強(qiáng)迫游泳概述

1、.【摘要】本文對(duì)大小鼠游泳實(shí)驗(yàn)的方法( 強(qiáng)迫游泳、 負(fù)重游泳、 水迷宮等) 、 評(píng)價(jià)指標(biāo)( 不動(dòng)時(shí)間、 負(fù)重游泳時(shí)間、 逃避潛伏期等) 及模型大、 小鼠生理生化的變化進(jìn)行了綜述，為進(jìn)行抗抑郁、抗疲勞和益智藥物的研究提供參考，本文還對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)在大小鼠游泳實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用作了簡要的介紹?！?關(guān)鍵詞】 大鼠; 小鼠; 游泳大小鼠游泳實(shí)驗(yàn)是一種廣泛應(yīng)用于抗抑郁、抗疲勞和益智藥物的芍效學(xué)與作用機(jī)制研究的抗應(yīng)激實(shí)驗(yàn)方法。本文就此作一個(gè)簡要的綜述，為相關(guān)藥物的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)提供參考?！緦?shí)驗(yàn)儀器】1 大、 小鼠游泳實(shí)驗(yàn)在抗抑郁藥物研究中的應(yīng)用1 9 7 7 年， p o r s o l tr d首次應(yīng)用強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)檢

2、測(cè)抗抑郁藥物的作用。后來強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)就成為評(píng)價(jià)藥物抗抑郁作用的動(dòng)物模型。該實(shí)驗(yàn)方法是一種行為絕望實(shí)驗(yàn)法，其基本原理是當(dāng)大鼠或小鼠放進(jìn)一個(gè)有限的空間使之游泳， 開始時(shí)拼命游泳力圖逃脫，很快就變成漂浮不動(dòng)狀態(tài)， 僅露出鼻孔保持呼吸， 四肢偶爾劃動(dòng)以保持身體不至于沉下去， 實(shí)際是動(dòng)物放棄逃脫的希望， 屬于行為絕望。經(jīng)典的強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)分兩天進(jìn)行。第一天讓大鼠或小鼠在2 5 的深水中強(qiáng)迫游泳 1 5m i n ， 取出后在犯溫室烘干， 歸籠。第二天， 在同樣的條件下進(jìn)行強(qiáng)迫游泳5m i n ， 記錄不動(dòng)時(shí)間。m i r u ah等將強(qiáng)迫游泳的時(shí)間改為( 1 0 一 3 0 )m i n i 1 。張中啟

3、等在實(shí)驗(yàn)第2天直接觀察小鼠強(qiáng)迫游泳6m i n內(nèi)后4m i n的不動(dòng)時(shí)間圖。這些都是對(duì)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)方法所做的修改。大鼠或小鼠的不動(dòng)時(shí)間是判斷抗抑郁藥物作用的指標(biāo)。不動(dòng)時(shí)間越短，抗抑郁作用越強(qiáng)。水溫、水深、動(dòng)物、季節(jié)是影響實(shí)驗(yàn)的4個(gè)因素。k i t a d a 等指出水溫低于2 0 會(huì)縮短不動(dòng)時(shí)間。因此，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)常常把水溫控制在2 5 一 3 0o c s 7 。水深的選擇應(yīng)以動(dòng)物無法逃脫為標(biāo)準(zhǔn)。一般大鼠實(shí)驗(yàn)時(shí)水深為( 1 7 一3 3 )c m，小鼠實(shí)驗(yàn)時(shí)水深約1 0c m。水太深，動(dòng)物難以使用前爪和尾保持不動(dòng)，就會(huì)游動(dòng)和攀爬。水太淺，動(dòng)物可利用尾和后爪保持平衡而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。此外，不同品系的動(dòng)

