实验方法
被动吸烟对急性睡眠剥夺大鼠行为的影响
【摘 要】目的 : 研究被动吸烟 ( PS) 对急性睡眠剥夺 ( SD) 大鼠行为的影响. 方法 : 49 只 SD 大鼠随机分为 5 组 , 睡眠剥夺 +被动吸烟 24 h 组 (A) ,睡眠剥夺 24 h 组 (B) , 睡眠剥夺 + 被动吸烟 54h 组 ( C) ,睡眠剥夺 54 h 组 ( D) , 空白对照组 ( E) , 采用小平台水环境法对大鼠进行睡眠剥夺 ,A 组和 C 组在睡眠剥夺同时进行被动吸烟 ,用旷场试验测试实验后大鼠的情绪、行为变化. 结果 : B 组较 E 组探索性行为明显增加 ( P < 0.05) ,D组较 B 组探索性行为明显减少 ( P < 0.05) ,运动总量无显著性差异 ,D 组较 E 组无统计学差异 ; A 组较 B 组的探索性行为和运动总量明显减少 ( P < 0.05) ,C 组较 D 组的运动总量明显减少 ( P < 0.05) , 探索性行为无显著性差异 ;C 组与 A 组无显著性差异. 结论 : 大鼠的情绪和行为反应性随睡眠剥夺时间的延长呈现先兴奋后抑制的趋势 , 而被动吸烟在整个大鼠睡眠剥夺过程中对大鼠的情绪状态起抑制作用.
【关键词】 睡眠剥夺 ;烟草烟污染 ;旷场试验 ; 行为
在生活节奏日益加快 、工作压力不断激增的今天 ,人们在日常工作、学习和生活中将面临越来越多的应激事件 , 其中睡眠剥夺 ( sleep deprivation , SD) 发生率明显升高 , 其与人的行为、情绪状态的关系问题也日益突出. 鉴于大众普遍认为吸烟能短期改善睡眠剥夺后的人的异常行为表现和不良情绪波动 ,本实验拟探讨香烟烟雾对睡眠剥夺大鼠行为的影响. 我国目前约有烟民 3.2 亿 ,除此以外还有近 6 亿人在不同程度地承受着被动吸烟的潜在危害 ,其中 4 亿人每天处于被动吸烟的生活或工作环境中 ,尤以青少年和职业女性为重. 因而 , 研究香烟烟雾对睡眠剥夺大鼠行为的影响有很大的现实意义.
1 材料和方法
1.1 材料 成年 ( 3 月龄) 、雄性、健康 S prague - Daw-
le y 大鼠 49 只 ,体质量 ( 180 ± 15) g ( 第四军医大学动物实验中心提供) . 大鼠随机分为 5 组 , A 组 ( 睡眠剥夺 + 被动吸烟 24 h 组) 8 只 ,B 组 ( 睡眠剥夺 24 h ) 8只 , C 组 ( 睡眠剥夺 54 h + 被动吸烟 54 h 组) 8 只 ,D组 ( 睡眠剥夺 54 h) 8 只 ,E 组 ( 空白对照组) 17 只.
1.2 方法
1.2.1 睡眠剥夺动物模型的制备 采用小平台水环境法 (flower pot )建立大鼠 SD 模型. 制作 30 cm ×30 cm × 40 cm 的鼠箱 , 其中有一直径为 2.5 cm , 高8.0 cm 的平台 ,在平台周边注满水 ,水温保持在 20 ℃左右 ,水面距平台面约 1.0 cm. 鼠在平台上可自行饮食饮水. 若其睡眠 ,则由于肌肉张力松弛而落入水中.在大鼠活动空间内持续 40 W 日光灯照射 , 室内温度控制在 18～22 ℃ . 实验前 ,让鼠熟悉适应环境 1 wk.
1.2.2 被动吸烟的方法 吸烟在特制的半封闭动物饲养箱中进行 , 每日被动吸烟 12 次 ,120 min/ 次 , 每次同时点燃 3 支香烟 ( 有滤嘴香烟) , 自燃至灰烬 , 香烟烟雾浓度约为 8 g/ m2 .
1.2.3 旷场反应装置 购自上海欣软信息科技有限公司，用于测试大鼠的情绪、行为变化. 将大鼠置于旷场反应箱中 , 用摄像仪跟踪记录其在旷场中 5 min 的活动情况 , 并将图像信息输入计算机处理 ,使用SuperMaze分析软件计算并记录其 5 min 内在旷场中运动的总路程和距旷场中点的平均距离 , 并观察动物情绪变化、修饰行为和大小便次数 , 每只动物仅做一次行为测定. 每次试验后 ,清洗旷场周壁及地面 ,以免上次动物余留的信息影响下次测试结果.
1.2.4 实验步骤 按分组分别进行 24 h 和 54 h 睡眠剥夺 ,实验 A 组和实验 C 组在睡眠剥夺的同时进行持续被动吸烟刺激 , 结束后立即进行旷场试验 , 记录观察值.
统计学处理 : 所有数据以 x ±s 表示 , 结果采用SPSS1010 软件包进行数据处理 , 所用方法为非参数秩和检验 , P < 0.05 为有统计学意义.
2 结果
2.1 肉眼观察 A 组较 C 组、 B 组较 D 组情绪低靡 ,蜷缩、喜静 , 对外界刺激不敏感、反应冷漠 , 对其他鼠攻击行为较少.
