陈启明。等.硫代乙酰胺诱导的A型肝性脑病小鼠焦虑样反应观察 1 071 硫代乙酰胺诱导的A型肝性脑病小鼠焦虑样反应观察 陈启明 ,袁宏 ,戴丽蓉 ,蒋妮 ,任文婷 ,陈青锋 (1兰州大学第一医院,兰州730000;2兰州大学基础医学院,兰州730000) 摘要:目的探讨硫代乙酰胺(TAA)诱导的A型肝性脑病小鼠的精神障碍。方法30只雄性昆明种小鼠随机分为实验组15 只,对照组15只。实验组采用TAA 200 mg・kg ・d_。,连续腹腔注射3 d至累积计量到600 mg/kg,正常对照组腹腔注射生理盐 水,造模24 h后进行脑功能评分、明暗箱、旷场及高架十字实验。行为学检测结束后24 h行血氨及肝脏生化指标检测。两组间比 较采用样本t检验。结果实验组小鼠在明暗箱实验中的明箱滞留时间(t=一4.006,P<0.O1)与穿梭次数(t=一2.656,P< 0.05);旷场实验的活动路程(t=一3.639,P<0.05)、活动时间(t=一2.294,P<0.05)、垂直运动次数(t=一2.282,P< 0.05)、理毛时间(t=5.992,P<0.O1);高架十字实验的开臂进人次数(t=一3.584,P<0.05)、开臂滞留时间(t=一3.992,P< 0.05)与对照组,J、鼠相比,差异均具有统计学意义。但旷场实验中两组小鼠活动总路程差异无统计学意义(t:一0.96,P>0.05)o 且实验组小鼠血氨(t=一3.168,P<0.05)、ALT(t=4.316,P<0,05)、AST(t=一2.581,P<0.05)、TBil(t=一9.127,P<0.01)水 平明显大于对照组,差异均有统计学意义。结论 用TAA腹腔注射建立的A型肝性脑病小鼠模型有焦虑样反应;小剂量TAA诱导 A型肝性脑病小鼠的焦虑样反应不伴有白发活动能力下降。 关键词:肝性脑病;焦虑;硫代乙酰胺 中图分类号:R575 文献标志码:A 文章编号:1001—5256(2014)10—1071—05 Anxiety in mice with acute hepatic encephalopathy induced by thioacetamide CHEN Qiming,YUAN IIong,DAI Hrong,et a1.(The First Hospital ofLanzhou Unwesrity,Lanzhou 730000,China) Abstract:Objective To evaluate the mental disorders in mice with thioacetamide(TAA)一induced acute hepatic encephalopathy(AHE). Methods Thirty male Kunming mice were equally and randomly divided into two groups(treatment group and control group).Mice in the treatment rgoup received an intraperitoneal injection of TAA(200 mg・kg-1・d f0r 3 days,up to 600 mg・kg ),as compared with the same volume of physiological saline in the control group.Neurological function score,light/dark box,open field,and elevated plus—maze test were used to determine behavioral parameters at 24 h after the model was established.Serum ammonia,aspartate amino transfersae(AST),al— anine aimnotrnasferase(AIJT),and total biliurbin(TBil)were measured at 24 h post determination of behaviorla parameters.Comparison be- twin two groups was made by independent—samples t test.Results In the light/dark box test,the treatment group had significantly reduced residence time in the light box and number of shuttles between two boxes(t=-4.006,P<0.01;、 =一2.656,P<0.05);in the open field test,the treatment rgoup had singiifcantly reduced central distance,central