重要,良好的训练将提高实验数据的可重复性和可靠性。从结果可以看出,实验组大鼠相比对照组术后出现了姿势改变、感觉迟钝、协调性差的改变,我们认为是由于颈交感神经的持续兴奋,导致其支配的周围神经功能降低、血管供血不足引起。
本实验应用结扎右侧颈交感神经的方法制作大鼠颈交感神经激惹模型是研究颈交感神经激惹较为理想、可靠稳定的动物模型。
动物行为学分析范文3
【摘要】
目的 探讨卡托普利对血管性痴呆(VD)大鼠学习记忆的影响。方法 选用Wistar大鼠,采用永久性结扎双侧颈总动脉(2VO)法制作VD动物模型,动物分为正常对照组、模型组及卡托普利组,卡托普利7.52~10.48 mg·kg-1·d-1连续给药8 w,通过Morris水迷宫、避暗行为学及病理学实验,观察卡托普利对VD大鼠学习记忆的影响。结果 与模型组比较,卡托普利组大鼠第1~6天到达平台的潜伏期及游程、朝向角、游泳速度无明显改变,第7天大鼠在2 min内穿越平台的次数、在平台区的逗留时间、在平台区象限的逗留时间及平台区象限内的游程占总游程的百分比、平均速度、朝向角无明显变化(P>0.05);与模型组比较,卡托普利组鼠第2天避暗的错误次数及错误潜伏期也无明显变化(P>0.05);卡托普利组大鼠大脑皮层、海马细胞无明显变化。结论 卡托普利对血管性痴呆大鼠学习记忆无明显影响。
【关键词】 卡托普利;学习记忆;大鼠;血管性痴呆
自由基损伤为血管性痴呆(VD)发病的重要机制。研究显示,卡托普利可使心肌组织及脑脊液的丙二醛(MDA)降低,超氧化物歧化酶(SOD)升高〔1,2〕,那么卡托普利是否可以治疗VD、改善VD患者的学习记忆功能、长期口服卡托普利对VD学习记忆的影响国内外未见相关文献报道。本研究通过行为学、病理学观察长期口服卡托普利对VD大鼠学习记忆的影响,为临床应用提供实验依据。
1 材料与方法
1.1 实验动物及药品
Wistar大鼠70只,雌雄各半,体重300~400 g。由吉林大学动物研究中心提供,批号:SCXK(吉)20032007。卡托普利由上海医药(集团)有限公司信谊制药生产,批号:050703。
1.2 方法
采用永久性结扎双侧颈总动脉(2VD)法〔3〕制作VD动物模型,将术后7 d大鼠按体重随机分为正常对照组、模型组及卡托普利组。对照组、模型组给予自来水;卡托普利组给卡托普利(7.52~10.48 mg·kg-1·d-1),连续给药2个月后进行水迷宫实验、避暗实验,实验期间继续给药。水迷宫实验连续7 d,前6 d在1、2、3、4象限4个不同的入水点,测定大鼠到达平台的时间、游程、朝向角及平均速度,第7天撤掉平台,测定大鼠在2 min内穿越平台的次数、在平台区的逗留时间、在平台象限内的逗留时间、在平台区象限内的游程占总游程的百分比、平均速度及朝向角。水迷宫实验结束后,进行避暗实验。避暗实验记录大鼠第2天进入暗箱潜伏期和大鼠被电击的次数(即错误次数)。在行为学测定后,快速取出大鼠脑用甲醛固定,做病理切片,观察其大脑皮层、海马的病理变化。
1.3 统计学分析
采用SPSS软件包进行统计分析,结果以x±s表示,组间比较采用t检验。
2 结果
2.1 Morris水迷宫实验
与正常对照组比,模型组大鼠第1~6天到达平台的潜伏期及游程明显延长(P
2.2 避暗实验
与正常对照组比,模型组大鼠第2天避暗的错误次数及第2天的错误潜伏期无明显变化;与模型组比,卡托普利组大鼠第2天避暗的错误次数及第2天的错误潜伏期无明显改变。见表6。表6 卡托普利对VD大鼠学习记忆的影响(略)
2.3 病理
模型组:皮质神经细胞数明显减少,核固缩、深染的坏死神经细胞及嗜神经细胞现象较多,可见软化灶。海马神经细胞数明显减少,变性、坏死细胞较多。与模型组相比,卡托普利组没有明显变化。
3 讨论
2VO结扎大鼠VD模型是研究认知功能的良好模型,与人类痴呆进行性记忆力下降的机制基本一致,该模型不仅可用于判定某些治疗手段和药物的效果,还可用于研究痴呆脑组织的形态及病理生理变化机制。
脑缺血可导致自由基代谢紊乱,过量的氧自由基可通过两条途径对机体智能产生损害作用〔4,5〕:(1)攻击神经细胞膜上的不饱和脂肪酸,形成脂质过氧化物,进而损害神经细胞;(2)MDA是脂质过氧化物的主要代谢产物,是一种重要的生物大分子交联剂,能交联蛋白质和核酸,导致蛋白质合成或蛋白质功能紊乱,从而影响动物的学习记忆能力。
卡托普利结构上含有疏基,具有强有力的自由基清除作用,明显抑制自由基的生成,改善缺血心肌代谢〔6,7〕。卡托普利对脑组织缺血后自由基的影响未见相关报道,那么卡托普利是否可通过减少缺血后脑组织自由基的损伤,改善VD大鼠的学习记忆功能?本实验通过行为学及病理学研究显示:长期口服卡托普利7.52~10.48 mg·kg-1·d-1 2个月,对VD大鼠的学习记忆无明显影响。
参考文献
1 杜巍,胡建国,黄秋霞,等.低温卡托普利局部灌注对缺血再灌注后脊髓组织自由基和MPO的影响〔J〕.中国医师杂志,2005;7(12):15913.
2 李广平,徐延敏,黄体钢,等.卡托普利对Langendorff灌注大鼠全心缺血再灌注损伤的保护作用〔J〕.天津医药,2003;31(10):6635.
3 赵宪林,方秀斌,李东培.大鼠血管性痴呆模型制作〔J〕.中国医科大学学报,2002;31(3):1667.
