限制熱能攝入對(duì)大鼠行為和認(rèn)知的影響
摘要: 目的 研究限制熱能攝入(限食)對(duì)生長(zhǎng)期大鼠行為和認(rèn)知的影響。
方法 斷乳SD大鼠(雌雄各半)隨機(jī)分為3組:自由攝食組,限食20 %組(20 % CR) ,限食 35 %組(35 % CR)。實(shí)驗(yàn)3個(gè)月和 6 個(gè)月 ,采用曠場(chǎng)試驗(yàn)和Y2迷宮法檢測(cè)大鼠的行為和認(rèn)知能力。6個(gè)月后,處死大鼠 ,熒光分光光度法測(cè)定腦干、端腦的多巴胺(DA)、52羥色胺(52HT)、去甲腎上腺素(NE)含量 ,測(cè)定皮層、海馬、小腦一氧化氮合酶(NOS)活性。
結(jié)果 限食組雌、雄性大鼠體重明顯低于對(duì)照組。雄鼠限食3個(gè)月,20%CR組移動(dòng)格子數(shù)顯著少于對(duì)照組和35%CR組;限食6個(gè)月,35%CR組移動(dòng)格子數(shù)顯著高于對(duì)照組和20%CR組。限食對(duì)雌鼠曠場(chǎng)試驗(yàn)未見明顯影響。限食6個(gè)月對(duì)大鼠學(xué)習(xí)記憶成績(jī)無(wú)明顯影響。限食6個(gè)月,腦DA、 52HT、NE含量及NOS活性3組間未見顯著性差異。
結(jié)論 限食對(duì)生長(zhǎng)期大鼠探索活動(dòng)影響具有性別差異性 ,限食延緩雄鼠短時(shí)活動(dòng)量的減少 ,對(duì)雌鼠未見影響。限食6個(gè)月對(duì)大鼠學(xué)習(xí)記憶成績(jī)無(wú)顯著影響。
關(guān)鍵詞：限食，認(rèn)知，行為，大鼠
大量研究表明限食可延長(zhǎng)多種動(dòng)物的壽命[1 ],延緩或減少退行性疾病包括癌癥、糖尿病和神經(jīng)障礙等的發(fā)生[2 ,3 ]。限食還可以減緩嚙齒類動(dòng)物學(xué)習(xí)記憶和運(yùn)動(dòng)功能的衰退 ,改善具有神經(jīng)變性疾病實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型的行為[4 ,5 ]。但這些研究大多集中于老年動(dòng)物 ,關(guān)注限食的有益作用 ,從而忽視了限食對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育期動(dòng)物的不利影響 ,尤其是對(duì)其行為和認(rèn)知功能的影響。因此 ,本研究以斷乳 SD大鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象 ,觀察限食 3個(gè)月和6個(gè)月對(duì)雌、雄大鼠認(rèn)知和行為的影響。
1 材料與方法
1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
清潔級(jí)斷乳SD大鼠 ,雌雄各半,上海西普爾2必凱實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司提供。適應(yīng) 3 天 ,隨機(jī)分成 3 組:自由攝食組(control) ;限食20 %組(20 % CR) ,能量攝入是對(duì)照組的 80 %;限食35 %組(35 % CR) ,能量攝入為對(duì)照組的 65 %。每組雄鼠15只、雌鼠16只。用人工配制飼料(表 1)單籠喂養(yǎng) ,自由攝水。每天上午8 :00開始喂飼料 ,并稱量自由攝食組實(shí)際攝入飼料量 ,以計(jì)算下一天限食組動(dòng)物的飼料用量。室溫控制在18～22℃,濕度45%～50% ,光照時(shí)間(12 ±1) h。實(shí)驗(yàn)期6個(gè)月,每周記錄體重變化。飼料由酪蛋白、淀粉、豆油、混合維生素和混合無(wú)機(jī)鹽等配制,3 組間除碳水化合物攝入不一致外 , 其它營(yíng)養(yǎng)素?cái)z入一致。
