中樞神經藥物對兩種品系小鼠行為學作用的比較

葉夷露，張建亭，鐘雅文，張緯萍，沈香娣，魏爾清，張 琦

(1.浙江醫學高等專科學校藥理教研室，浙江 杭州 310053;2.浙江大學醫學院藥理學系，浙江 杭州 310058)

目前在中樞神經系統藥物作用的研究中，昆明種(Kunming，KM)小鼠和ICR(Institute of Cancer Research)小鼠是常用的小鼠品系［1-3］。但是，研究表明采用不同品系、不同性別的小鼠，對中樞神經藥物的作用存在差異［4-5］。

被動回避試驗和開場自發活動是研究中樞神經藥物常用的兩種行為學方法。被動回避試驗是利用動物趨暗避明的習性，用于檢測動物學習記憶功能和條件反射的主要方法，實驗簡單易行，動物的差異性較小，在中樞神經藥物研究中起重要作用。但是不同品系、不同性別的小鼠對回避試驗學習的反應性不同［6-7］。開場自發活動最初主要用于研究動物的焦慮情緒［8］，也常用于檢測藥物對中樞神經的興奮和抑制作用［9-10］。研究發現，各種中樞神經藥物對開場自發活動同樣存在品系和性別的差異［11-12］。

本研究采用典型的中樞興奮藥和中樞抑制藥，對兩種常用品系小鼠(KM和ICR)的被動回避試驗及開場自發活動的作用進行研究和比較，為今后中樞神經藥物研究中動物品系的選擇提供依據。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 健康雄性昆明種小鼠和雄性ICR小鼠，體重(25～30)g，由上海斯萊克實驗動物有限公司提供(實驗動物合格證:SCXK(滬)2007-0005)。所有的動物實驗均遵照國家實驗動物飼養和使用指南，動物飼養在溫度控制的環境(22±2)℃下，12 h明暗循環，自由飲食和飲水。

1.2 藥品與儀器 咖啡因和麻黃堿購自日本Wako化學制造公司，地西泮購自江蘇濟川試劑有限公司，水合氯醛購于上海五聯化工廠;被動回避試驗采用大小鼠通用型穿梭箱(美國Lafayette公司);小鼠的自發活動采用大小鼠通用型自發活動觀察系統(JLBehv-LAG-4，上海吉量軟件科技有限公司)。

1.3 動物分組與給藥方案 實驗共分3大組:生理鹽水對照組(n=19)、中樞興奮藥組(咖啡因3、10、30 mg/kg)與麻黃堿組(3、10、30、100 mg/kg)和中樞抑制藥組(水合氯醛10、30、100 mg/kg)與地西泮組(1、3、10 mg/kg)。其中咖啡因、地西泮和水合氯醛溶解于生理鹽水中，麻黃堿溶解于20%二甲基亞砜(DMSO)中，于被動回避試驗前30 min或開場自發活動前10 min腹腔注射給藥1次。各組的動物樣本數見表1。

1.4 被動回避試驗 第1天進行適應性訓練和篩選。給藥后30 min，將小鼠頭部背向穿梭箱門輕輕地放入穿梭箱的明箱中，適應120 s后穿梭箱門打開。小鼠通過門進入暗箱后，門即關閉，同時給予1 mA電刺激3 s。如小鼠超過300 s未進入暗箱，則被剔除。第2天進行正式試驗，方法同前，小鼠從明箱進入暗箱后，門關閉，實驗結束，并記錄小鼠從明箱進入暗箱的潛伏時間，超過300 s按300 s計。

1.5 開場自發活動實驗 實驗前3 d，實驗人員每天將小鼠放到手上抓玩5 min，消除小鼠的緊張恐懼感。實驗當天將小鼠放到實驗室，先讓其適應環境2 h。給藥10 min后，將4只小鼠同時從黑色觀察箱的底部中央以頭部朝前的位置放入，關上箱門，在安靜環境下用DigBehv動物行為分析系統連續采集2 h。實驗結束后，將自發活動箱打開，清除糞便，用乙醇擦洗小鼠爬行過的鐵網，消除異味。最后采用DigBehv動物行為分析系統采集、存儲和分析視頻信號。將每個開場劃分為中央區域(20 cm×20 cm)和周邊區域。以自發活動總路程、中央區域路程占總路程的比值(中央路程比值)和中央區域停留時間(中央停留時間)來評價小鼠自發活動特點。所有實驗均在上午10點到下午5點之間進行。

2 結果

2.1 中樞神經藥物對兩種品系小鼠被動回避試驗的影響 中樞抑制藥地西泮3、10 mg/kg和中樞興奮藥咖啡因3、10、30 mg/kg，可使ICR小鼠被動回避試驗中進入暗箱的潛伏期延長;同樣，地西泮10 mg/kg和咖啡因30 mg/kg對KM小鼠也具有延長潛伏期的作用。另外，水合氯醛10 mg/kg和麻黃堿3 mg/kg使ICR小鼠進入暗箱的潛伏時間縮短;水合氯醛10、30、100 mg/kg對KM小鼠的潛伏時間也縮短。4種中樞神經藥物僅咖啡因3 mg/kg，對兩種不同品系小鼠的潛伏時間有差異。見圖1。

圖1 中樞神經藥物對兩種品系小鼠被動回避試驗的作用Fig.1 The effect of psychoactive drugs on passive avoidance test in two strains of mice

