乙醇对大鼠神经行为及相关酶的影响

环境与职业医学2002年10月第19卷第5期 Chin J Environ Occup Med (ct200vd.19N.5293文章编号1006-361X2002)5-0293-03中图分类号R13文献标识码∶【论著】乙醇对大鼠神经行为及相关酶的影响项翠琴,陈自强2,傅慰祖1摘要∶[目的]探讨乙醇对大鼠神经行为效应及脑组织中相关酶的影响。[方法]体重160g左右的雄性SD大鼠25只随机分为三组每组为98、8只分别以0%对照组)25.64%(低剂量组)51.28%(高剂量组)乙醇溶液(浓度以ⅤⅤ表示胺1.0ml/100g体重一次性灌胃染毒。30min后进行自发活动、转棒实验和方位水迷宫测试。在染毒1h后断头处死取血测血中乙醇浓度BAC)取脑组织测丙二醛MDA)超氧化物歧化酿(SOD巯基化合物-SH厢和胆碱酯酶性。[结果]高剂量组自发活动中的行走次数显著高于低剂量组和对照组转棒测试高、低剂量组在棒上停留时间均显著低于对照组P<0.01)水迷宫试验学习次数在染毒前对照组明显高于染毒组而在染毒后各组间差异无统计学意沮且上述改变与BAC相关显著。高剂量组SωD活性显著低于低剂量组和对照组。丙二醛、巯基水平及胆碱酯酶活性各组间无眀显差异。[结论]乙醇可降低大鼠对新环境的适应性、肌肉运动协调能力下降和学习记忆能力的减退并和脑组织中SOD活性呈一定相关。关键词:乙醇;神经行为;神经生化Effect on Neurobehavioral Function and Related Enzymes of the Brain in Rats Exposed to Ethanol XIANGCui-qin, CHEN Zi-qiang, FU Wei-zu'( 1. Department of Environmental and Occupational Health, ShanghaiCenter for Disease Prevention and Control, Shanghai 200336, China ;2. Department of Occupational Health r Schoolof Public Health, Fudan Uniersity Shanghai 200032, ChinaAbstract: Objective To explore the effects on neurobehavioral function and neurobiochemical changes induced by ethanolIts.[ Methods 25 male Sprague-Dawley rats weighed about 160 g were randomly divided into 3 groups. Each groupIministered intragastrically with ethanol solution( O% 25. 64% 51. %, V/V). The intragastrical volume was 1.0 ml/100 g bwBehavioral function including Locomotor Activity ,Rotarod and Spatial Water Maze , they were tested at one week before and 30 minutesafter exposure to ethanol. Rats were sacrificed by decapitation in one hour after ethanol administration, The blood was sampled and thebrains were rapidly removed. The following indicators were assayed :1 )Blood alcohol concentration BAC ) 2 )Levels of lipid peroxideglutathione and activity of superoxide dismutas( SOD ) Results The BAC in the high dose group ,low dose group and control groupwere 67.50 mM 63. 15 mM 2. 88 mM respectively. The scores of ambulation of locomotor activity increased in the high dose group. Thesustaining time of rotarod in the high and low dose groups were shorter than that in the control group. The learning numbers of spatialWater Maze in the control group were higher than those in the exposure groups before exposure , but there was no statistical differencemong the control and exposure groups after exposure. Furthermore the behavioral alternations above in rats were correlated with BACThe activity of SOD was significantly decreased in higher exposure group Conclusion The ethanol could diminish the adaptation totor coordination ,earning and memory in rats. There was a correlation between the alterationsmentioned above and the SOd activity of the brainKey Words: ethanol neurobehavior neurobiochemistry乙醇是一种亲神经性毒物,也是酒的主要成分。