time,and number of vertical movements(t=一3.639,P<0.05; t=一2.294,P<0.05;t=一2.282,P<0.05),a8 well as increased rgooimng time(t=5.992,P<0.01);meanwhile,the number ofopen —arnl entires and residence time in the open alTU for the treatment group were also reduced in the elevated plus—maze test,as compared with the control group(t=一3.584,P<0.05;t=一3.992,P<0.05).However,the total distance in the open field test showed no singiifcant difference between the two groups(t=一0.96,P>0.05).Moreover,compared with the control rgoup,the treatment rgoup had signiifcant— ly higher levels of serum ammonia(t=一3.168,P<0.05),A r(t=4.316,P<0.05),AST(t=一2.581,P<0.05),and TBil(t= 一9.127,P<0.01).Conclusion Mice with AHE induced by an intraperitoneal injection of low—dose TAA have anxiety—related behav- iors;the anxiety—related behaviors are not associated with reduced locomotor activities. Key words:hepatic encephalopathy;anxiety;thioaeetamide 肝性脑病(HE)是由急慢性肝衰竭或各种原因的 碍、人格改变、情绪行为异常甚至昏迷,是终末期肝病 门一体分流所致的神经精神综合征,常表现为认知障 患者严重的并发症和死亡原因之一。很多临床研究 通过脑电图、心理学测试等发现很多肝病患者存在焦 d0i:10.3969/j.issn.1001—5256.2014.10.024 收稿日期:2014-02—15;修回日期:2014—03~11。 虑、抑郁、述情障碍等症状…,而这些较难发现但在肝 作者简介:陈启明(1986一),男,主要从事肝脏疾病的研究。 通信作者:陈青锋,电子信箱:cq ̄O25@163.corn。 病患者中常见的精神障碍是影响其健康相关生命质 J^-1 UIZ -,^ 临床肝胆病杂志第30卷第10期2014年10月J Clin HepatolVo1.30 No.10,Oct.2014 量(health related quality of life,HRQoL)的关键因 素 J。如焦虑、抑郁可以成为某些疾病的致死因 素 J,述情障碍是中年男性死亡的危险因素 。 所以在身体疾病基础上伴发的精神疾患成为目前重 要的研究方向。 但是多数临床HE患者病因复杂,病情多变,出现明 显的临床表现时已病情危重,很难明确其产生精神障碍 的主要原因 ]。本研究根据Ferenci等 按病因和病情 对HE的分型,选择A型HE(急性肝衰竭引起的HE)为 研究对象,旨在通过单一变量诱导HE动物模型,进行一 系列行为学检测,研究其可能出现的精神障碍。 A型HE模型一般是由肝毒陛药物、肝脏局部血流 阻断、局部肝叶或全肝切除引起的急性肝损伤所致的脑 功能障碍。而硫代乙酰胺(thioacetamide,TAA)作为典型 的肝毒I生药物,其诱导的急性肝损伤模型被广泛采用,其 中 腹腔注射是较为成熟的小动物A型HE模型建 立方法" 。 1材料和方法 1.1材料6—8周龄的健康雄性昆明种小鼠30只 (体质量18—22 g,由兰州大学实验动物中心提供), TAA(购自日本TCI公司),明暗箱、高架十字实验仪、 旷场实验仪(上海移数信息科技有限公司),奥林巴斯 AU2700全自动生化分析仪。 1.2 方法 1.2.1 A型HE模型制备将饲养1周后的小鼠随 机分为实验组(/7,=15)和对照组(n=15),实验组给 予200 mg/kg计量的TAA(溶于0.9%NaC1,0.3 m1) 腹腔内注射,每隔24 h注射1次,连续注射3 d,使小 鼠体内TAA总计量达到600 mg/kg J。对照组注射 等计量生理盐水。为防止可能造成的低血糖、低血钾 及脱水,将两组小鼠饮用水调至成含有0.23%NaC1、 2.5%葡萄糖、0.1%KC1的混合溶液。第3次注射后 24 h(第4天),存活的实验组小鼠(rt:12)与对照组 (n=15)进行脑功能评分及相关行为学测试。测试结 束后24 h(第5天)留取血样测定血氨、ALT、AST、 TBil。 