2.2 中樞神經藥物對兩種品系小鼠自發活動的影響

2.2.1 咖啡因對兩種品系小鼠自發活動的影響 在0～2 h總路程上，咖啡因3、10、30 mg/kg顯著增加KM小鼠的總路程，3、10 mg/kg增加ICR小鼠的總路程，兩種品系之間無顯著性差異(見表1)。在空間分布上，咖啡因30 mg/kg可增加KM小鼠和ICR小鼠的中央路程比值，兩種品系之間無顯著性差異。在中央停留時間上，咖啡因10、30 mg/kg可降低ICR小鼠中央停留時間，較KM小鼠顯著縮短。

2.2.2 麻黃堿對兩種品系小鼠自發活動的影響 麻黃堿30、100 mg/kg可顯著增加0～2 h內ICR小鼠和KM小鼠的總路程，10 mg/kg使ICR小鼠的總路程也增加，并且較KM小鼠有顯著性差異(見表1)。麻黃堿可使KM鼠中央路程比值減少，但無顯著性差異。ICR小鼠較KM小鼠中央路程比值顯著增大，中央區域停留時間顯著延長(圖2)。

2.2.3 地西泮對兩種品系小鼠自發活動的影響 地西泮3 mg/kg使ICR小鼠在0～2 h的總路程增加，并較KM小鼠有顯著性增加;地西泮3、10 mg/kg使ICR小鼠中央路程比值降低、中央區域停留時間縮短，較KM小鼠有顯著性差異(表1、圖2)。

圖2 生理鹽水、麻黃堿10 mg/kg和地西泮3 mg/kg對兩種品系小鼠自發活動作用的典型軌跡圖Fig.2 Typical locomotor tracks at 0.5 － 2 h intervals after administration of 0.9%NaCl(A，control)，ephedrine 10mg/kg(B)and diazepam 3 mg/kg(C)in two strains of mice

2.2.4 水合氯醛對兩種品系小鼠自發活動的影響 水合氯醛100 mg/kg能增加KM小鼠在0～2 h內總路程，ICR小鼠較KM小鼠有顯著減少。在中央路程比值和中央停留時間上，兩種品系小鼠各劑量組較生理鹽水組均無顯著性差異(表1)。

表1 中樞神經藥物對兩種品系小鼠自發活動的影響Table 1 The effect of psychoactive drugs on locomotor activities in two strains of mice

3 討論

本研究采用被動回避試驗和開場自發活動實驗，客觀定量地評價了中樞神經藥物對兩種常用品系小鼠行為學活動的影響。

與以往研究結果一致［13-15］，中樞神經藥物對被動回避試驗的學習記憶在兩種品系之間無顯著差異，這為中樞神經藥物在被動回避試驗的研究提供更多小鼠品系的選擇余地。但是我們發現中樞抑制藥地西泮可增強學習記憶能力，而水合氯醛則降低降低學習記憶能力，這可能與藥物的作用機制有關。杏仁核GABAA/BZ受體不僅是地西泮抗焦慮作用的位點，同時也和調節記憶儲存有關［16］。而水合氯醛的鎮靜催眠作用主要和其代謝產物三氯乙醇有關。以往研究發現，中樞興奮藥咖啡因可增強學習記憶的保留功能，并無增強學習記憶的獲取功能［17］，這和我們發現的咖啡因可延長被動回避試驗中潛伏期的結果一致，可能與改善海馬CA1區神經元前體細胞的增殖有關［18］。研究發現麻黃堿對新生大鼠低氧缺血性腦損傷有保護作用，可增強記憶功能［19］，而我們的實驗并未發現其對成年小鼠的作用，這是否和動物的種類及年齡有關尚需進一步研究確定。

開場自發活動實驗是神經藥理學研究中最常用的行為學實驗之一，常用于研究藥物對動物行為活動的影響，可檢測藥物對中樞神經的興奮和抑制作用。一般認為，中樞神經興奮時總活動量增加，中樞神經抑制時總活動量減少［20-21］，但是我們發現無論是中樞興奮藥還是中樞抑制藥使小鼠總路程均增加，品系和劑量對總路程均有影響。這在 Nakamura-Palacios［22］、Turski［23］等研究中也有報道。兩種品系小鼠總路程變化不明顯，僅在麻黃堿10 mg/kg、地西泮3 mg/kg和水合氯醛100 mg/kg時，兩種品系小鼠的活動總路程有顯著差異。除了活動總路程，活動的空間分布特點在自發活動中具有重要意義。中央路程比值增大、中央停留時間增加或進入中央區域的潛伏期縮短，均表明焦慮緩解［24］。如今，自發活動不僅用于焦慮樣行為的研究，還廣泛用于中樞興奮和抑制的研究。我們發現，麻黃堿10～100mg/kg對ICR小鼠較KM小鼠的中央路程比值顯著增加，中央區域停留時間延長，是否說明麻黃堿對ICR小鼠的興奮作用更強或具有抗焦慮作用尚需進一步研究。我們還發現，地西泮對ICR小鼠較KM小鼠的中央路程比值顯著降低，中央區域停留時間縮短。這表明地西泮的抗焦慮作用可在ICR小鼠上得到較好的體現。

總之，本研究以被動回避試驗的潛伏時間、開場自發活動總路程、中央路程比值、中央區域停留時間為觀察指標，較深入地比較了中樞神經藥物對兩種品系小鼠被動回避試驗和開場自發活動的影響，為今后中樞神經藥物研究中動物品系的選擇提供了依據。

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