梭曼对大鼠应激性体温过高的作用及中枢和外周胆碱能受体阻断剂对其效应的影响

梭曼对大鼠应激性体温过高的作用及中枢和外周胆碱能受体阻断剂对其效应的影响 梭曼对大鼠应激性体温过高的作用及中枢和外周胆碱能受体阻断剂对其效应的影响 中国应用生理学杂志,2008;24(1 梭曼对大鼠应激性体温过高的作用及中枢和 外周胆碱能受体阻断剂对其效应的影响 杨永录,汪云利,赖雁,惠锦,李欣,陈小华 (1.成都医学院基础医学院,四川成都610081;2.解放军第一医院,甘肃兰州730030) 摘要目的:观察梭曼对大鼠应激性体温过高的抑制作用以及中枢和外周胆碱能受体阻断剂对其效应的影响.方 法:用无线遥测技术测量大鼠的体温,观察皮下注射梭曼,东莨菪碱,甲基东莨菪碱和吡啶斯的明对开放环境中大 鼠应激性体温过高的影响.用分光光度技术测定血浆中胆碱酯酶活性.结果:?对照组大鼠在开放实验箱中体温 升高达0.96?,而注射梭曼动物体温只升高了0,55?.中枢性胆碱能受体阻断剂东莨菪碱几乎完全阻断梭曼对 应激体温过高的抑制作用,而外周胆碱能受体阻断剂甲基东莨菪碱则能明显增强梭曼对应激性体温过高的抑制作 用.?外周抗胆碱酯酶剂吡啶斯的明能使血浆胆碱酯酶的活性降低至52%,同时明显提高开放环境中大鼠应激 性体温过高的反应.甲基东莨菪碱几乎可以阻断吡啶斯的明对应激体温过高反应的影响.结论:神经毒剂梭曼可 改变大鼠在开放环境中应激性体温过高的反应能力,其作用主要是通过中枢毒草碱型胆碱能通路所致.此外,外 周胆碱能神经参与大鼠开放应激性体温过高的形成过程. 关键词:应激性体温过高;梭曼;胆碱能受体阻断剂;抗胆碱能酯酶剂 中图分类号:R364.6文献标识码:A文章编号:1000—6834(2008)O1—019—05 应激是机体对各种内外环境刺激因素所产生的 适应性反应过程,最直接表现是精神紧张和体温升 高.实验已发现,当移动动物,调换动物笼以及将动 物移入到新的饲养环境中,甚至用手触摸动物,均可 引起体温快速升高,这种现象称为应激性体温过高 (stresshyperthermia)【1,2l.人处于精神紧张状态或 情绪激动时也会出现体温升高现象_3J.此外,军人 在突如其来的危险条件下,对出乎意料的变化需要 立即作出选择和采取行动时,会出现心理应激反应, 这种反应也可以提高自我效能_4J.近年研究发现, 化学战剂梭曼可引起动物快速的低温反应_5.6J.根 据梭曼的这一毒性特点,本实验以应激性体温变化 的幅度作为实验指标,观察梭曼对大鼠应激性体温 过高的影响及与中枢和外周胆碱能神经的关系,旨 在证明梭曼是否有限制机体应激性反应的作用. 1材料与方法 1.1动物和试剂 实验用成年雌性SD大鼠(四川省医学科学院 实验动物研究所提供),体重210,280g,在22?, 25?环境中饲养,明暗时间各为12h,动物自由进食 进水.中枢性胆碱能受体阻断剂东莨菪碱(scopo— lamine,SCOP),外周性胆碱能受体阻断剂甲基东莨 菪碱(methylscopolamin,MSCOP)和外周抗胆碱酯 19 酶剂吡啶斯的明(pyridostigmine,PYR)均为Sigma 公司产品,化学战剂梭曼(somali)的纯度大于98 %.东莨菪碱,甲基东莨菪碱,吡啶斯的明和梭曼分 别用无菌生理盐水溶解或稀释. 1.2动物手术 腹腔注射3%戊巴比妥钠溶液麻醉动物(30 mg/kg),按常规手术方法切开腹部皮肤和肌肉,将 无线温度探头(DSI公司TA10TA—F40型)放入腹 腔,缝合腹部肌肉和皮肤,然后肌肉注射青霉素以防 感染.手术后动物分别置于标准塑料大鼠笼中饲 养,7天后进行实验. 1.3应激性体温升高的复制 采用开放环境实验箱暴露的方法,复制大鼠应 激性体温升高模型_2J.本实验的开放环境实验箱 50cl"n的有机玻璃板制成,在 是由50cl"n×50cl"n× 开放实验箱的两侧各有两支荧光灯用于照明,箱体 的4周为白色,底部为棕色,顶部敞开.