4、物對(duì)抗抑郁藥的敏感性不同。w i s t a r - 腸o t 。品系大鼠比其它品系大鼠在游泳時(shí)更趨向于保持不動(dòng)狀態(tài) 4 。該實(shí)驗(yàn)受季節(jié)影響比較大， 冬季動(dòng)物的不動(dòng)時(shí)間會(huì)延長，夏季則相反 5 。但游泳實(shí)驗(yàn)不存在時(shí)辰效應(yīng)，即一天當(dāng)中不同時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， 結(jié)果是一致的 6 0v i d o m e xv圖像運(yùn)動(dòng)解析儀( 美 c o l u m b u si n s t r u m e n t s 公司產(chǎn)品) 由攝像機(jī)監(jiān)視器、顯示屏、 主控機(jī)、 微機(jī)及打印機(jī)5 部分組成，可自動(dòng)檢測(cè)小鼠的不動(dòng)時(shí)間。微機(jī)記錄的不動(dòng)時(shí)間較肉眼觀察的偏高，這主要是因?yàn)樾∈笤谒凶魃舷赂Z動(dòng)時(shí)，微機(jī)認(rèn)為是一個(gè)點(diǎn)，誤為不動(dòng)行為。這

5、一點(diǎn)有待于我們研究和開發(fā)出更為準(zhǔn)確、客觀的圖像采集分析系統(tǒng)。精品.d e t k e 等將強(qiáng)迫游泳中的行為分成4類: 游泳( 動(dòng)物在水中四處游動(dòng)) 、 攀爬( 動(dòng)物前爪劃動(dòng)水面，碰觸缸壁) 、 潛水( 動(dòng)物整個(gè)身體沉于水下) 和不動(dòng)( 動(dòng)物四肢不動(dòng)漂浮于水面， 僅頭部露出水面呼吸) 。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明不同機(jī)制的抗抑郁藥影響不同的行為，如地昔帕明和馬普替林( n e再攝取抑制劑) 可選擇性增加大鼠的攀爬行為， 而氟西汀( 5 - h t再攝取抑制劑) 選擇性增加大鼠的游泳行為川。王斌等通過強(qiáng)迫游泳模型初步研究了柴胡皂昔和氟西汀的抗抑郁作用， 發(fā)現(xiàn)柴胡皂昔單用難以起到抗抑郁作用， 與氟西汀合用能加強(qiáng)其抗

6、抑郁作用 呂 。在強(qiáng)迫游泳刺激下，抑郁癥模型小鼠腦內(nèi)天門冬氨酸( a s p ) 、 甘氨酸( g l y ) 和牛磺酸( t a u ) 的含量都顯著升高， 丙氨酸( a l a) 的含量顯著減少， 谷氨酸( g l u) 和y - 氨基丁酸( g a b a ) 的含量沒有顯著性變化，表明強(qiáng)迫游泳可引起小鼠腦內(nèi)氨基酸水平的改變。( 其中a s p ,g l u ,a l a 為興奮性氨基酸， g l y ,t a u ,g a b a為抑制性氨基酸。 ) 陳瑤等通過比較興奮性/抑制性氨基酸二者比例的改變， 發(fā)現(xiàn)抑郁癥模型小鼠腦內(nèi)興奮性/ 抑制性氨基酸的比值明顯降低，表明此時(shí)小鼠腦內(nèi)抑制性氨

7、基酸的含量增加較顯著，中樞神經(jīng)系統(tǒng)以抑制占優(yōu)勢(shì)，與強(qiáng)迫游泳模型小鼠游泳不動(dòng)時(shí)間長的抑郁行為較一致。由此可見強(qiáng)迫游泳使小鼠游泳不動(dòng)時(shí)間增加，出現(xiàn)抑郁傾向，可能與腦組織中興奮性氨基酸和抑制性氨基酸水平失調(diào)及興奮性/ 抑制性氨基酸的比值改變有關(guān)。積雪草總昔就是通過改善抑郁癥模型小鼠腦內(nèi)氨基酸類遞質(zhì)的失調(diào)， 增加興奮性/ 抑制性氨基酸的比值，而減少強(qiáng)迫游泳不動(dòng)時(shí)間， 提高小鼠的興奮性， 對(duì)抗強(qiáng)迫游泳所致抑郁傾向 9 02 大小鼠游泳實(shí)驗(yàn)在抗疲勞藥物研究中的應(yīng)用負(fù)重游泳實(shí)驗(yàn)是評(píng)價(jià)藥物抗疲勞作用的動(dòng)物模型om o r i u r a等曾用此實(shí)驗(yàn)來評(píng)價(jià)蝮蛇( 學(xué)名a g k i s t r o d o nb