最近的研究多集中于乙醇的神经化学效应21,但未见绝大多数乙醇中毒发生于饮酒,急性酒中毒主要表现有关乙醇摄入量与神经行为改变及其神经化学效应之为神经行为的改变严重时可致昏睡、意识丧失甚至间关系的报道。为进一步探索乙醇的神经行为效应及「引起呼吸中枢麻痹而死亡1。其可能的神经化学机制通过动物实验初步探讨了乙乙醇致机体神经行为功能改变的机制尚未弄清。醇所致神经行为功能改变与神经化学的定量联系。基金项目:上海市卫生局项目基金编号984171材料和方法作者简介:项翠数(192-)大学副研究员,研究方向职业卫生,1.1实验动物及分组实验动物和饲料由复旦大学294环境与职业医学2002年10月第19卷第5期 Chin J Environ Occup Med Act2002Vdl.19No.5量组分别为9、8、8只。动物室按自然昼夜节律采光,胆碱二硫代双硝基苯甲酸分光光度法4测定。动物在不锈钢笼中分笼饲养自由进食和饮水。1.3.4统计分析方法实验结果用方差分析、相关性1.2试剂染毒剂量、途径和时间①试剂:无水乙分析方法进行统计。醇分析纯,乙醇含量不低于99.99%,由复旦大学上海医学院试剂中心提供。②染毒剂量闱用蒸馏水配置2结果成乙醇溶液(w/V),高剂量组51.28%,低剂量组2.1血液中乙醇浓度25.64%对照组为0%。灌胃体积为1.0ml/l00g体对照组为(2.88±1.17)mmo/L,低剂量组为重。一次性灌胃染毒在染毒后1h处死动物。(63.15±32.58)mmo/L高剂量组为(67.50±19.70)1.3观察指标mmol/l。经方差分析,三组间血中乙醇浓度有显著性1.3.1血中乙醇浓度BAC肭测定灌胃染毒1h后差异P<0.01)两两比较高剂量组与低剂量组间断头处死大鼠取全血肝素抗凝用顶空气相色谱法无显著性差异。染毒剂量与血中乙醇浓度的相关分测定血中乙醇浓度3析有极显著的相关相关系数为0.73P=0.00011.3.2神经行为功能测定分别在染毒前1周和染2.2神经行为功能测试毒后30min测定,测试内容包括:①自发活动测试2.2.1自发活动测试染毒前自发活动各指标在各〔 locomotor activity)实验在一透明的有机玻璃徹(25×9组间无显著差异。染毒后高剂量组行走次数显著高×35cm3内进行箱底部按中线分为两部分。将大鼠于低剂量组和对照组(P<0.01)自发活动总数随染放入箱内记录大鼠在3min内行走( AM ambulation)毒剂量增加而上升P=0.054直立 Re rearing)擦脸 PR, preening舶的次数和排便颗2.2.2转棒实验表1)染毒前,各组大鼠在棒上停粒数 dE , defecation)以及各指标之和T,otl)②转留时间无显著性差异。染毒后低剂量组和高剂量组棒实验 Rotarod test)实验装置为-30×30×40cm3的在棒上停留时间均显著低于对照组(P<0.01木箱木箱中装有直径为7cm的木棒木箱底部铺有表1各组大鼠染毒前后转棒实验测试结果(x±S)间距为1.0cm的铜栅栏。通电时木棒以18r/min速 Table I The results of rotarod test in rats after and before exposure to ethanol(ts)度转动铜栅带电以防大鼠主动跳下。实验时将大鼠动物数棒上停留时间s)放在转动的棒上,记录大鼠在棒上停留的时间染毒前染毒后RPM18)每只动物测试3次取最高值。③方位水迷对照组11.50±6.2819.64±13.46宫测试 spatial water maze test)水迷宫是一个83×45×低剂量组98810.87±10.733.75±2.93高剂量组5.83±3.201.92±0.3835cm3的水泥池池中有两块木板将池等分为3个85F值×15×35cm3的小池木板上有缺口使得3个小池可0.354互通。在左测小池顶头有一个高出水面1cm的安全著兴经方差分析与对照组比较,P<0.01台。池中水深15cm水温保持20℃。实验时轻提大鼠尾巴从中间小池顶端放入水中记录大鼠登陆安全2.2.3水迷宫测试三组大鼠水迷宫测试结果见表2。染毒前对照组与高、低剂量组学习次数有显著性台的游泳路线及时间。大鼠到达安全台后休息30s,差昇P<0.05而染毒后各组间学习次数无显著性进行第2次测试。大鼠的正确反应定为大鼠入水后直接通过左测边门游向并登陆安全台学习标准定为大差别。正确反应时间在各组间无显著差别。鼠连续4次出现正确反应。大鼠达到学习标准所需的表2各组大鼠水迷宫测试结果x±s)训练次数和到达安全台的时间作为动物学习能力的衡Table 2 The results of spatial water maze test in rats(x+s)量标准。