4 王永炎,张伯礼.血管性痴呆现代中医临床与研究〔M〕.北京:人民卫生出版社,2003:2801.
5 Seif El Nasrm,ElFattah AA.Lipid peroxide,phospholipids,glutathione levels and superoxide dismutase activity in rat brain after ischaemia:effect of ginkgo biloba extract〔J〕.Pharmacol Res,1995;32(5):2738.
动物行为学分析范文4
[关键词] 苦参总黄酮;D-半乳糖;抗氧化;MAO-B;TNF-α
[Abstract] To investigate the effect of flavonoids from Sophora flavescens in aging mice induced by D-galactose and its mechanism. Totally 60 mice were randomly divided into six groups: the control group, the model group, the piracetam group (positive control group) and flavonoids from S. flavescens low, medium and high doses groups. Except for the control group, all of the rest groups were subcutaneously injected with D-galactose (160 mg・kg-1) for successively 30 days to establish the sub-acute senescent model. Meanwhile, flavonoids from S. flavescens low, medium and high doses groups were respectively administered with 150, 300 and 600 mg・kg-1 of flavonoids from S. flavescens for 30 days. The learning and memory abilities of mice were determined by avoiding darkness experiment and jumping stair experiment. The contents of malondialdehyde (MDA), tumor necrosis factor-α(TNF-α), the activities of superoxide dismutase (SOD), monoamine oxidase-B (MAO-B), Na+-K+-ATPase and Ca2+-ATPase in the brain of mice were determined respectively after the behavioral experiments. The activity of lactic dehydrogenase (LDH) in blood serum was also determined and analyzed by microscope after HE staining to observe the changes in hippocampal organizational structure. Compared with the model group, flavonoids from S. flavescens medium and high doses groups showed significantly increases in the latency of avoiding darkness and jumping stair experiments; flavonoids from S. flavescens low, medium and high doses groups and the piracetam group showed decreases in the numbers of errors in avoiding darkness experiment; the flavonoids from S. flavescens high dose group and the piracetam group showed reduction in the number of errors in jumping stair experiment (P
[Key words] flavonoids from Sophora flavescens; D-galactose; anti-oxidation; monoamine oxidase-B; tumor necrosis factor-α
doi:10.4268/cjcmm20152123