8、 l o m h o f f i ib l o m h o f f i ib o i e ) 的5 0 %乙醇提取 物 的 抗 疲 勞 效 應(yīng) t o 0常用的實(shí)驗(yàn)方法是將小鼠尾部1 / 3 一 2 / 3 處負(fù)重( 體重的5 %一1 0 %) 后投人水槽中游泳，觀察和記錄小鼠自人水后到沉入水中1 0。 不能浮出水面( 處于力竭狀態(tài)) 的時(shí)間。此負(fù)重游泳時(shí)間被看作是定量客觀評(píng)價(jià)疲勞程度的指標(biāo) 。若負(fù)重游泳時(shí)間越長，則表明藥物的抗疲勞效果越佳。實(shí)驗(yàn)中水溫( 2 5 一 2 9 土1 )o c ， 水深約2 5c m ，所負(fù)重物為鉛絲或橡皮泥球。無負(fù)重游泳也可以使小鼠疲勞，但觀察其達(dá)到力竭狀態(tài)所需

9、的時(shí)間比較長。嚴(yán)茂祥等 1 2 建立了大鼠游泳致疲勞模型， 其方法是將造模組大鼠放人溫度為( 4 3土0 . 5 ) c， 水深為 3 5c m的水槽中， 讓其自然游泳，以每只大鼠出現(xiàn)自然沉降的時(shí)間為每只大鼠的耐疲勞時(shí)間，當(dāng)全組5 0 %大鼠出現(xiàn)自然沉降時(shí)， 全組動(dòng)物停止游泳， 造模連續(xù)1 4d 。模型成功后大鼠表現(xiàn)為: 大便次數(shù)略增多、 偏稀，體重稍下降，自由活動(dòng)減少， 被毛略蓬松， 食量下降。近年來，強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)也用于耐力的測(cè)試 ” 。如果實(shí)驗(yàn)時(shí)水溫調(diào)至( 5 一巧土1 ) 或( 3 9 一 4 5士1 ) c，使小鼠進(jìn)行高溫或低溫游泳，可以考察藥物對(duì)游泳致疲勞外加應(yīng)激的影響 1 4 1

10、。選用強(qiáng)制冷水游泳作為應(yīng)激源，在每天的不同時(shí)間造模，并改變每天造模持續(xù)時(shí)間，減少機(jī)體對(duì)應(yīng)激的耐受， 力圖制造一個(gè)包括溫度刺激( 寒冷) 、 體力消耗( 游泳) 以及精神刺激( 強(qiáng)制冷水游泳所致情緒刺激) 在內(nèi)的由多種應(yīng)激因素所致的應(yīng)激動(dòng)物模型。它既模擬了中醫(yī)有關(guān)疲勞的發(fā)病過程， 也符合西醫(yī)所認(rèn)為的由慢性應(yīng)激導(dǎo)致疲勞的理論 1 5 1 。模型動(dòng)物體力下降( 力竭游精品.泳時(shí)間縮短) ， 出現(xiàn)抑郁傾向( 自發(fā)活動(dòng)減少) 、 神經(jīng)內(nèi)分泌功能紊亂， 這些與疲勞病人的癥狀表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)室檢查相似。由此可見，該模型是一種值得進(jìn)一步提高和完善的可用以研究慢性疲勞的動(dòng)物模型。同時(shí)也說明在應(yīng)激導(dǎo)致慢性疲勞的過程與機(jī)

11、體神經(jīng)一內(nèi)分泌一免疫系統(tǒng)功能的紊亂關(guān)系密切。王琳等發(fā)現(xiàn)強(qiáng)制冷水游泳使大鼠血清中單胺類遞質(zhì)含量普遍出現(xiàn)升高趨勢(shì)，其中多巴胺含量明顯升高。消疲怡神口服液( 一種抗疲勞藥物) 能降低5 - 經(jīng)色胺( 5 -h t ) 、 多巴胺( d a ) 及其代謝產(chǎn)物高香草酸( h v a ) 含量，并使5 - h t 代謝產(chǎn)物5 - 經(jīng)叫噪乙酸( 5 - h i a a ) 含量升高， 提示其抗應(yīng)激作用可能與抑制外周 d a的合成與代謝， 促進(jìn)5 - h t分解有關(guān)。強(qiáng)制冷水游泳還會(huì)明顯降低大鼠腎上腺抗壞血酸含量( 反映腎上腺皮質(zhì)功能的經(jīng)典指標(biāo)) ，表明此時(shí)腎上腺功能活躍，皮質(zhì)酮合成增加。消疲怡神口服液可以有