1,2.2脑功能评分根据Avraham等 的方法将脑 功能通过反射和任务完成情况分为l0个等级,检测 项目包括:1 min内从直径1 m的圆圈中退出、寻觅行 为、沿直线前进、惊恐反射、抓握反射、翻正反射、放置 皮射、角膜反射、分别在宽度为3、2、1 cm横梁上保持 ,平衡的能力、爬上正方形和圆形杆的能力。当一项任 务失败或出现异常反射时计1分,成功则计0分。因 此,正常小鼠得0—1分,而得分为10分代表最高程 度的脑功能病损。 1.2.3 明暗箱实验(1ight/dark box,LDB)LDB为木 质长方体盒,被分割成两个区域。较小的区域为暗箱 (18 cm×27 cm x27 era),内壁为黑色,顶盖无光照;较 大区域为明箱(45 cm x 27 cm×27 era),内壁为白 色,顶盖有LED灯照明。两区域由隔板中间的拱形通 道(7 em x 7 cm)相连。小鼠于测试前30 min单独放 置于实验场,测试开始时,将小鼠放置于暗箱中间,背对 通道,通过顶盖安装的摄像机观察其在5 min内的活动 行为,并记录其明箱的滞留时间(明箱潜伏期)、两箱间 穿梭次数 。另外,小鼠四爪全部通过通道才可 记录为一次穿梭。每次实验后,用75%酒精擦拭箱体 周壁及地面,以免动物残留物影响下次测试结果。 1.2.4 旷场实验(open field test,OF) 旷场环境是 由不透光塑料板围成的无顶方箱(48 cm×48 cm x 45 em),配置自动监测和记录系统,LED灯照明。场 区被分为36个小区域(8 cm×8 cm),临近场壁的2O 个区域为“边缘场”,中间的16个区域为“中心场”。 小鼠于测试前30 min单独放置于实验场,测试开始 时,将小鼠置于场地正,记录其在5 min内的行为 活动n¨。由监测系统自动记录活动总路程、活 动路程、活动时间,手动记录垂直运动、理毛时 间。其中,小鼠两前爪腾空或攀附场壁可记录垂直运 动1次,梳理体毛、咬尾、洗脸动作被记为理毛行为。 每次实验后擦拭场区。 1.2.5 高架十字实验(elevated plus maze,EPM) EPM由两个开臂(30 cm x5 cm)、两个闭臂(30 cm x 5 cm×45 era)以及两臂交叉的区(5 em x 5 cm)组成,十字区离地面50 cm,配置自动监测和记录 系统,LED灯照明。小鼠于测试前30 min单独放置于 实验场,测试开始时,将小鼠置于区并面向开臂,监 测系统自动记录其在5 min内的行为活动,包括开臂进 人次数、开臂滞留时间 。每次实验后擦拭场区。 1.2.6血氨及肝功能指标l0%水合氯醛(4 ml/kg)腹 腔麻醉后,眼球取血。室温下静置2 h后离心(3000 r/min,20 min),吸取上层血清(低温保存)。血氨、 ALT、AST、TBil的检测用奥林巴斯AU2700全自动生 化分析仪完成。 陈启明。等.硫代乙酰胺诱导的A型肝性脑病小鼠焦虑样反应观察 1 073 1.3统计学方法采用SPSS 19.0软件分析处理数 据。所有数据均以均数±标准差( ±s)表示。样本方 差齐陛采用levene法检验,两个样本均数比较采用独 立样本t检验,以P<0.05为差异有统计学意义。 2结果 童 譬 蓬 2.1 脑功能评分实验组小鼠出现了一定程度的反 ,、 应迟钝,并伴有轻微的平衡能力下降。结果显示实验 组小鼠脑功能评分1.60±0.22大于对照组0.17± 0.11,差异有统计学意义(t=一6.078,P<0.01)。 2.2明暗箱实验实验组小鼠明箱滞留时间(113.27± 爨 嚣 翟 ^ v糕 稍簟墩 小鼠明显缩短,b.通过拱形通道的穿梭次数较对照组减少;^∞v避智惮群 P<n05.¥ P<n01 15.62±2.24、(128.55±16.00)S,差异有统计学意义( 值 2.3旷场实验实验组小鼠活动路程(59.04± 分别为一3.584、一3.992,P<0.05)(图3),提示其更愿意 处在较为阴暗和安全的闭臂环境中。 10.18)cm、活动时间(3.79±0.74)S均明显小于 对照组(130.16±16.67)cm、(7.97±1.66)S,差异 有统计学意义(t值分别为一3.639,一2.294,P值均 <0.05),说明其更愿意处在角落及边缘的安全环境。 实验组小鼠垂直运动次数14.88±1.71明显小于对 照组22.00±2.59,差异有统计学意义(t=一2.282,P <0.01),提示探索行为减弱。实验组小鼠理毛时间 (31.02±3.35)s明显大于对照组(8.29±1.77)s,差 异有统计学意义(t=5.992,P<0.01)。实验组小鼠 图3高架十字实验检测结果 P<0.05 2.5血氨及肝功能指标第5天留取血样行血氨、 活动总路程(2 239.79±376.09)em与对照组(2 289.59±353.90)cm相比,差异无统计学意义(t=一 0.960,P>0.05),提示自发活动能力未减弱(图2)。 ALT、AST、TBil检测。