开放环境箱 放置在SH一800GS人工气候箱中(重庆永生实验仪 器厂产品),箱内温度设定为25?,相对湿度为 *基金项目:四JIl省教育厅重点项目(2005A192) 收稿日期:2006—07—28;修回日期:2007.09.29 作者简介:杨永录(1949.),男,甘肃人,教授,从事体温调节 和退热机理的研究.通讯作者.E-maihylyang@cmc.edu.cn 80%左右. 1.4体温的方法 用无线温度遥测仪(美国DSI公司)连续测量 大鼠体温.具体方法是将腹腔内置有无线遥测温度 探头的大鼠放入清洁的标准鼠笼中,然后置于遥测 仪的接收板上,让动物处于自由活动,进食和进水状 态.动物体内无线遥测温度探头测量到的体温信号 由接收板接收后,输入计算机储存并作数据处理. 1.5实验分组和步骤 (1):梭曼和甲基东莨 实验分3部分完成.实验 菪碱对大鼠应激性体温过高的影响.共分为6组 (=7):生理盐水组,梭曼组,甲基东莨菪碱组,梭 曼+生理盐水组,梭曼+东莨菪碱以及梭曼+甲基 东莨菪碱组.分别给动物皮下注射生理盐水1ml/ ,梭曼60~g/kg(60~g/ml生理盐水),东莨菪碱 1mg/kg或甲基东莨菪碱1mg/kg(1mg/ml生理 盐水). 实验(2):吡啶斯的明对大鼠应激性体温过高的 影响以及甲基东莨菪碱对其作用的影响.实验分为 3组(=7):生理盐水组,吡啶斯的明组和甲基东 莨菪碱组+吡啶斯的明组.皮下注射吡啶斯的明 0.1mg/kg(O.1mg/ml生理盐水),生理盐水和甲基 东莨菪碱的剂量和给药途径同实验(1).实验(3):吡 啶斯的明和甲基东莨菪碱对正常环境下大鼠体温的 影响:实验分3组(=7):生理盐水组,吡啶斯的 明组和甲基东莨菪碱组,给药方法与实验(1)相同. 实验前1d下午将动物移到实验室称体重,然 后放入25?人工气候箱中过夜,自由进食进水,适 应实验环境.次日上午8时开始连续记录体温,10 时给大鼠皮下注射生理盐水或药物后,放入开放实 验箱中记录体温60rain,然后将大鼠放回原鼠笼中 继续记录体温的变化.实验(3)大鼠给药后,放回原 鼠笼中观察体温的变化.给大鼠注射药后至少连续 观察体温6h,实验时间均从上午8时到下午5时. 1.6胆碱酯酶的测定 用含有肝素的注射器经心脏穿刺法抽取血液, 血标本在5?条件下离心15rain(4000×g),然后 将血浆放入一20?冰箱中保存.用比色法测定血浆 中的胆碱酯酶(ChE)活性,胆碱酯酶测定盒为南京 建成生物研究所产品. 1.7统计分析 实验数据用均数?标准差(y-?s)表示,采用配 对t检验或团体比较t检验进行统计分析. ChinJApplphysiol2o08;24(1 2结果 2.1梭曼对应激性体温过高的抑制作用以及东莨 菪碱和甲基东莨菪碱对其效应的影响 对照组注射盐水后放入开放实验箱中很快出现 应激性发热反应,20rain后体温快速升高达0.96 ?,并维持在这一水平;梭曼组和甲基东莨菪碱组 大鼠放入开放实验箱中20rain后.体温分别只升高 了0.55?和0.38?,较对照组明显降低(P< 0.01),然后则出现轻度下降现象(图IA). 给大鼠注射梭曼+盐水后,在开放实验箱中的 体温曲线变化与梭曼组相似;但注射梭曼后,立即 给外周胆碱能阻断剂甲基东莨菪碱,则几乎完全阻 断开放实验箱中大鼠的应激性体温升高反应;而注 射梭曼后,立即给中枢胆碱能阻断剂东莨菪碱,则可 以反转梭曼对应激性体温过高的抑制作用,体温曲 线类似于生理盐水组(图IB). 此外,所有动物从开放实验箱移回原鼠笼时,出 现一个快速而短暂的体温升高反应,这是由于移动 动物而引起的应激性体温升高反应(图1). 是 & ? 