衰老是一切生物发展的自然规律,是体内外许多因素共同作用的结果。进入21 世纪后,随着各国陆续进入老龄化社会,衰老和抗衰老领域的研究受到各界的重视。苦参别名苦骨、川参、草槐、地槐等,其活性成分主要是生物碱和黄酮类化合物,苦参总黄酮(flavonoids from Sophora flavescens)多数为二氢黄酮和二氢黄酮醇类,少数为黄酮类、黄酮醇类、异黄酮类等,有研究显示苦参总黄酮具有抗肿瘤、抗心肌纤维化、抑菌、增强免疫功能、抗心律失常等多种作用[1-4],但对衰老的研究尚未见报道。D-半乳糖所致亚急性衰老动物模型在国内外广泛应用[5-6],本研究采用D-半乳糖诱导衰老模型,同时给予小鼠苦参总黄酮灌胃30 d,观察苦参总黄酮对衰老小鼠的影响,并探讨其作用机制。
1 材料
1.1 动物 昆明种小鼠,清洁级,雌雄各半,体重(25±5) g,购买于吉林大学基础医学部实验动物中心,动物合格证号SCXK(吉)2008-0005。
1.2 药物 苦参总黄酮(质量分数80%,西安草翠芯生物科技有限公司);D-半乳糖(质量分数99%,上海源叶生物科技有限公司);脑复康(东北制药集团沈阳第一制药公司)。
1.3 仪器 722可见分光光度计(上海欣茂仪器有限公司);酶标仪(美国Bio-rad Model 680型);DP71光学显微镜(日本OLYMPUS)。
1.4 试剂 SOD试剂盒、MDA试剂盒、LDH试剂盒、ATP酶试剂盒、考马斯亮蓝试剂盒(南京建成生物工程公司);MAO-B酶免试剂盒、TNF-α酶免试剂盒(上海浩本生物科技有限公司)。
2 方法
2.1 实验分组和给药 昆明种小鼠,60只,雌雄各半,随机分为6组:对照组,模型组,苦参总黄酮低、中、高剂量组,脑复康组。除对照组外,其余各组均D-半乳糖颈背部皮下注射(160 mg ・kg-1 ・d-1,连续30 d),对照均同时皮下注射等量生理盐水。造模同时,苦参总黄酮低、中、高剂量组分别灌胃苦参总黄酮[3,7]150,300,600 mg・kg-1・d-1;阳性对照组灌胃脑复康500 mg・kg-1・d-1,对照组和模型组灌胃等量溶剂,连续30 d。每3 d称体重1次。给药结束后进行行为学试验,观察学习记忆能力的改变。
2.2 行为学试验 于给药结束后次日进行避暗试验、跳台试验。避暗试验:实验前将避暗潜伏期大于180 s的小鼠弃去不用,避暗仪暗室底部铜栅通 36 V 50 Hz交流电,先将小鼠放入避暗仪反应箱中训练3 min,小鼠受电击逃往明室,正式测试开始时将小鼠背对洞口放入明室,小鼠进入暗室则受到电击,避暗仪自动记录5 min内小鼠进入暗室的次数(错误次数)和首次进入暗室的时间(避暗潜伏期),以此作为学习成绩。
跳台试验:跳台作为小鼠逃避电击的安全台,小鼠受到电击的正常反应是跳上跳台以躲避电击,并获得记忆。实验时将5只小鼠分别放入反射箱的5小格内适应3 min,然后通入28 V交流电,小鼠受到电击逃至安全台上,再从台上下来,以两前足同时接触铜栅遭到电击为错误反应,观察记录5 min内小白鼠受电击跳上平台的次数,以此作为学习成绩,24 h后再次测试,将小白鼠放在平台上,开始通以电流,记录动物从通电后第1次跳下平台的时间(潜伏期) 和 5 min内跳下平台的次数(错误次数),观察其记忆保持情况。
2.3 标本的收集 行为学试验结束后,称体重后10%水合氯醛腹腔注射麻醉(3 mL・kg-1)后固定,开腹,经腹主动脉取血,静止30 min以上离心,取血清备用。将小鼠快速断头处死,将全脑取出,用4 ℃生理盐水冲洗,做组织匀浆。每组随机挑取小鼠2只,麻醉后固定,开胸腔,左心室灌注生理盐水,剪破右心耳,直到右心耳流出清亮无色液体为止,后灌注4%多聚甲醛约500 mL。固定完毕后,迅速断头取脑,常规进行HE染色。
2.4 指标检测 取10%脑组织匀浆液按试剂盒方法测定MDA含量,酶免法测定TNF-α含量;取1%脑组织匀浆液,按试剂盒方法测定SOD,Na+-K+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活性,酶免法测定MAO-B活性;取血清按试剂盒方法用酶标仪检测LDH的活性;考马斯亮蓝法测定组织蛋白含量。
2.5 脑海马组织HE染色 将脑组织于4%多聚甲醛固定 24 h,常规石蜡包埋,切片,用于 HE染色,光镜下观察海马结构,并拍照。
2.6 统计学分析 实验所有数据以±s表示,组间比较采用方差分析及q检验进行。
3 结果
动物行为学分析范文5
关键词:焦虑, 抑郁, 神经环路, 分子机制,光学成像, 电生理,钙成像,昼夜节律
Neural circuits and molecular mechanisms underlying anxiety and depression
