昆明小鼠状态焦虑动物模型结构维度相关性研究

来源:上海欣软信息科技有限公司 发布时间:2016年02月22日 浏览次数: 【字体: 收藏 打印文章

【摘要】 目的探讨旷场实验(open field test,OFT)和明暗箱实验(1ight.dark box。LDB)作为昆明小鼠状态焦虑动物模型的相关性。方法20只成年雄性昆明小鼠先后放入旷场敞箱和明暗穿梭箱,摄像系统记录5 min的行为变化。实验间隔l周,实验参数如下:OFT中央区停留时间百分率(OFT-Ctime%)、中央区水平运动百分率(OFT-Ccress%)、总水平运动得分(OFT—Cross)、总垂直运动得分(OFT-Rear)和粪便粒数得分(OFT-FB),LDB明区停留时间百分率(LDB—Ltime%)、明区水平运动百分率(LDB·Lcress%)、明区垂直运动百分率(LDB—hea扬)、穿梭次数得分(LDB-Transition)、总水平运动得分(LDB-Cross)、总垂直运动得分(LDB-Rear)和粪便粒数得分(LDB—FB);采用因子分析、聚类分析和相关分析统计方法进行数据处理。结果①因子分析和聚类分析提示,OFT/LDB独立评价时具有相似3维结构:OFI'/LDB焦虑因子、OFT/LDB活性因子和OFT/LDB情绪因子;OFT·LDB合并评价时则为五维结构:LDB焦虑因子、OFT焦虑因子、LDB活性因子、OFT-LDB情绪因子和OFT活性因子。②相关分析提示。OFT情绪因子与LDB情绪因子具有较好相关性(Pearson=0.383,P<0.05);LDB焦虑因子与LDB焦虑因子(Pearson=0.989,P<0.01),OFT焦虑因子与OFT焦虑因子(Pearson=0.934,P<0.01),LDB焦虑因子与LDB焦虑因子(Pearson=0.956。P<0.01),O刚LDB情绪因子与OFTLDB情绪因子(Pearson=0.835,P<0.01;Pearson=0.696,P<0.01)。OFT活性因子与OFT活性因子(Pearson=O.926,P<0.01)具有较好相关性。结论OFT/LDB独立评价时具有相似三维结构,而OFT-LDB合并评价时则为5维结构:仅OFT/LDB情绪因子可以合并。因此,在以“行为组学”联合评价时,各维度并非一一对应,应注意动物模型异质性问题。

【关键词】旷场实验;明暗箱实验;动物模型;状态焦虑;相关性;昆明小鼠

旷场实验(open field test,OFT)和明暗箱实验(1ight.dark box,LDB)是评价实验动物焦虑情绪与运动功能的经典方法,广泛应用于精神神经药理学的基础研究。前期基础研究发现,OFT和LDB具有相似的三维结构:焦虑因子维度,活性因子维度和情绪因子维度。尽管越来越多的基础研究倾向于联合多种动物模型进行“行为组学”评价,但其评价结果往往又不尽一致,从而消弱了最终评价结果的可信度。本研究综合采用因子分析、聚类分析和相关分析多种统计方法,以初步探讨昆明小鼠状态焦虑动物模型的相关性:OFT与LDB具有相似的三维结构,各维度是否一一对应,所反映的焦虑状态是否同质?