8 I-Ime【n) Fig.1Timecourseofcoretemperatureofratsinjectedsubcu— tancouslywithsaline,soman,methylscopolamine (MS~L)P)orscopolamine(S(lP)whenplacedinopen— fieldchamberfor1h Horizontalbarrepresentstheopen-fieldphase 2.2吡啶斯的明对大鼠应激性体温过高的影响以 及甲基东茛菪碱对其作用的影响 3个实验组在放入开放实验箱前的平均体温是 旭魂魄扎扎氟托 A—u.一?L1eJ8QE?一eJouB 中国应用生理学杂志,2008;24(1 相似的,放入开放实验箱后体温均较实验前明显提 高(P<0.01);但给外周抗胆碱酯酶剂吡啶斯的明 可明显提高开放实验箱中大鼠的发热反应,在给药 后60min时其体温较生理盐水组高0.4?(P< 21 0.05);而同时给吡啶斯的明和外周胆碱能受体阻 断剂甲基东莨菪碱后,大鼠的应激性发热反应较吡 啶斯的明组明显降低,其体温的变化与生理盐水组 相似(表1). Tab.1Changeofcoretemperatureofratsinjectedsubcutaneouslywithacombinationofsalin e(SAL),pyridostigmine(PYR),ora combinationofmethylscopolamine(MSCOP)andPYRwhenplacedinopen-fieldchamberf or1h(?,?S,=7) <0.01"USbeforetheopenfield;:<0.05"USsalinegroup 从图1和表1可见,所有动物从开放实验箱移 回原鼠笼中2h后,体温基本恢复到实验前水平,3 h后体温完全恢复到正常水平. 2.3吡啶斯的明和甲基东莨菪碱对正常环境下大 鼠体温的影响 给大鼠分别注射生理盐水,吡啶斯的明和甲基 东莨菪碱放回原鼠笼中后,所有动物均出现轻度的 应激性体温升高反应.吡啶斯的明组的体温变化与 生理盐水组相似,而甲基东莨菪碱组大约在给药20 min后,体温出现轻度下降现象,平均降低0.25oC 左右,约3h后体温恢复到给药前水平(图2). 三 gt-t 番一 8 lime(h】 Fig.2Timecourseofcoretemperatureofratsinjected subcutaneouslywithsaline,pyridostigmine(PYR)or methylscopolamine(MSCOP)whilehousedintheir homecage 2.4梭曼,吡啶斯的明和甲基东莨菪碱对血浆中 ChE活性的影响 梭曼组大鼠置于开放实验箱1h后,血浆中 ChE活性较生理盐水组降低了51.5%(P<0.01), 而甲基东莨菪碱组大鼠的ChE活性则无明显变化, 但梭曼+甲基东莨菪碱组血浆中ChE活性变化与 梭曼组相似(表2). 吡啶斯的明组与吡啶斯的明+甲基东莨菪碱组 大鼠置于开放实验箱1h后,血浆ChE活性分别与 生理盐水组比较明显降低(P<0.01),而两组大鼠 之间ChE活性则无明显差异(表2). Tab.2EffectofplasmaChEactivityofsoman,methylscopo— lamineandpyridostigmineonopenfield..inducedhyper.. htermiaintherat(?S,:7) GmupPlasmaChE(U/L) <0.O1"USsaline;#<0.01"USmethylscopolamine 3讨论 应激性体温过高模型的复制通常是将动物置于 开放环境中1hi2j.本实验给对照组大鼠注射生理 盐水后放入开放实验箱中,体温出现快速升高达 0.96?(图1A);在同样的环境温度下,给大鼠注射 盐水后放入原鼠笼中,体温只出现轻度的应激性升 反应(图2),说明我们使用开放性实验箱复制的应 激性体温过高是完全有效的.啮齿类和许多其它种 系动物通常是避开开放环境,寻找狭小而隐蔽的安 全环境藏身.将啮齿类动物放入开放环境中可以引 起交感一肾上腺髓质系统兴奋而导致体温明显的升 高以及其它的生理和行为反应【1_3j. 