Abstract:Anxiety and depression are common human emotion and mood disorders, and their underlying neural mechanisms remain largely unknown. In this project, we plan to use mouse as the model system to study the neural circuits and molecular mechanisms of anxiety and depression, at the levels ranging from molecules to animal behaviors. The first team carries out the cellular physiological studies of animal anxiety and depression. The malfunctions of the serotonin (5-HT) system are related to anxiety, anhedonia, and depression. We examined the behavioral effects of activating 5-HT neurons in the dorsal raphe nucleus (DRN), the major source of 5-HT in the forebrain. By combining optogenetics, single-unit recordings, pharmacology, mouse genetic, and behavioral assays, we find that the activation of DRN 5-HT neurons produces strong reward signals that are mediated through the release of 5-HT and glutamate. Our results demonstrate that the DRN directly mediates reward, provides new insights into the intervention of depression and schizophrenia, which often manifest as the disorders of emotion and mood. The second team mainly focus on the interactions between circadian/circannual rhythms and the mood regulation. Here we present some substantial progresses on three aspects. First, we discovered that the C3H mouse strain is particularly suitable for studying seasonal affective disorders (SAD), highlighting the light-entrainment, or seasonal-mimicking, in mood regulation. Second, we found that the deletion of Bmal1 or Clock gene in the brain VTA area developed a counter-depression effect in mice, suggesting the engagement of the circadian clock in mood regulation. Finally, we have developed a cell-based high-throughput screen assay to identify clock modifier drugs, which are potentially useful to cure or relieve the mood disorders such as depression in humans. The third team is tasked to perform optical imaging studies of the neural circuits. We have established the optical methods and platforms to study the neural circuits underlying anxiety and depression, carried out the preliminary experiments of studying the whole-brain projection patterns as well as calcium imaging of NE/E neurons in the brain. In addition, we have completed the study of the behavioral functions of POMC neurons in thebrain. In summary, we are smoothly on the track of our research schedules, and are well-positioned to make more exciting findings in the future years.