1.2 觀察指標(biāo)和方法
1.2.1 曠場(chǎng)試驗(yàn) 大鼠置于直徑為90cm,16等份的開闊場(chǎng)中央,觀察其3分鐘內(nèi)移動(dòng)格子數(shù)、站立次數(shù)。
1.2.2 學(xué)習(xí)記憶行為檢測(cè) 采用Y 2迷宮法。預(yù)選對(duì)電擊反應(yīng)較為一致的大鼠 ,測(cè)試學(xué)習(xí)能力,48小時(shí)后測(cè)試記憶能力。以大鼠受電擊后由起始區(qū)直接逃至安全區(qū)為“正確反應(yīng)”,連續(xù)10次中有9次正確反應(yīng)即為達(dá)標(biāo) ,記錄達(dá)標(biāo)前所需的電擊次數(shù)作為學(xué)習(xí)記憶成績(jī)。
1.2.3 多巴胺(DA)、52羥色胺(52HT)、去甲腎上腺素(NE)含量的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),處死動(dòng)物 ,分離腦組織的腦干、端腦。熒光分光光度法測(cè)定各個(gè)部分的DA、52HT、NE含量。DA、52HT、NE的激發(fā)P發(fā)射光長(zhǎng)分別為:329P 372、359P 449、385P 484。
1.2.4 腦一氧化氮合酶(NOS)活性測(cè)定 實(shí)驗(yàn)結(jié)束,處死動(dòng)物,分離腦組織的皮層、海馬、小腦。進(jìn)行NOS測(cè)定。蛋白定量采用Lowry’s法,按試劑盒說(shuō)明書進(jìn)行[6 ]。
1.3 統(tǒng)計(jì)處理
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用x±s表示,用SPSS1210軟件進(jìn)行結(jié)果的方差分析,顯著性界限值為P < 0105。
2 結(jié)果
2.1 生長(zhǎng)發(fā)育情況
限食動(dòng)物在限食起始1～2周內(nèi)顯煩躁,活動(dòng)偏多,隨后未見異常,動(dòng)物解剖未見異常。6個(gè)月,限食組雌、雄性大鼠體重明顯低于對(duì)照組,并且35% CR 組大鼠體重明顯低于20 % CR組。
2.2 曠場(chǎng)試驗(yàn)
雄鼠限食3個(gè)月 ,20 % CR移動(dòng)格子數(shù)顯著少于對(duì)照組和35 % CR組;限食6 個(gè)月 ,35 % CR組移動(dòng)格子數(shù)顯著高于對(duì)照組和20 % CR組。限食對(duì)雄鼠站立次數(shù)及對(duì)雌鼠移動(dòng)格子數(shù)和站立次數(shù)未見明顯影響。
2.3 限食對(duì)學(xué)習(xí)、記憶能力的影響
雌鼠限食3個(gè)月 ,20 % CR組學(xué)習(xí)成績(jī)顯著高于對(duì)照組 ,記憶成績(jī)?nèi)M間無(wú)明顯差異;雌鼠限食6個(gè)月及雄鼠限食3、 6個(gè)月 ,對(duì)學(xué)習(xí)記憶成績(jī)無(wú)明顯影響。
2.4 限食對(duì)腦DA、52HT、NE含量的影響結(jié)果顯示限食6個(gè)月,腦干和端腦DA、52HT、 NE含量三組間未見顯著性差異。
2.5 限食對(duì)腦 NOS含量的影響結(jié)果顯示6個(gè)月的限食對(duì)大鼠腦皮層、海馬、小腦NOS活性無(wú)明顯影響。
3 討論
