熱應激對ICR雌性小鼠體質量和臟器系數的影響*

田永路 李 娜 田 禎 曾申明 朱德生

(1. 北京大學實驗動物中心，北京 100871)(2. 中國農業大學動物科技學院，北京 100193)

外界環境中有多種因素可以導致動物產生應激反應，如營養、管理等，但是溫度的變化是最主要的因素[1]。熱應激是指處于高環境溫度中的動物機體對于熱環境對機體提出的任何要求所做的非特異性的生理反應的總和[2]。在熱應激反應過程中，不同的動物組織器官或細胞表現出對熱應激反應具有差異性，一些組織細胞對熱應激產生耐受性，而不耐受的組織細胞由于熱應激的刺激出現損傷，甚至導致細胞死亡[3]。目前研究熱應激影響家畜繁殖性能的較多，如Lee報道[4]，熱應激可以使母牛的受胎率降低，而Wilson[5]研究發現熱應激會抑制小母牛排卵前卵泡的發育。然而，至今熱應激對各個臟器的影響程度及臟器系數少有報道。

本研究從熱應激對不同臟器的影響角度出發，通過對臟器系數計算比較，判斷熱應激對臟器影響的先后順序，從而為今后抗熱應激藥物的研發提供可靠的數據支持和有力動物實驗范式。

1 材料和方法

1.1 動物選擇與分組

4周齡的SPF級ICR小鼠92只，雌性，購自北京維通利華實驗動物技術有限公司提供，實驗動物生產許可證號：SCXK-(京)2021-0006。小鼠飼養于北京大學實驗動物中心屏障環境內，相對濕度40%～70%，溫度22～26 ℃，在設施內適應3 d后進行實驗。實驗分為對照組(25 ℃)和熱應激處理組(42 ℃)。本實驗已通過北京大學福利審理審查，審查編號：LAC-zhuDS-1。

1.2 儀器

生化培養箱、CO2檢測儀、電子體溫計、離心機、眼科剪、眼科鑷子和電子天平JM6102(Max=610 g，d=0.01 g)購自余姚紀銘稱重校驗設備有限公司，用于稱動物體質量；電子天平BS 223S(Max=220 g，d=0.001 g)和電子天平BS 124S(Max=120 g，d=0.1 mg)購自北京賽多利斯儀器系統有限公司，分別用于稱量心臟、肝臟、脾臟、肺臟、腎臟及子宮和卵巢的質量。

1.3 實驗設計

選取92只SPF級4周齡ICR雌性小鼠，隨機分成兩組：對照組和熱應激組。對照組26只小鼠飼養于屏障環境內，室內溫度25 ℃，相對濕度40%～70%；熱應激組66只小鼠，每天分兩批放入42 ℃(實測溫度在41～43 ℃)的生化培養箱中熱應激3 h，熱應激期間小鼠自由采食和飲水，熱應激結束后將小鼠放回屏障環境飼養，重復4周，期間每周隨機取對照組和熱應激組小鼠進行樣本收集，取樣情況見表1。電子天平稱量安靜狀態下小鼠體質量，并記錄；采用1.25%的三溴乙醇過量麻醉對小鼠進行安樂死處理，然后解剖采取小鼠卵巢、子宮、心臟、肝臟、脾臟、肺臟和腎臟并進行稱質量。

表1 實驗方案

臟器的獲取與稱質量：取一平板泡沫放于實驗臺上，先用75%乙醇進行消毒。對所使用的手術器械進行消毒處理。將處死后的小鼠置于泡沫板上，用大頭針固定好小鼠的四肢，小鼠腹部朝上，用75%乙醇對小鼠腹部消毒。剪開腹部，依次摘取卵巢、子宮、脾臟、肝臟、腎臟、心臟和肺臟，剔除表面脂肪、筋膜及吸凈表面血跡后稱質量。為了避免人為因素造成的測量誤差，采取固定人員、固定儀器和固定測量方法的措施[6]。