材料与方法

一、材料

1.实验动物:昆明小鼠,雄性,由山东中医药大学实验动物中心提供(许可证号:SCXK(鲁)20050015)。室温(20±2)℃,光照12h(6:00—18:00)和黑暗12h(18:00—6:00)环境,自由进水饮食饲养;预适应环境1周后,选取体质量(25±1)g小鼠20只进入正式实验(所有实验均于19:00—24:00进行)。

2.实验装置:旷场敞箱:尺寸内径(50cm×50cm×40cm),周壁及底面均为灰色,底面用配套软件在电脑上划分为面积相等的25个方格(10cm×10cm);其中沿墙壁方格称外周格,其余方格称中央格。明暗穿梭箱:尺寸内径(27cm×27cm×30cm),明箱、暗箱尺寸一致。该仪器以及配套软件均由上海欣软信息科技有限公司提供。

二、方法

l-OFT:操作者将小鼠小心放入旷场敞箱正中格,用摄像系统记录动物5min的行为变化,其中纳入OFT实验参数有:中央区停留时间百分率(OFTCrime%)、中央区水平运动百分率(OFT-Ccrosa%)、总水平运动得分(OFT.Cross)、总垂直运动得分(OFTRear)和粪便粒数得分(OFT-FB)。

2.LDB:操作者将小鼠放入明暗穿梭箱,用摄像系统记录动物5min的行为变化,其中纳入LDB实验参数有:明区停留时间百分率(LDB—Ltime%)、明区水平运动百分率(LDB.Lcross%)、明区垂直运动百分率(100%,LDB—Lrear%)、穿梭次数得分(LDB—Tran—sition)、总水平运动得分(LDB—Cross)、总垂直运动得分(LDB—Rear)和粪便粒数得分(LDB.FB)。

3.实验操作:实验先进行OFT,间隔1周再进行LDB;实验环境由30w红色白炽灯提供照明;每只动物实验结束后清除粪便,用70%乙醇喷洒箱底并用洁净纱布抹干,以免前一只动物的残留气味造成对本次实验的影响;全部实验结束后由不熟悉实验设计人员进行数据人工提取与录入。

4.统计分析:采用SPSS 13.0 for Windows 软件进行统计分析:因子分析由Analyze-DataReduction-FactorAnalysis过程完成,以Principal components提取公因子,以累计贡献率>85%作为因子纳入标准,采用Varimax正交旋转;聚类分析参数由Analyze-Classify-HierarchicalCluster Analysis过程完成,采用R型变量聚类,选择Between-groupslinkage测量方法和PearsonCorrelation距离类型;相关分析由Analyze-Cotrelate-Bivariate Correlations过程完成,所有数据先进行Kolmogorov-Smimov正态分布检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

一、因子分析评价OFT与LDB相关性

1.KMO和Bartlett球形检验:不管独立(OFT/LDB)还是合并(OFT—LDB)评价,实验参数间相关性尚可,适合进行因子分析(KMO=0.598,X2=43.884,P<0.01:KMO=0.573,x2=102.470.P<0.01;KMO=0.527,x2=173.957,P<0.01)。

2.OFT/LDB独立因子分析:OFT/LDB具有相似的三维结构:OFT/LDB焦虑因子、OFT/LDB活性因子和OFT/LDB情绪因子。见图1。

3.OFT-LDB合并因子分析:OFT-LDB具有五维结构:’LDB焦虑因子、’OFr焦虑因子、’LDB活性因子、’OFT.LDB情绪因子及’OFT活性因子。见图2。

二、聚类分析评价OFT与LDB相关性

1.OFT独立聚类分析:OFT实验参数可分为三类:OFT.Ctime%、OFT.Ccross%第一类,OFT-Cross、OFT—Rear第二类,OFI'-FB第三类。

2.LDB独立聚类分析:LDB实验参数可分三类:

LDB-Ltime%、LDB-Lcross%、LDB-Lrear%第一类,LDB—Transition、LDB-Cross、LDB.Rear第二类,LDB-FB第三类。

3.OFT-LDB合并聚类分析:OFT-LDB实验参数可合并为五类:OFT-Ctime%、OFT-Ccross%第一类,LDB.Ltime%、LDB-Lcross%、LDB-Lrear%第二类,OFTrCross、OVI'一Rear第三类,LDB—Transition、LDB-Cross、LDB-Rear第四类,oFr.FB、LDB-FB第五类。