应激性体温过高不是一种单纯的生理应激性反 应,啮齿动物体温过高与尾部血管收缩使散热减少 有关,并且在正常室温和冷暴露时应激性体温过高 反应的幅度是相似的_8J.文献报道,应激性体温 过高的体温曲线幅度与内毒素引起的发热曲线幅度 相似,退热药物阿斯匹林和消炎痛可以阻断应激性 体温过高的反应,说明应激性体温过高与体温调定 点的变化有关_8J.另外,当动物出现应激性体温过 高时,血浆中白细胞介素.6(IL.6)明显升高_8J8.所 以,通常认为应激性体温过高的机理与致热原性发 热的机理可能是相似的.Romanovsky等发现,外周 胆碱能神经可能在发热反应中起作用_9J9.我们实 验室证明,腹腔注射AVP能明显降低大鼠应激性体 温过高,而注射AVPV1阻断剂则能提高应激性体 温过高的反应,证明内源性AVP在应激性体温过高 中有负调节作用_2J. 虽然应激反应对机体有不利的一面,但也能使 人和动物出现各种防御行为,甚至攻击行为.在战 争条件下,战斗应激反应是常见的军人心理应激反 应.由于适度的心理应激是提高和维持军人斗志和 战斗力的必要条件,所以本实验观察了化学战剂梭 曼对应激反应的影响.本实验给大鼠皮下注射梭曼 后能明显抑制应激性体温过高反应,同时血浆中胆 碱酯酶(AchE)活性较对照组降低了51.5%(P< 0.O1);注射中枢性胆碱能受体阻断剂东莨菪碱能 明显阻断梭曼对应激性体温过高的抑制作用(图 1).这个发现表明,神经毒剂梭曼对大鼠应激性体 温过高的抑制作用,主要是梭曼抑制胆碱酯酶活性, 使中枢乙酰胆碱积聚过多,提高了中枢毒蕈碱型胆 碱能通路的活动所引起.开放环境应激性体温过高 是啮齿类动物攻击反应的一个重要的指标,梭曼能 明显抑制大鼠在开放环境中的这种反应,提示神经 毒剂梭曼可能损伤了大鼠在开放环境中应激性体温 过高的反应能力,而使动物对环境变化的应激性挑 战反应能力降低. 在实验中,我们给大鼠注射外周性毒蕈碱受体 阻断剂甲基东莨菪碱不仅能明显减弱开放应激性体 温过高的反应,而且也能明显增强梭曼对应激性体 温过高的抑制作用(图1).实验结果不仅进一步支 持了神经毒剂梭曼对应激性体温过高的抑制作用主 要是通过中枢毒蕈碱型胆碱能通路的活动所致,而 且也证明外周胆碱能神经参与开放应激性体温过高 反应的形成过程. 鉴于甲基东莨菪碱能抑制应激性体温过高反 应,则激动该受体似可以提高这种反应.一种不能 ChinJApplphysiol2008;24(1 穿过血脑屏障的外周抗胆碱酯酶剂吡啶斯的明是一 个理想的实验用药,它可短时间地激动毒蕈碱型和 烟碱型受体.所以,研究吡啶斯的明对应激性体温 过高的影响和对甲基东莨菪碱对其的反转作用,可 能有助于了解外周胆碱能神经在应激性体温过高中 的作用.给大鼠注射吡啶斯的明能使血浆ChE活 性降低42.5%和明显提高应激性体温过高反应; 而外周胆碱能受体阻断剂甲基东莨菪碱则能明显阻 断其升温作用.此外,甲基东莨菪碱也可轻度降低 正常大鼠的体温(图2).实验证明,外周胆碱能神 经不仅参与大鼠开放应激性体温过高的形成过程, 而且可能参与维持正常体温的调节过程. 综上所述,神经毒剂梭曼能损伤大鼠在开放环 境中出现应激性体温过高的反应能力,使大鼠应激 性体温过高的反应降低,其作用主要是通过中枢毒 蕈碱型胆碱能通路所致;而外周胆碱能神经可能参 与大鼠应激性体温过高反应的调节过程. 4参考文献 [1]GordonCJ.Environmentalstress[A],In:Tempera— tureandtoxicology[M].CRCPress,NewYork.2005. 195—231. [2]杨永录.精氨酸加压素在应激性体温过高中的作用 [J].中国危重病急救医学,2002,14(4):207—209. [3]BrieseE.Emotionalhyperthermiaandperformancein humans[J].PhysiolBehav,1995,58(3):615—618. [4]李权超,虢国泰,何英强.