12、效逆轉(zhuǎn)這一變化，提示它可以抑制應(yīng)激情況下腎上腺皮質(zhì)功能的過度活躍，減少腎上腺皮質(zhì)激素的合成，減輕應(yīng)激所致的不良影響 1 6 1 0乳酸( l a c ) 、 乳酸脫氫酶( l d h) 、 血清尿素氮( b u n ) , 葡萄糖( g l c ) 和總蛋白( t p ) 是與游泳致疲勞有關(guān)的血液生化指標(biāo)。l a c的堆積是運(yùn)動(dòng)性疲勞的一個(gè)重要原因。l a c作為無氧酵解的產(chǎn)物，長時(shí)間劇烈運(yùn)動(dòng)會(huì)造成機(jī)體l a c堆積， 影響機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定和正常代謝。l d h在 l a c的代謝過程中起催化作用，運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)期其活力的增加有利于l a c的消除。b u n是運(yùn)動(dòng)時(shí)物質(zhì)代謝的產(chǎn)物， 它隨勞動(dòng)及運(yùn)

13、動(dòng)負(fù)荷的增加而增加， 機(jī)體對(duì)負(fù)荷適應(yīng)能力越差，b u n的增量就越明顯。g 1 。 存在于肌肉、 紅細(xì)胞和其它組織中， 是運(yùn)動(dòng)的能量來源之一。此外， 蛋白質(zhì)含量能反映機(jī)體的營養(yǎng)狀況。藥物可以通過降低運(yùn)動(dòng)后l a c水平和b u n增量，提高l d h活性及g l c 和t p 含量， 來達(dá)到抗疲勞效應(yīng)。游泳實(shí)驗(yàn)在中藥抗疲勞作用的研究中頻繁使用。劉紅等以游泳小鼠為研究對(duì)象， 發(fā)現(xiàn)竹節(jié)人參可以提高l d h活力及肌糖原和肝糖原的儲(chǔ)備量，降低游泳后 l a c水平和 b u n增量， 而具有抗疲勞作用 1 7 。賓曉農(nóng)等對(duì)絞股藍(lán)皂貳進(jìn)行藥理學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)它可明顯延長小鼠游泳至力竭的時(shí)間; 減少力竭性游

14、泳小鼠心、 腎組織中丙二醛( m d a) 含量; 升高腎組織中超氧化物歧化酶( s o d ) 活性， 使s o d / m d a比值相對(duì)增大。由此提示絞股藍(lán)具有提高運(yùn)動(dòng)能力，抗疲勞， 抗心、 腎自由基損傷的作用 1 e 。楊柯等指出人參中的人參二醇組皂貳可以糾正長期遞增負(fù)荷游泳造成的大鼠血清皋酮明顯降低， 是其抗疲勞作用的機(jī)制之一 1 9 03 大、 小鼠游泳實(shí)驗(yàn)在益智藥物研究中的應(yīng)用游泳實(shí)驗(yàn)常用于學(xué)習(xí)記憶的研究， 其方法包括m o r r i ， 水迷宮、 t型水迷宮、方型水迷宮和y型水迷宮。自1 9 8 1 年發(fā)明m o r r i s 水迷宮( m o r r i sw a t e

15、 rm a c e ,m wm) 以來， m wm已成為從事學(xué)習(xí)記憶研究的學(xué)者們檢測(cè)嚙齒動(dòng)物空間學(xué)習(xí)記憶能力的主要工具之一 2 5 . 2 6 1 。學(xué)習(xí)記憶實(shí)驗(yàn)方法的基礎(chǔ)是條件反射，從動(dòng)物學(xué)習(xí)或執(zhí)行某項(xiàng)任務(wù)后間隔一定時(shí)間，測(cè)量其操作成績或反應(yīng)時(shí)間來衡量這些過程的儲(chǔ)存量、保留時(shí)間和它們所依賴的條件等。m o r r i s 水迷宮由圓形水池和自動(dòng)錄像系統(tǒng)組成， 水池池壁上4個(gè)等距離點(diǎn)n ,精品.e , s , w，為試驗(yàn)起始點(diǎn)， 分水池為4個(gè)象限n e ,s e ,s w,n w。任選一象限在中央放置平臺(tái)，大、小鼠游泳到此處爬上平臺(tái)可以得到休息，經(jīng)多次訓(xùn)練可以獲得記憶，通過行為檢測(cè)便可評(píng)價(jià)其學(xué)