三、OFT与LDB相关性分析

1.正态性分布:Kolmogorov-Smirnov正态分布检验提示,所有实验参数和因子均符合正态分布,故采用Pearson相关分析。

2.OFT/LDB实验参数相关性:OFT-Cross与LDB·Transition,OFT-Rear与LDB·Ltime%、LDB.Lcross、LDBI.,rear%、LDB.Transition,OFT.FB与LDB.FB均具有较好相关性。

3.OFT/LDB独立因子相关性:OFF情绪因子与LDB情绪因子具有较好相关性,说明OFrI'、LDB联合评价时情绪因子合并的合理性,并提示OFT和LDB在联合评价动物模型焦虑状态和运动探索活性时存在异质性问题。

4.OFT/LDB独立因子与OFT—LDB合并因子相关性:LDB焦虑因子与’LDB焦虑因子,OFT焦虑因子与’OFF焦虑因子,LDB活性因子与’LDB活性因子,OFT/LDB情绪因子与’OFTr—LDB情绪因子,OFT活性因子与OFT活性因子均具有较好相关性,进一步说明OFT/LDB独立因子与OFT-LDB合并因子的相关性以及OFT/LDB情绪因子合并的合理性。

讨 论

OFT是由Hall于1934年最先提出用于实验动物行为学评价,其最初主要通过FB这一参数来评价啮齿类情绪反应,后来逐渐扩展Cross(与FB成负相关)、Rear(与Cross成正相关)以及其他实验参数。关于OFT结构效度研究,Denenberg等与Whimbey等曾提出OFT具有二维结构:OFT活性(运动)因子维度(Cross)和情绪因子维度(FB);Royce也曾提出OFF具有三维结构:运动量维度(运动潜伏期、Cross和穿越中央格)、自律性平衡维度(FB)和领地性标记维度(排尿)。

LDB是由Crawley于1980年最先提出作为动物模型来评价抗焦虑药物的药理效应,其最初主要通过Transition、Cross和Rear这三个参数来评价啮齿类焦虑行为。关于LDB结构效度研究,Costall和Belzung提出Transition参数具有习惯化效应,实际上更倾向于评价探索行为; Shimada提出把Ltime%、Lcross%和Lrear%作为评价抗焦虑药物在LDB动物模型的效应参数,尤其是Lfime%具有浓度依赖性;而LapinIP更甚至提出把“走出暗箱频率”作为评价致焦虑剂在LDB动物模型的唯一稳定参数。

本研究结果提示,OFF—Rear与LDB焦虑因子维度参数成较好负相关,LDB-Transition与OFF活性因子维度参数成较好正相关,OFF与LDB情绪因子维度及其参数FB成较好正相关。尽管OFF和LDB具有相似的三维结构,但是其产生焦虑行为的矛盾冲突并不一致:OFF是利用动物对新奇环境的探究习性与对空旷场地危险性的矛盾冲突,LDB则是利用动物对新奇环境的探究习性与对强光线厌恶感的矛盾冲突;而FB所反映的情绪因子维度则基本一致:共同源于动物自主神经系统活性升高。故在以“行为组学”形式联合评价时则可合并为五维结构,提示OFF与LDB作为动物模型在反映焦虑状态和运动探索活性方面存在异质性,而在反映情绪因子维度方面存在同源性。

综上所述:①OFF/LDB具有相似的三维结构:焦虑因子维度、活性因子维度和情绪因子维度;@oFF与LDB三维结构并非一一对应,联合评价时仅情绪因子维度可以合并;③OFT与LDB作为动物模型在评价焦虑状态和运动探索活性方面存在异质性,而在评价情绪活性方面存在同源性;④“行为组学”综合评价抗焦虑药物药理效应时应注意动物模型异质性问题,同时也期待新的动物模型及评价方法的建立。

信息来源:上海欣软信息科技有限公司
联系人:葛老师
电话:021-67678076
手机:18918098896

Baidu
map