冰片对长时连续作业大鼠觉醒能力损害干预的神经机制

摘要

现实生活中，长时连续作业情况较为常见，例如长途司机或飞行员连续驾驶、军事作业等。这些超昼夜周期的工作以及强制性无睡眠或少睡眠的工作对操作人员的行为能力和认知功能造成了严重影响，大大降低了工作效率。因此，如何提高长时连续作业人员的工作效率早已是当今职业医学亟待解决的重要课题。我室以传统的小动物跑台装置为基础，并结合自行设置48小时连续作业模式，以此建立了长时连续作业模型。该模型成功地模拟了长时连续作业过程中的多种影响因素，表明长时连续作业可明显地损害大鼠的觉醒能力和认知功能。在此基础上，我们研究了冰片对觉醒能力损害的干预作用，结果表明冰片可在一定程度上逆转长时连续作业对大鼠觉醒能力和认知功能的损害作用，但冰片作用的神经机制并没有得到阐明。 本实验首先观察了冰片对大鼠前额叶皮层兴奋性的影响，并阐明了其神经机制。进而研究了长时连续作业外侧下丘脑区orexin-A、c-Fos表达及冰片的干预作用，从而更进一步认识了冰片作用的神经机制。结果如下： 一、冰片对大鼠前额叶皮层电活动兴奋性的影响及其机制 (一)冰片对大鼠前额叶皮层(PFC)的电兴奋作用 通过PFC神经元单位放电频率改变判断皮层兴奋性高低。研究显示，大鼠PFC神经元自发性放电具有单个不均型、束簇状及混合型三种放电模式，放电活动以混合型为主。单位放电频率(5min平均值)为7.45±1.67Hz(n=48)，放电时程为3～3.5ms。 经留置胃管分别注入中、高剂量冰片(1.2g/5ml/kg和2.0g/5ml/kg)后，单位放电频率逐渐增高，25～35min时最为明显(n=12，P＜0.05；n=12，P＜0.01)，高剂量冰片增高程度高于中剂量冰片(n=12，P＜0.01)，而低剂量冰片(0.4g/5ml/kg)则无明显改变(n=12，P＞0.05)。结果表明，冰片对大鼠PFC神经元单位放电具有兴奋效应，且存在剂量.效应依赖关系。提示冰片对长时连续作业大鼠受损觉醒能力的改善作用可能与其提高PFC神经元兴奋性有关。 (二)冰片对大鼠前额叶皮层电兴奋作用的神经机制 1.组胺H1受体拮抗剂吡拉明(pyrilamine)对冰片兴奋前额叶皮层神经元电活动的抑制效应 侧脑室给予pyrilamine60μg后，与给药前相比，给药后神经元单位放电频率逐渐减慢(n=12，P＜0.05)。随后实验中，pyrilamine60μgicv微注入预处理并经胃管注入高剂量冰片后，给药前后神经元单位放电频率无显著变化(n=12，P＞0.05)。结果表明，高剂量冰片对PFC神经元放电频率的增加作用被pyrilamine阻断，提示组胺H1受体途径参与了冰片的皮层兴奋效应。 2.去甲肾上腺素α1受体拮抗剂哌唑嗪(prazosin)对冰片兴奋大鼠前额叶皮层神经元电活动的轻度抑制效应 Prazosin63μgicv微注入后，PFC神经元单位放电频率前后无明显变化(n=12，P＞0.05)。Prazosin63μgicv微注入预处理并经胃管注入高剂量冰片后，给药后放电频率仍可明显增加(n=12，P＜0.05)，但增加程度要低于高剂量冰片单独兴奋效应，二者有显著差异(n=12，P＜0.05)。结果表明，高剂量冰片对PFC神经元放电频率的增加作用可被prazosin部分阻断，提示去甲肾上腺素α1受体途径一定程度上参与了冰片的皮层兴奋效应。 3.5-羟色胺(5-HT2)受体拮抗剂利坦色林(ritanserin)对冰片兴奋前额叶皮层神经元电活动的轻度抑制效应 Ritanserin40μghicv微注入后，与给药前相比，给药后神经元单位放电频率减慢(n=12，P＜0.05)。