动物行为学分析范文6
【摘要】 目的 观察中药(平颤方)联合褪黑激素(MT)对帕金森病(PD)模型大鼠行为学和前脑纹状体细胞凋亡的影响,探讨中药联合MT治疗PD的作用及其机制。 方法 SD大鼠60只,分5个组:空白对照组、模型对照组、MT组、中药组、中药+MT组。模型对照组和各治疗组大鼠腹腔注射N甲基4苯基1,2,3,6四氢吡啶(MPTP)建立PD模型,用爬杆法和迷宫试验测量大鼠行为学改变和智力状况,Bax/Bcl2免疫组织化学染色和Tunel法检测前脑纹状体凋亡细胞。 结果 PD大鼠出现不同程度爬杆能力下降和智力减退;与病理对照组相比,用药实验组尤其是中药+MT组大鼠行为学异常可部分或全部改善(P<0.05),前脑纹状体神经元和胶质细胞Bcl2蛋白表达明显增强(P<0.01),Bax基因表达受抑制(P<0.01),同时前脑黑质纹状体通路细胞凋亡减少(P<0.01)。结论 中药平颤方联合MT通过抗氧化应激途径,激活Bax/Bcl2系统,调节前脑黑质纹状体通路多巴胺(DA)神经活性,抑制细胞凋亡和改善PD症状。
【关键词】 中药平颤方;褪黑激素;N甲基4苯基1,2,3,6四氢吡啶;细胞凋亡;帕金森病
帕金森病(PD)在中医学中属于“颤证、颤振”范畴,中老年人肝肾亏虚,髓海不足,虚风内动是本病发病之源〔1〕。临床应用左旋多巴替代内源性多巴胺(DA)的缺乏,可改善PD症状,但大多数病人服药一段时间后疗效减退,出现运动障碍、智力减退和精神症状等副作用。根据中医对PD的认识并结合临床经验拟定中药平颤方,观察中药联合褪黑激素(MT)对前脑纹状体细胞凋亡的影响及功能的改善,探讨其联合治疗PD的作用及机制。
1 对象与方法
1.1 对象
雄性SD大鼠,体重255~305 g(鼠龄6~8 w),由江苏大学医学院实验动物中心提供。动物自由进食饮水,光照12/12 h明暗交替,室温饲养。用爬杆法进行筛选:引导动物在10 s内自杆顶爬至杆底,每只训练4次,训练完毕对其进行测定,选取正常(0分)大鼠进入实验,随机抽取12只作空白对照组,其余作建模处理。将MPTP用生理盐水配制,浓度为30 mg/ml,30 mg/kg腹腔注射,每日1次,共7 d。再用爬杆法进行筛选,筛选48 只PD模型(1.5~2.0分)大鼠进入实验;随机抽取36只作为治疗组(中药组、MT组、中药组+MT组,每组12只),其余12只作模型对照组。总共入选大鼠60只,每组均为12号。
1.2 方法
各治疗组和模型对照组大鼠于末次注射MPTP及用药/水后7、14、21 d,进行爬杆试验,每只大鼠允许爬杆3次,计算平均分。爬杆实验用直径35 mm、高1 000 mm的光滑不锈钢管,垂直竖立,将大鼠头向下放置在金属杆的顶部,使其沿杆自然爬下,观察动物在下行过程中的行为,并按标准计分,评分标准如下:四肢并用,一次顺利从杆上爬下为0分;一步一步螺旋向下爬行但兼有后肢滑行行为的为0.5分;上杆后间歇停顿数次后爬下,但可抱紧金属杆为1分;滑行后掉落为1.5分;不能抓杆,直接掉落为2.0分。同时对所有动物进行“T”形迷宫实验,测定动物智力状况,每只大鼠走迷宫3次,计算平均错误次数。
1.2.1 中药配方及治疗
中药平颤方由黄芪、天麻、银杏叶、白芍、钩藤、连翘、生甘草、野生葛根、大叶红景天、黄连等组成,制成浓缩煎剂。每日20:00胃饲中药除平颤方煎剂3 ml(相当于中药10 g),同时腹腔注射MT 10 mg/kg,连续治疗21 d;模型对照组,每日同时胃饲3 ml生理盐水和腹腔注射1 ml生理盐水。MT(Sigma公司产品)使用前先用无水乙醇溶解,然后加生理盐水稀释,MT初始浓度为3 mg/L,使用前调至所需终浓度,其中无水乙醇浓度小于0.5%(V/V)。