1.4 統計學方法

2 結果

2.1 熱應激對雌性小鼠體質量的影響

在進行熱應激處理后，小鼠出現精神萎靡、貪睡、腹部和頸部多汗等現象。與對照組相比，經過長時間的熱應激處理，小鼠體質量出現明顯下降(P<0.01)，如表2所示。熱應激3 h/d，在第7天、第14天、第21天和第28天時分別記錄小鼠體質量，發現熱應激組的小鼠體質量顯著低于對照組，體質量下降均值分別為4.06 g、5.93 g、4.51 g和7.13 g。

表2 熱應激對雌性小鼠體質量的影響

2.2 熱應激對雌性小鼠生殖臟器系數的影響

熱應激3 h/d，在處理7 d、14 d、21 d和28 d后，發現熱應激組小鼠的子宮系數均不存在顯著性差異(P>0.05)，而卵巢系數在處理后的第28天顯著高于對照組小鼠(P<0.05)。對子宮和卵巢兩個生殖臟器系數觀察，發現熱應激組小鼠的百分比，在第7天、第14 天、第21天和第28天時，略高于對照組(表3)。

表3 熱應激對雌性小鼠生殖臟器系數的影響

2.3 熱應激對雌性小鼠實質性臟器系數的影響

從表4中可以看出，熱應激3 h/d，在第7天時，熱應激組小鼠的肝臟系數極顯著低于對照組(P<0.01)，脾臟系數顯著低于對照組(P<0.05)，而心臟、肺臟和腎臟系數高于對照組，但與對照組之間不存在顯著差異(P>0.05)；在第14 天時，熱應激組小鼠的心臟系數顯著高于對照組(P<0.05)，肺臟系數極顯著高于對照組(P<0.01)，而其他臟器系數之間不存在顯著差異(P>0.05)；在第21天時，熱應激組小鼠的肝臟系數顯著低于對照組(P<0.05)，而其他臟器系數之間不存在顯著差異(P>0.05)；在第28天時，熱應激組小鼠的心臟系數極顯著高于對照組(P<0.01)，腎臟和肺臟系數顯著高于對照組(P<0.05)，肝臟系數顯著低于對照組(P<0.05)，而脾臟系數低于對照組，但與對照組之間不存在顯著差異(P>0.05)。

表4 熱應激對雌性小鼠實質性臟器系數的影響

3 討論

一些研究發現，熱應激后會導致豬采食量和體質量下降以及SD大鼠熱應激會使其攝食量明顯下降，飲水量增多[7-8]。大多數研究認為高溫會促進蛋白質加速分解代謝，使機體出現負氮平衡，造成體質量下降。本研究發現對照組小鼠體質量隨周齡呈遞增趨勢，而熱應激組小鼠體質量實驗期間基本維持在20 g左右，與對照組小鼠體質量之間存在差異顯著，這與之前報道一致。本研究還發現熱應激處理組可以造成小鼠卵巢和子宮的實際質量下降，這與Rozenboim[9]發現熱應激會造成蛋雞卵巢質量下降的結果相一致，但是對于子宮和卵巢兩個生殖臟器系數的觀察，在第7天、第14天、第21天和第28天時發現熱應激組小鼠的百分比，略高于對照組，推測原因為熱應激組小鼠體質量較小，雖然卵巢和子宮的實際質量下降，但臟器系數反而升高，說明當小鼠受到外界的刺激時，首先對生殖系統進行保護，以保持其繁殖的能力。實質性臟器損傷順序為最先受到影響的是肝臟和脾臟，其次是心臟和肺臟，最后影響到腎臟。以上結果進一步說明動物機體受到外界刺激時，優先保護泌尿生殖系統，以確保后代繁衍。具體原因還需進一步研究探討。

本研究以小鼠為研究對象，熱應激對不同臟器影響，通過對臟器系數的比較，發現了熱應激對于動物機體臟器損傷的規律，為以后的抗熱應激藥物的研發提供了可靠的數據支持和有力的動物實驗范式。