军人心理应激的发生机制 及其控制[J].中国行为医学科学,2002,11(3):350— 351. [5]ClementJG.PharmacologicalnatureofSOIT~n—induced hypothermiainmice[J].PharmacolBiochemBehav, 1993,44(3):689—702. [6]杨永录,支东学,王绪明,等.胆碱能阻断剂对梭曼 引起大鼠降温效应的影响(英文)[J].中国病理生理 杂志,2004,20(1):60,62. [7]BrieseE.Normalbodytemperatureofratstthesetpoint controversy[J].NeurosciBiobehavRev,1998,22 436. (3):427— [8]GordonCJ,YangYL.Reductioninopenfield—induced hyperthermiaintheratexposedtochlorpyrifos,ananti— cholinesterasepesticide[J].JThermBiol,2001,26 (3):313—318. [9]RomanovskyAA,IvanovAA,BerthoudHR,eta1. Arevagalefferentsinvolvedinthefeverresponsetoin— traperitoneallipopolysaccharide[J]?JThermB, 20oO,25(1):65—70. 中国应用生理学杂志,2008;24(1 INHIBIToRYEFFECToFSoMANoNSTRESSINDUCED HYPERTHERMIAINRATSANDTHEINFLUENCEoFCENTRAL ANDPERIPHERALCHoLINERGICANTAGoNISTS YANGYong—lu,WANGYun—li,LAIYan,HUIJin2,LIXin,CHENXiao-hua (1.DepartmentofPathophysiology,ChengduMedicalCollege,Chengdu610081; 2.The1stHospitalofPLA.Lanz}10u730030.China) ABSIRACT Ainl;Todeterminetheeffectofsomanonstressinducedhyperthermiaandtheinfluenceofcen tralandperipheralcholinergican— tagonists.Methods:EffectsofsubcutaneousinjectionofS1)lnan,scopolamine,methylscop olamineandpyri&xstigmineonstress-induced hyperthermiawereobservedinratsbyradiotelemetryinanopen— fieldenvironment.Plasmacholinesterase(ChE)activityWasmea— suredbyaspectrophotometry.Results:? Coretemperatureofthecontrolgroupincreasedby0.96?whenexposedtOopen-field, whereascoretemperatureonlyincreasedby0.55? inSOmantreatedanimals.Scopolamine,acentralcholinergicantagonist,nearly