随后实验中，侧脑室给予40μgritanserin微注入预处理并经胃管注入高剂量冰片后，给药后神经元放电频率仍可明显增加(n=12，P＜0.05)，但增加程度要低于高剂量冰片单独兴奋效应，二者有显著差异(n=12，P＜0.05)。结果表明，高剂量冰片对PFC神经元放电频率的增加作用可被ritanserin部分阻断，提示5-羟色胺受体途径(5-HT2)一定程度上参与了冰片的皮层兴奋效应。 二、冰片对长时连续作业大鼠前额叶皮层神经递质水平的影响 (一)长时连续作业大鼠前额叶皮层神经递质水平的变化 本实验中，利用高效液相色谱.电化学方法测定了长时连续作业后前额叶皮层去甲肾上腺素(NA)、多巴胺(DA)及5-羟色胺(5-HT)神经递质含量的变化。结果显示，跑台石蜡组去甲肾上腺素前额叶皮层脑区的含量均较低(P＜0.05)，而多巴胺及5-羟色胺则无明显下降(P＞0.05)。结果提示，长时连续作业后，动物的觉醒能力和认知功能的下降可能与前额叶皮层去甲肾上腺素水平的下降有关。 (二)冰片对长时连续作业大鼠前额叶皮层神经递质水平的影响 大鼠连续48h作业结束后，经自制胃管灌服冰片石蜡油或石蜡油溶液，2小时后测定前额叶皮层上述神经递质含量。较跑台石蜡油组比，跑台冰片组NA及5-HT含量明显升高(n=5，.P＜0.05)，而DA则无明显变化(n=5，P＞0.05)。结果表明，冰片对长时连续作业大鼠受损觉醒能力的改善作用可能与前额叶皮层NA及5-HT水平增加有关。 三、冰片对长时连续作业大鼠外侧下丘脑区orexin-A及c-Fos表达的影响 (一)长时连续作业大鼠外侧下丘脑区c-Fos及orexin-A表达的变化 采用免疫组化染色的方法对跑台石蜡及未跑台石蜡组大鼠进行了研究。结果显示：跑台组大鼠外侧下丘脑区c-Fos和orexin-A表达均减少(n=4,P＜0.05)。结果提示长时连续作业后，大鼠觉醒能力和认知功能的下降可能与外侧下丘脑区c-Fos和orexin-A表达减少有关。 (二)冰片对长时连续作业大鼠外侧下丘脑区c-Fos及orexin-A表达的影响 研究了长时连续作业大鼠冰片干预后外侧下丘脑区c-Fos及orexin-A的表达。结果显示跑台冰片组大鼠外侧下丘脑区c-Fos及orexin-A表达均高于跑台石蜡组(n=4,P＜0.05)。未跑台冰片组大鼠c-Fos表达明显高于未跑台石蜡油组(n=4,P＜0.01)，而orexin-A则与未跑台石蜡油组无明显差异(n=4,P＞0.05)。结果提示，冰片对长时连续作业大鼠受损觉醒能力的改善作用可能与冰片引起的外侧下丘脑区c-Fos及orexin-A表达增高有关。 综上所述，本研究结果表明，第一，冰片对大鼠前额叶皮层具有电兴奋作用，兴奋效应与皮层下组胺系统直接相关，而去甲肾上腺素及5-羟色胺系统则部分相关。第二，冰片可增加长时连续作业大鼠前额叶皮层去甲肾上腺素及5-羟色胺水平，这可能参与了冰片的干预作用。第三，冰片可使长时连续作业大鼠外侧下丘脑区c-Fos及orexin-A表达增高，这可能与冰片对受损觉醒能力的改善作用直接相关。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:主要英文缩略词表

声明

前言

第一部分 冰片对大鼠前额叶皮层电活动兴奋性的影响及其机制

材料和方法

结 果

讨 论

参考文献

第二部分 冰片对长时连续作业大鼠前额叶皮层神经递质水平及外侧下丘脑区orexin-A及c-Fos表达的影响

材料和方法

结 果

讨 论

参考文献

全文总结

致 谢

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