1.2.2 取材和切片制备
各组动物分别于末次注射MPTP后用药/生理盐水治疗7、14、21 d,用10%水合氯醛麻醉,0.9%生理盐水150 ml经心脏快速灌注冲洗,再用4.0%多聚甲醛200 ml灌注。取右侧半脑,10%甲醛固定48 h以上。以松果体为标志,向头侧横向切取3段,每段厚2 mm,前段为纹状体最大分布区。石蜡包埋,连续切片,片厚5 μm,取4套切片,分别用于HE染色,Bax/Bcl2免疫组织化学染色和Tunel法细胞凋亡染色。
1.2.3 Bax/Bcl2免疫组织化学染色
采用SP法,兔抗鼠Bax、Bcl2抗体及生物素羊抗兔IgG(购于武汉博士德生物技术公司)。切片脱蜡后,用3%甲醇过氧化氢孵育20 min,将切片置于10%牛血清蛋白30 min,分别在切片上加入Bax、Bcl2(1∶200)抗体,在温箱内过夜。次日加生物素IgG(1∶100)37℃反应30 min。用0.01 mmol/L PBS(pH7.4)充分洗涤,DBS/H2O2显色,常规脱水,透明和封固。
1.2.4 Tunel法细胞凋亡染色
将切片脱蜡水合,蛋白酶K(20 mg/L)室温下消化30 min,正常小牛血清37℃孵育1 h,加入Tunel混合反应液,37℃温箱反应2 h,3% H2O2封闭15 min,加入POD转移液,温盒内37.0℃温箱孵育1 h,加DAS显色3~5 min,苏木素复染,常规脱水,透明和封固,光镜观察。各组连续切片,相同层面选取3张切片,每张切选取3个视野,用CMIAS 98彩色病理图像分析系统进行分析。
1.3 统计学分析
数据以x±s表示,组间比较用单因素方差分析,两两比较用t检验。
2 结 果
2.1 治疗对PD大鼠行为的影响
注射MPTP后60 min,大鼠协调能力开始降低,下滑加快,甚至不能抱杆、坠落。 持续注射MPTP 7 d,爬杆实验测定,选择1.5~2.0分大鼠为病理对照组和用药实验组。造模后治疗组协调能力逐渐恢复,症状改善。治疗7、14、21 d爬杆实验与模型对照组相比各治疗组行为恢复明显。见表1。。表1 大鼠爬杆实验测定(略)
2.2 治疗对PD大鼠智力状况的影响
模型大鼠出现不同程度的行为智力和运动障碍,表现为动作迟缓、震颤、竖毛,对外界刺激反应低下。用药治疗后症状改善或消失。应用“T”型迷宫试验测定智力,错误次数减少;随着治疗时间延长,动物智力恢复明显。见表2。表2 大鼠迷宫试验智力测定(略)
2.3 治疗对PD大鼠前脑细胞的影响
光镜观察可见,模型对照组大鼠脑组织高度水肿,少量神经细胞和胶质细胞溶解、消失,组织结构紊乱、疏松,少量炎性细胞浸润;残存神经细胞皱缩、中央尼氏体溶解消失、核轮廓不清;神经胶质细胞呈核固缩或裂解;神经纤维水肿增粗,呈波浪形改变。用药组和空白对照组大鼠脑组织未见上述病理改变,纹状体区Bax、Bcl2、Tunel染色阳性细胞呈单个散在或小群细胞分布,阳性部位在胞核和胞浆。Bax基因蛋白于模型对照组表达最高,用药组次之,空白对照组最低;Bcl2基因蛋白于用药组呈高表达,空白对照组次之,模型对照组表达最低;与之相应,Tunel阳性细胞以模型对照组最高,用药组次之,空白对照组最低。三个用药模型组间比较,Bax以中药+MT组最低,Bcl2以中药+MT组最高,Tunel染色阳性细胞以中药+MT组最低,见表3,图1表3 PD大鼠前脑Bax、Bcl2、Tunnel染色阳性细胞(略)
3 讨 论