abolishedinhibitoryeffectsofsonaRoncoretemperaturewhenexposedtOopen-fidd.Methylscopolamine,aperipheralcholinergican— tagonist,coadministeredwithsomanreducedsignificantlythehyperthermicresponsetOopen—fieldexposurecomparedwithratsdosed withsoman.?Pyridostigmine,aperipheralanti— C}1Eagentthatcauseda52%decreaseinplasmaChEactivityledtOasignificant enhancementofthehyperthermicresponsetoopen-fieldexposure.Methylscopolaminenearlyabolishedtheeffectsofpyridostigmine onstress-inducedhyperthermiaresponse.Conclusion:InhibitOryeffectofsomanontheopenfieldhyperthermiasuggesedthatsoman treatmenthamperedtheabilityoftherattOdevelopanormalhyperthermicresponsewhenplacedintheopen—fieldenvironment.Its inhibitoryeffectsweremediatedprimarilythroughacentralmuscarinicpathway.Inaddition,peripheralcholinergicnervewasin— volvedinthecontrolofstresshyperthermicresponse. KEYWORDS:stresshyperthermia;soman;cholinergicantagonist;anticholinesteraseagent 急性冷暴露和冷习服对大鼠和雏鸡某些 内分泌活动影响的比较生理学研究 李士泽1一,杨玉英,杨焕民,倪江 (1.黑龙江八一农垦大学动物科技学院,黑龙江大庆163319;2.哈尔滨医科大学生理 学教研室,黑龙江哈尔滨150084) 摘要目的:探讨冷应激对哺乳类和禽类某些内分泌活动影响的比较生理学机制.方 法:Wistar大鼠和罗曼雄性雏鸡进行急性 冷暴露和冷习服实验,探讨急性冷暴露和冷习服对大鼠和雏鸡某些内分泌活动的影响.结果:大鼠在急性冷暴露后血清T水平 在4,36h有不同程度的升高,而雏鸡的T浓度则在冷暴露后除12h有所升高外,其他时间均低于冷暴露前的水平;大鼠血清rr4 在冷暴露后2h时升高,而后逐渐降低,而雏鸡冷暴露后2,4h升高,12h降低,而后又升高;血清胰岛素(Insulin)的变化趋势大鼠 和雏鸡基本一致,均在冷暴露2h升高,而后渐降;皮质醇(Cortiso1)的变化,大鼠为冷暴露后2h明显升高,而后渐降,而雏鸡则一 直保持较高水平;冷习服后大鼠和雏鸡血清的几种激素水平变化趋势基本一致,即冷习服后血清L升高,rr4下降,胰岛素降低,而 皮质醇则呈升高趋势.结论:冷应激对哺乳动物和禽类的内分泌活动具有差异性. 关键词:冷暴露;冷习服;内分泌;大鼠 KEYWORDS:coldexposure;coldacclimation;endocrine;rats 中图分类号:Q495文献标识码:A文章编号:1000—6834(2008)01—023—03 寒冷是北方高寒地区动物特别是新生动物的一种普遍 的应激因素.寒冷应激可导致动物生长缓慢,抗病性差,严 重者造成死亡,使饲养业遭受重大损失,这也是制约北方饲 养业发展的重要限制因素之一.我们先前的研究工作表 日月【,动物在冷应激前后机体营养代谢,组织细胞学等有较 明显的变化,而作为哺乳动物的大鼠和鸟类的雏鸡对冷应激 或冷习服生理反应的差异性,国内尚未见报道.本研究旨在 探讨大鼠和雏鸡在冷应激前后生理反应的差异性,从而为比 较生理学提供理论依据.