组别动物数指标学习次数)正确反应时间s)染毒前染毒后染毒前染毒后1.3.3脑组织神经化学分析灌胃染毒1h后断头对照组9119+5,446.44±2.605.61±2.64.50±0.90处死大鼠,在冰浴中迅速剥离出大脑,取脑组织低剂量组87.75±2.25·501.515.21±1.204.38±1.38100mg。用冷生理盐水做匀浆介质经研磨、离心取高剂量组87.50±2.624.48±2.804.38+1.224.0+0.62上清液备用。通过加入不同量的匀浆介质制成1%、F值2%、10%的匀浆分别作丙二醛(用10%匀浆硫代巴P值0.3420.667比妥法)超氧化物歧化酿用1%匀浆,黄嘌呤氧化酶与对照组比较,P<0,05环境与职业医学2002年10月第19卷第5期 Chin J Environ Occup Med (ct200vd.19N.5295MDA、巯基化合物、胆碱酯酶含量在各组间无显著性差结果显著相关5,说明乙醇中毒可引起动物肌肉运动异。协调能力下降。乙醇所致的运动失调与脑内腺苷能调表3各组大鼠神经化学结果比较x±s)节有关。方位水迷宫是一种简单的学习模式用来测Table 3 The results of neurochemical test in rats(x'ts)试动物解决简单问题的能力综合反映了动物的学习组别动物巯基化合物胆碱酯酶n(m/L脑匀浆)(N/m脑匀浆)(/g脑组织)(mml/L脑匀浆)和记忆能力。乙醇可使大鼠学习记忆能力改变这可对照组9323.15±106.38101.35±77,463,79±0.471,68±3能与乙醇染毒后膜蛋白磷酸化的改变有关6]。低剂量组8346.88±108.1960.63±17.014.19±0.981.54±2.39乙醇进入体內经乙醇脱氢酶作用生成乙醛大部高剂量组8316.6752.040.781.924.380.353.21*48分乙醛由乙醛脱氫酶代谢变为乙酸而过多的乙醛会F值0.590由黄嘌呤氧化酶作用生成大量的超氧阴离子自由基P值0730070.0.563乙醇也可通过细胞色素P450催化环增加超氧阴离子与对照组比较,P<0.05自由基和过氧化氢的生成。MDA是脂质过氧化物的进一步作大鼠神经化学指标与血中乙醇浓度相关种测定MDA的量可反映机体内脂质过氧化的程性分柢表4)血中乙醇浓度与大鼠脑组织SOD活性度间接地反映出细胞损伤的程度。超氧化物歧化酶呈负相关SOD对机体的氧化及抗氧化平衡起着至关重要的作表4神经化学指标与血中乙醇浓度相关性分析用此酶能清除体内的超氧阴离子(O3)护细胞免受Table 4 Correlation between the results of neurochemical testsand ethanol concentration in blood损伤。巯基含量代表了体内还原性基团的含量是反MDAs0巯基化合物胆碱酯酶映细胞保护机制的指标之一。本文结果中MDA与巯血中乙醇浓度,值0.0830.396·02170.03基含量均无显著性变化SOD活性高剂量组明显低于P值0.6930.0500.2970.874低剂量组和对照组且SOD活性与血中乙醇浓度显著P<0.05相关这可能是乙醇进入体內后导致机体产生一些氧化性的自由基或基团SOD为了清除体内的这些基团讨论而含量减少但保持了体内MDA及巯基含量的平衡乙醇可经消化道和呼吸道进入人体饮酒后1h周君富等研究也表明饮酒后人体红细胞内SO活性内血液中乙醇含量最高以后很快减少。本研究采用显著降低呈剂量效应关系且SOD活性与饮酒量明次性灌胃染毒并在染毒后1h后断头取血以模拟显相关4酒中毒者体内的氧自由基反应病理性加人饮酒时急性中毒模型。日本宇留野的实验说明饮剧氧化和抗氧化平衡严重失调。可见乙醇对膜的影酒量与血中乙醇浓度有关。本研究结果也表明灌胃响可能是由于其致体内氧化和抗氧化失调所致。胆碱乙醇量与血中乙醇浓度显著相关(选用顶空气相色谱酯酶可分解乙酰胆碱维持胆碱能递质系统的正常功法进行测定该法不需对样品作特殊处理且敏感特能。胆碱能突触的功能与短时或近期记忆有关称为异是一种较为简便迅速的方法31)记忆突触φ"6。乙醇所致的胆碱能系统功能的下降行为功能是机体的一种重要功能被视为最敏感、可表现出认知或记忆功能的异常。而本研究结果各最复杂的功能在受罹机体尚未出现明显的症状体组间胆碱酯酶活性无显著性差异。这可能是本研究中征、病理形态学或生化学改变时可表现为功能性或主只进行了一次染毒染毒时间太短的原因。观认识感觉上的异常所以常首先被用来评价环境危害因素对机体的影响。自发活动是用来测定动物对环参考文献境的适应能力的其中行走和直立反映动物的激奋、[1]张镛秦震酒精中毒和神经损割J医学综述199X(3)12114烦躁情绪状态而排便和擦脸分别反映动物的紧张情「21 Faingold CL Ngouemo P Riaz A Ethanol and neurotransmitter interactions-fror绪和对新环境的适应性。本研究结果高剂量组行走ecular to integrative effect[ J ]. Progress in Biology 998 55 $09-535[3]金念祖赵人峥戴建国等.顶空气相色谱法同时測定血中乙醇和次数显著高于低剂量组和对照组表明饮用较大剂量乙酸J.南京医科大学学报1994|42):146-148的乙醇可使大鼠情绪烦躁不安处于激奋状态。自发[4]周君富杜雨红王也玲落,滥用酒精与抗氧化剂和抗氧化酶的关活动总和有升高趋势且行走次数与自发活动均与血系J中华预防医学杂志A983x5)303-305中乙醇浓度呈显著相关5表明乙醇可降低大鼠对新[51汪根陈自强菜友信等饮酒对机体神经行为功能的影J1环境的适应性。转棒实验主要用来评价动物的肌肉协中华预防医学杂志99936)379380[6]许绍芬莫浣英黄登凯.神经生物敩M]上海:上海医科大学出版