中药可以有效地延缓和阻止DA能神经元的变性、凋亡,并提高前脑DA的含量,从而延缓病程和减轻病症〔1,2〕。孙红梅等〔3〕 的实验也证实银杏平颤方及其拆方可通过阻止线粒体酶复合体活性的下降,从而保护线粒体的功能,防止DA神经元的凋亡,减缓PD病程的进展。近年来对MT药理作用的研究越来越多,尤其是其抗氧化及清除自由基的作用受到重视〔4〕。另文报道〔5〕 ,MPTP复制PD动物模型,前脑组织DA、高香草酸(HVA)、二羟基苯乙酸(DOPAC)含量均较空白对照组显著降低,同时伴随智力减退和运动障碍。
本文结果显示,给予中药平颤方联合MT治疗PD,大鼠前脑纹状体神经元和胶质细胞Bcl2基因蛋白的表达明显增多增强,Bax基因表达则反。随之,DA细胞凋亡减少。Bcl2基因作为广义的抗凋亡基因的激活剂,可能途径是抑制细胞内Ca2+超载,减少并抑制脂质过氧化物对神经细胞的毒性作用,从而调节细胞凋亡基因〔6~8〕。因此,在PD早期采取积极措施,促进Bcl2基因蛋白的表达,抑制Bax基因蛋白的表达,调节细胞凋亡发生的早期环节,阻断病理生理变化向恶性方向发展,以减轻或消除DA氧化应激引发的神经系统损伤。
平颤方中黄芪可扶正补气,现代药理学研究其有调节免疫,抗衰老,抗应激等作用,天麻、钩藤有平肝息风、能镇静、抗惊厥等作用,金银花具有清热解毒、凉风散热,黄连可清热燥湿,白芍可养血柔肝、补益肝肾,银杏叶、红景天和野生葛根则可活血化瘀、疏通经络,均可增加脑血流量,改善神经系统症状。甘草益脾和胃协调诸药。MT由于具有高弥散穿透能力,可在细胞膜、胞质、胞核等不同部位发挥作用,抗氧化作用具有广泛性和复合性的特点,经提高脑的抗氧化能力,防止脑组织免受自身氧化应激损伤〔9〕。二者联合使用,重视辨证论治的统一性和证候之间的有机联系,探索中医或中西医结合治疗PD的优势及其作用机制。
参考文献
1 李种泰,杨文波.滋补肝肾填精益髓法治疗帕金森病临床观察〔J〕.时珍国医国药,2006;17(2):2589.
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3 孙红梅,白丽敏,张 军,等.银杏平颤方及其拆方对帕金森病模型小鼠脑内线粒体酶复合体活性的影响〔J〕.中国中西医结合杂志,2005;25(11):10081.
4 Antolin I,Mayo JC,Sainz RM,et al.Protective effect of melatonin in a chronic experimental model of Parkinson′s disease〔J〕.Brain Res,2002;943(2):16373.
5 Bordet R,Devos D,Brique S,et al.Study of circadian melatonin secretion pattern at different stages of Parkinson′s disease〔J〕.Clin Neuropharm acol,2003;26(2):6572.
6 Medeiros CA,Carvalhedo de Bruin PF,Lopes LA,et al.Effect of exogenous melatonin on sleep and motor dysfunction in Parkinson′s disease.A randomized,double blind,placebocontrolled study〔J〕.J Neurol,2007;254(4):45964.
7 Sharma R,McMillan CR,Tenn CC,et al.Physiological neuroprotection by melatonin in a 6hydroxydopamine model of Parkinson′s disease〔J〕.Brain Res,2006;1068(1):2306.