根據(jù)以往的研究[7 ,8 ],本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的限食水平為對(duì)照組 ,20 % CR和35 % CR組。結(jié)果表明 ,限制能量攝入抑制雌、雄性大鼠體重增長(zhǎng) ,限食越苛刻 ,抑制程度越大。礦場(chǎng)試驗(yàn)常用來(lái)反映動(dòng)物的探索能力和短時(shí)活動(dòng)量。6個(gè)月限食 ,35 % CR組短時(shí)活動(dòng)量與自由攝食組比顯著升高 ,本研究結(jié)果與 Yu研究顯示相同的趨勢(shì)[9 ],即限食能延遲伴隨增齡而至的活動(dòng)量減少 ,這對(duì)于減少脂肪堆積 ,增強(qiáng)心血管功能 ,減少老年病的發(fā)生 ,及延長(zhǎng)壽命可能有一定作用。限食對(duì)雌鼠短時(shí)活動(dòng)量無(wú)影響 ,表明限食對(duì)探索行為及短時(shí)活動(dòng)量的影響有性別差異 ,其原因可能與雌雄性對(duì)限食不同的適應(yīng)性有關(guān) ,有待進(jìn)一步研究。限食3個(gè)月 ,可明顯提高 20 % CR雌鼠學(xué)習(xí)成績(jī)。限食對(duì)雄鼠學(xué)習(xí)成績(jī)無(wú)影響。以前研究結(jié)果顯示限食 3 個(gè)月和 6個(gè)月均可提高雄性小鼠的學(xué)習(xí)能力 ,但對(duì)其記憶能力及雌性小鼠學(xué)習(xí)記憶能力無(wú)影響[10 ]。由此可見 ,限食對(duì)動(dòng)物學(xué)習(xí)成績(jī)的影響可能與年齡及種屬有關(guān)。限食對(duì)腦干和端腦的DA、 NE、 52HT含量沒有很明顯的影響 ,與學(xué)習(xí)記憶結(jié)果基本符合。但限食對(duì)與學(xué)習(xí)記憶有關(guān)的其他神經(jīng)遞質(zhì)如乙酰膽堿等是否有影響以及更深層機(jī)制的探討是下一步研究的方向。限食六個(gè)月對(duì)腦內(nèi) NOS活性沒有明顯影響 ,提示限食對(duì)腦內(nèi)NO生物學(xué)功能基本無(wú)影響 ,與學(xué)習(xí)記憶測(cè)試結(jié)果基本一致�？傊� ,研究結(jié)果表明限食對(duì)大鼠行為影響具有性別差異性 ,限食延緩雄鼠短時(shí)活動(dòng)量的減少 ,對(duì)雌鼠未見影響。限食6個(gè)月對(duì)大鼠學(xué)習(xí)記憶成績(jī)無(wú)顯著影響。
方法 斷乳SD大鼠(雌雄各半)隨機(jī)分為3組:自由攝食組,限食20 %組(20 % CR) ,限食 35 %組(35 % CR)。實(shí)驗(yàn)3個(gè)月和 6 個(gè)月 ,采用曠場(chǎng)試驗(yàn)和Y2迷宮法檢測(cè)大鼠的行為和認(rèn)知能力。6個(gè)月后,處死大鼠 ,熒光分光光度法測(cè)定腦干、端腦的多巴胺(DA)、52羥色胺(52HT)、去甲腎上腺素(NE)含量 ,測(cè)定皮層、海馬、小腦一氧化氮合酶(NOS)活性。
結(jié)果 限食組雌、雄性大鼠體重明顯低于對(duì)照組。雄鼠限食3個(gè)月,20%CR組移動(dòng)格子數(shù)顯著少于對(duì)照組和35%CR組;限食6個(gè)月,35%CR組移動(dòng)格子數(shù)顯著高于對(duì)照組和20%CR組。限食對(duì)雌鼠曠場(chǎng)試驗(yàn)未見明顯影響。限食6個(gè)月對(duì)大鼠學(xué)習(xí)記憶成績(jī)無(wú)明顯影響。限食6個(gè)月,腦DA、 52HT、NE含量及NOS活性3組間未見顯著性差異。
結(jié)論 限食對(duì)生長(zhǎng)期大鼠探索活動(dòng)影響具有性別差異性 ,限食延緩雄鼠短時(shí)活動(dòng)量的減少 ,對(duì)雌鼠未見影響。限食6個(gè)月對(duì)大鼠學(xué)習(xí)記憶成績(jī)無(wú)顯著影響。
關(guān)鍵詞：限食，認(rèn)知，行為，大鼠