2.2 大鼠的探索性行为 用距旷场中心的平均距离(DC) 考察大鼠的探索性行为 , 距旷场中心的平均距离越近 ,说明大鼠探索性行为越多 ,兴奋性越高. 实验B 组距旷场中心距离明显小于 E 组 ( P = 0.016) ,实验D 组距旷场中心距离大于 E 组 , 但无统计学差异 ( P= 0.062) ,实验 D 组距旷场中心距离明显大于 B 组( P = 0.001) ; 实验 B 组距旷场中心距离明显大于 A组 ( P = 0.001) ,实验 C 组与实验 D 组、实验 C 组与实
验 A 组距旷场中心距离无统计学差异 ( Tab 1) .
2.3 大鼠的兴奋性状态 用运动总距离 ( TD) 考察大鼠的兴奋性状态 , 运动总距离越长 , 说明大鼠的兴奋性越高. 实验 B 组与 E 组、实验 D 组与 E 组、实验 D组与 B 组无统计学差异 ( P > 0.05) . 实验 A 组总距离明显小于 B 组 ( P = 0.036 ) , 实验 C 组总距离明显小于 D 组 ( P = 0.046) . 实验 C 组与实验 A 组无统计学差异 ( P > 0.05 , Tab 1) .
3 讨论
睡眠剥夺是一种在特殊职业环境中存在的特殊生理心理反应 , 目前已有许多证据表明 , 睡眠与记忆关系密切. 已有动物实验表明睡眠剥夺 24 和 48 h时动物表现最为活跃 , 而 12 ,72 和 96 h 时兴奋性较弱 ,说明若睡眠剥夺时间短 ,情绪状态表现为兴奋 ,72h 以后则有抑制趋势. 本实验用旷场试验中距旷场中心的平均距离这一指标考察大鼠的探索性行为 ,用考察大鼠的兴奋性状态 ,结果也表明 : SD24 h 组与空白对照组比较 , 前者距旷场中心的平均距离减少 , 表明睡眠剥夺 24 h 后大鼠在应激初期探索性活动增多. SD 54 h 组较 SD 24 h 组探索性行为减少 ,表明随着睡眠剥夺时间的延长 , 大鼠的探索性活动倾向减弱. SD 54 h 组与空白对照组比较 ,距旷场中心的平均距离无显著性差别 , 表明睡眠剥夺至 54 h 时大鼠的探索性行为回归至接近最初水平. 而在 SD 54 h 组、SD 24 h 组与空白对照组的两两比较过程中 , 本实验所考察的运动总距离这一指标始终无显著差异性变化 ,提示单纯睡眠剥夺对大鼠情绪兴奋性状态影响较小 ,而对集中注意力进行探索性活动的能力的影响较大.
目前致力于减轻睡眠剥夺给人体带来的负面影响的各种物理、药物疗法正处在积极探索之中 , 其中有不少嗜烟者认为香烟烟雾能有效缓解睡眠剥夺后产生的低靡的精神状态和异常情绪波动 ,从而能暂时减轻睡眠剥夺对行为、情绪的不良影响. 至今有关香烟烟雾对人体呼吸系统、心血管系统、免疫系统、妇女妊娠和胎儿发育等的危害的研究已较全面 ,也已证实了烟草中的有害物质如尼古丁等对海马结构具有伤害性刺激效应 ,故对儿童及成人的认知、智力及情绪、行为反应有长期不良影响. 但有关在急性睡眠剥夺情况下被动吸烟对行为表现和情绪状态的影响 ,目前研究甚少 ,争论颇多. 本实验显示 ,SD 24 h 被动吸烟组与 SD 24 h 空白组比较 , 前者距旷场中心的平均距离明显增加 ,运动总距离明显减少 , 说明睡眠剥夺 24h 时吸烟因素使大鼠的探索性行为减少 , 兴奋性降低. SD 54 h 被动吸烟组与 SD 54 h 空白组比较 , 被动吸烟组较空白组运动总距离明显减少 ,表明吸烟因素使大鼠的兴奋性降低 , 总运动量减少 , 而距旷场中心的平均距离无显著差异 ,原因可能为在睡眠剥夺 54 h时 ,大鼠的探索性活动已受到更为明显的抑制 , 其集中注意力应答外界刺激的能力严重减退 ,因而吸烟因素在此时所起到的抑制作用被掩盖. SD54h 被动吸烟组与 SD 24 h 被动吸烟组比较 , 距旷场中心的平均距离和运动总距离均无统计学差异 ,表明在睡眠剥夺时间 24 h 时 ,吸烟因素发挥出明显抑制作用 ,使 24 h 睡眠剥夺后造成的兴奋状态明显逆转而呈现出显著抑制状态 ,而与 SD 54 h 被动吸烟组最终所表现出的抑制状态相似.
以上研究均提示 ,连续较长时间的睡眠剥夺会明显改变情绪行为表现 ,而香烟烟雾不仅不能缓解睡眠剥夺及其后产生的异常行为表现和情绪波动 ,反而会产生更进一步的抑制作用. 鉴于在睡眠剥夺情况下人们普遍大量吸烟的现象 ,本实验对急性睡眠剥夺大鼠采取了高浓度大频率的吸烟刺激 ,故本结论仅考察了大剂量的香烟烟雾在睡眠剥夺中的作用 ,至于不同浓度、不同频率的吸烟刺激对睡眠剥夺时行为、情绪的影响还需进一步研究讨论 ,因此睡眠剥夺时以吸烟的方式解乏的看法还有待证实.
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