16、習(xí)記憶能力。大、小鼠能否確定平臺(tái)完全由其空間學(xué)習(xí)能力所決定，因?yàn)樗貫閳A形，動(dòng)物只能通過水池周圍的參照線索來定位。實(shí)驗(yàn)中要求參照線索豐富且保持不變。用m o r r i s 水迷宮在行為檢測(cè)過程中常進(jìn)行兩項(xiàng)試驗(yàn): ( 1 ) 定位航行試驗(yàn): 試驗(yàn)開始前 1d將大鼠放人水池中( 不含平臺(tái)) 。自由游泳2m i n ， 讓其熟悉迷宮環(huán)境。試驗(yàn)共歷時(shí)5d ，每天分上、 下午兩個(gè)時(shí)間段， 每個(gè)時(shí)間段訓(xùn)練4次， 每天共 8次。訓(xùn)練開始時(shí)， 將平臺(tái)置于n w象限，從四個(gè)起始點(diǎn)的任一點(diǎn)將大鼠面向池壁放入水池， 自動(dòng)錄像記錄系統(tǒng)記錄大鼠找到平臺(tái)的時(shí)間( 逃避潛伏期) 和游泳路徑， 4次訓(xùn)練即將大鼠分別從四個(gè)不

17、同起始點(diǎn)放人水中， 大鼠找到平臺(tái)后或 1 2 0s 內(nèi)找不到平臺(tái)則由實(shí)驗(yàn)者將其拿上平臺(tái)( 潛伏期記為1 2 0s ) ， 在平臺(tái)上休息3 0s ，再行下次實(shí)驗(yàn)。( 2 ) 空間探索試驗(yàn): 在第5天的第5 次( 緊接第4 次) 撤除平臺(tái)， 任選一人水點(diǎn)將大鼠面向池壁放人水中，記錄 1m i n內(nèi)大鼠在池中的游泳路徑、 穿環(huán)數(shù)( 跨原平臺(tái)所在位置的次數(shù)) 和在各象限的游泳距離占總距離的百分比。龍大宏等用上述實(shí)驗(yàn)討論了神經(jīng)生長因子( n g f ) 對(duì)老年癡呆鼠學(xué)習(xí)記憶能力的影響， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)n g f 可以縮短逃避潛伏期，增加穿環(huán)數(shù)和原平臺(tái)象限的游泳距離占總距離的百分比。由此提示 n g f能夠改善老年癡呆鼠的學(xué)習(xí)記憶能力 ” 。目前國際上已有一種更為先進(jìn)、 科學(xué)、 真實(shí)的m o r r i s 全自動(dòng)水迷宮。該裝置（上海欣軟信息科技有限公司可以提供）主要有迷宮、攝像機(jī)記錄系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。根據(jù)動(dòng)物在每一區(qū)花費(fèi)的時(shí)間，乘以規(guī)定的加權(quán)值，相加來計(jì)算學(xué)習(xí)記憶成績; 潛伏期成績指動(dòng)物進(jìn)人迷宮到發(fā)現(xiàn)平臺(tái)所需要的秒數(shù)。m o ms 全自動(dòng)水迷宮有如下優(yōu)點(diǎn): 有 v i d e o攝像系統(tǒng)，代替了研究者在迷宮試驗(yàn)時(shí)長時(shí)間肉眼觀察， 不受任何人為因素誤差影響，更為客觀、真實(shí);使用微機(jī)系統(tǒng)和設(shè)計(jì)的程序，不僅能測(cè)定學(xué)習(xí)獲得成績、記憶保持成績，還能自動(dòng)在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示動(dòng)物