大量研究表明限食可延長(zhǎng)多種動(dòng)物的壽命[1 ],延緩或減少退行性疾病包括癌癥、糖尿病和神經(jīng)障礙等的發(fā)生[2 ,3 ]。限食還可以減緩嚙齒類動(dòng)物學(xué)習(xí)記憶和運(yùn)動(dòng)功能的衰退 ,改善具有神經(jīng)變性疾病實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型的行為[4 ,5 ]。但這些研究大多集中于老年動(dòng)物 ,關(guān)注限食的有益作用 ,從而忽視了限食對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育期動(dòng)物的不利影響 ,尤其是對(duì)其行為和認(rèn)知功能的影響。因此 ,本研究以斷乳 SD大鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象 ,觀察限食 3個(gè)月和6個(gè)月對(duì)雌、雄大鼠認(rèn)知和行為的影響。
1 材料與方法
1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
清潔級(jí)斷乳SD大鼠 ,雌雄各半,上海西普爾2必凱實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司提供。適應(yīng) 3 天 ,隨機(jī)分成 3 組:自由攝食組(control) ;限食20 %組(20 % CR) ,能量攝入是對(duì)照組的 80 %;限食35 %組(35 % CR) ,能量攝入為對(duì)照組的 65 %。每組雄鼠15只、雌鼠16只。用人工配制飼料(表 1)單籠喂養(yǎng) ,自由攝水。每天上午8 :00開始喂飼料 ,并稱量自由攝食組實(shí)際攝入飼料量 ,以計(jì)算下一天限食組動(dòng)物的飼料用量。室溫控制在18～22℃,濕度45%～50% ,光照時(shí)間(12 ±1) h。實(shí)驗(yàn)期6個(gè)月,每周記錄體重變化。飼料由酪蛋白、淀粉、豆油、混合維生素和混合無(wú)機(jī)鹽等配制,3 組間除碳水化合物攝入不一致外 , 其它營(yíng)養(yǎng)素?cái)z入一致。
1.2 觀察指標(biāo)和方法
1.2.1 曠場(chǎng)試驗(yàn) 大鼠置于直徑為90cm,16等份的開闊場(chǎng)中央,觀察其3分鐘內(nèi)移動(dòng)格子數(shù)、站立次數(shù)。
1.2.2 學(xué)習(xí)記憶行為檢測(cè) 采用Y 2迷宮法。預(yù)選對(duì)電擊反應(yīng)較為一致的大鼠 ,測(cè)試學(xué)習(xí)能力,48小時(shí)后測(cè)試記憶能力。以大鼠受電擊后由起始區(qū)直接逃至安全區(qū)為“正確反應(yīng)”,連續(xù)10次中有9次正確反應(yīng)即為達(dá)標(biāo) ,記錄達(dá)標(biāo)前所需的電擊次數(shù)作為學(xué)習(xí)記憶成績(jī)。
1.2.3 多巴胺(DA)、52羥色胺(52HT)、去甲腎上腺素(NE)含量的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),處死動(dòng)物 ,分離腦組織的腦干、端腦。熒光分光光度法測(cè)定各個(gè)部分的DA、52HT、NE含量。DA、52HT、NE的激發(fā)P發(fā)射光長(zhǎng)分別為:329P 372、359P 449、385P 484。
1.2.4 腦一氧化氮合酶(NOS)活性測(cè)定 實(shí)驗(yàn)結(jié)束,處死動(dòng)物,分離腦組織的皮層、海馬、小腦。進(jìn)行NOS測(cè)定。蛋白定量采用Lowry’s法,按試劑盒說(shuō)明書進(jìn)行[6 ]。
1.3 統(tǒng)計(jì)處理
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用x±s表示,用SPSS1210軟件進(jìn)行結(jié)果的方差分析,顯著性界限值為P < 0105。
2 結(jié)果
2.1 生長(zhǎng)發(fā)育情況
限食動(dòng)物在限食起始1～2周內(nèi)顯煩躁,活動(dòng)偏多,隨后未見異常,動(dòng)物解剖未見異常。6個(gè)月,限食組雌、雄性大鼠體重明顯低于對(duì)照組,并且35% CR 組大鼠體重明顯低于20 % CR組。
2.2 曠場(chǎng)試驗(yàn)
雄鼠限食3個(gè)月 ,20 % CR移動(dòng)格子數(shù)顯著少于對(duì)照組和35 % CR組;限食6 個(gè)月 ,35 % CR組移動(dòng)格子數(shù)顯著高于對(duì)照組和20 % CR組。限食對(duì)雄鼠站立次數(shù)及對(duì)雌鼠移動(dòng)格子數(shù)和站立次數(shù)未見明顯影響。
2.3 限食對(duì)學(xué)習(xí)、記憶能力的影響
雌鼠限食3個(gè)月 ,20 % CR組學(xué)習(xí)成績(jī)顯著高于對(duì)照組 ,記憶成績(jī)?nèi)M間無(wú)明顯差異;雌鼠限食6個(gè)月及雄鼠限食3、 6個(gè)月 ,對(duì)學(xué)習(xí)記憶成績(jī)無(wú)明顯影響。
2.4 限食對(duì)腦DA、52HT、NE含量的影響結(jié)果顯示限食6個(gè)月,腦干和端腦DA、52HT、 NE含量三組間未見顯著性差異。
2.5 限食對(duì)腦 NOS含量的影響結(jié)果顯示6個(gè)月的限食對(duì)大鼠腦皮層、海馬、小腦NOS活性無(wú)明顯影響。
3 討論
根據(jù)以往的研究[7 ,8 ],本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的限食水平為對(duì)照組 ,20 % CR和35 % CR組。結(jié)果表明 ,限制能量攝入抑制雌、雄性大鼠體重增長(zhǎng) ,限食越苛刻 ,抑制程度越大。礦場(chǎng)試驗(yàn)常用來(lái)反映動(dòng)物的探索能力和短時(shí)活動(dòng)量。6個(gè)月限食 ,35 % CR組短時(shí)活動(dòng)量與自由攝食組比顯著升高 ,本研究結(jié)果與 Yu研究顯示相同的趨勢(shì)[9 ],即限食能延遲伴隨增齡而至的活動(dòng)量減少 ,這對(duì)于減少脂肪堆積 ,增強(qiáng)心血管功能 ,減少老年病的發(fā)生 ,及延長(zhǎng)壽命可能有一定作用。限食對(duì)雌鼠短時(shí)活動(dòng)量無(wú)影響 ,表明限食對(duì)探索行為及短時(shí)活動(dòng)量的影響有性別差異 ,其原因可能與雌雄性對(duì)限食不同的適應(yīng)性有關(guān) ,有待進(jìn)一步研究。限食3個(gè)月 ,可明顯提高 20 % CR雌鼠學(xué)習(xí)成績(jī)。限食對(duì)雄鼠學(xué)習(xí)成績(jī)無(wú)影響。以前研究結(jié)果顯示限食 3 個(gè)月和 6個(gè)月均可提高雄性小鼠的學(xué)習(xí)能力 ,但對(duì)其記憶能力及雌性小鼠學(xué)習(xí)記憶能力無(wú)影響[10 ]。由此可見 ,限食對(duì)動(dòng)物學(xué)習(xí)成績(jī)的影響可能與年齡及種屬有關(guān)。限食對(duì)腦干和端腦的DA、 NE、 52HT含量沒有很明顯的影響 ,與學(xué)習(xí)記憶結(jié)果基本符合。但限食對(duì)與學(xué)習(xí)記憶有關(guān)的其他神經(jīng)遞質(zhì)如乙酰膽堿等是否有影響以及更深層機(jī)制的探討是下一步研究的方向。限食六個(gè)月對(duì)腦內(nèi) NOS活性沒有明顯影響 ,提示限食對(duì)腦內(nèi)NO生物學(xué)功能基本無(wú)影響 ,與學(xué)習(xí)記憶測(cè)試結(jié)果基本一致�？傊� ,研究結(jié)果表明限食對(duì)大鼠行為影響具有性別差異性 ,限食延緩雄鼠短時(shí)活動(dòng)量的減少 ,對(duì)雌鼠未見影響。限食6個(gè)月對(duì)大鼠學(xué)習(xí)記憶成績(jī)無(wú)顯著影響。
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