结果显示实验组小鼠与对照组 相比,血氨、ALT、AST、TBil水平明显升高,差异均有 统计学意义(P值均<0.05)(表1)。 表1 两组小鼠血氨、ALT、AST、TBil水平对比( ±s) 1 074 临床肝胆病杂志第3o卷第10期2014年10月J Clin HepatoI,voI.30 No.10。 .2014 3讨论 焦虑是病理心理学中的基础疾病,因为它几乎是 所有心理疾病最先发生和最基本的症状 。它可以 增加其他心理疾病首次爆发的可能性,如心境障碍、 惊恐障碍、创伤后应激障碍等 。而且长期的焦虑 情绪伴发其他心理障碍的可能性高达89.8%l15]。对 于焦虑产生的机理有各种不同的看法,神经学者们认 为大脑中存在与情绪、情感发生有关的神经核团,这 些“情绪中枢”与焦虑情绪有直接联系 171;心理学 派认为焦虑是过度的内心冲突对自我威胁的结果;社 会学家认为焦虑与社会、家庭环境有关,并且常伴随 有强烈的负面情感刺激。总之在过去20年的研究 中,焦虑的原因被归结为一种认知和情感表达的“过 敏反应”。在对HE的神经病理研究中,发现焦虑患 者大脑杏仁核及终纹床核异常高表达,杏仁核的体积 也往往比正常。杏仁核及终纹床核与人体消极 情绪(焦虑的核心特征)的产生有关,而在HE的犬类 动物中发现有神经元空泡,空泡出现位置就包括杏仁 核¨ ,说明HE有可能产生焦虑的病理学基础。 本研究首先通过对小鼠行TAA腹腔注射,使小 鼠血氨、ALT、AST、TBil明显升高,并通过脑功能评 分,成功复制出急性肝损害模型并有脑功能损害。然 后对其进行明暗箱、旷场及高架十字实验,结果显示: (1)小鼠的趋暗性加强,表现为在明暗箱中在暗箱的 滞留时间延长;(2)探索行为减弱,表现为在明箱的活 动时间减少,以及在旷场活动路程与活动时间减 少,攀爬行为(垂直运动)减弱,理毛时间s ̄Dil;(3)小 鼠对新环境的恐惧加强,趋向于安全环境,表现为在 明暗箱中明箱活动时间减少,在旷场空旷区域滞 留时间缩短,在较安全的边缘区域滞留时间延长;(4) 小鼠对高空环境的恐惧感加强,探索能力减弱,表现 为高架十字实验中在开臂(开放的高空环境)的活动 时间缩短,在闭臂相对安全区域的活动时问s ̄;hi:i。以 上行为表现共同反应出此A型HE小鼠出现了明显 的精神障碍,最终可归结为焦虑样反应。 另外值得注意的是,在以往的研究中,很多HE动 物模型多伴随着自发活动能力下降 ,而活动能力 下降可能预示着动物模型的HE进入中后期,其情绪 “高敏”状态可能已经转为抑制。从临床HE患者的表 现也可以发现焦虑、易激惹等情绪反应多发生在HE初 期,随着病情发展,HE患者多以淡漠、嗜睡、昏迷等抑 制性情绪反应为主。其原因可能是因为HE进展过程 中 一氨基丁酸/苯二氮卓(GABA/BZ)等抑制性神经 递质受体表达上调 ,使HE患者症状由活跃型转化 为抑制型。而本实验采用的TAA 200 mg一・ ~・ d~,连续腹腔注射3 d至累积计量到6OO mg/kg体质 量的方法,相比之下剂量选择较小,脑功能评分提示仅 有轻微的反应迟钝和平衡能力下降,且旷场实验结果显 示两组小鼠总路程之间无明显差异,提示此剂量下HE 小鼠无自发活动能力的下降。 另外,动物行为学研究显示,不同类型的HE动物 模型所得出的结果不同,如用门腔静脉分流术(porta. caval shunt,PCS)建立的B型HE动物模型在高架十 字实验中,模型组动物的开臂滞留时间、闭臂滞留时 间与对照组无明显差异 。TAA长期喂养建立的C 型HE模型在旷场实验中,活动时间与对照组无 明显差异 。这可能与不同类型HE发病机理有关, 如本研究使用的A型HE模型建立周期短,损伤小, 更易引发早期HE症状,出现焦虑样情绪反应,而B 型和c型HE基于门体分流和慢性肝衰竭,模型制作 周期长,损伤大,易引发中期或终末期HE症状。此 外,也可能与不同鼠种、测试设备规格以及实验设计 的标准不同有关。 通过本实验得出的结论是:(1)用TAA腹腔注射 建立的A型HE小鼠模型有焦虑样反应;(2)小剂量 TAA诱导小鼠A型HE模型的焦虑样反应不伴有自发 活动能力的下降。根据实验结果还可以推测,HE的焦 虑反应可能出现在症状初期。由此可见,对于HE的研 究须要对其病因和病程细分,不同的起病原因可能造成 不同的症状表现,同一原因下的症状在不同阶段可能产 生不同的神经精神障碍。关于HE导致焦虑的观点,目 前尚存在争议。由于HE病因复杂、症状多样,临床研 究发现的焦虑样表现尚不能完全归因于肝病本身,患者 个人的心理因素以及社会环境因素也起到关键作用。 动物行为学有助于排除其他因素,以帮助研究HE所致 焦虑等情绪反应的病理原因,但目前仍处于行为学现象 的观察阶段,具体病因有待进一步研究。 参考文献: [1]LES I,DOVAL E,FLAVIA M,et al Quality of life in cirrhosis is related to potentially treatable factors[J]Eur J Gastroen— terol Hepatol,2010,22(2):221-227 [2]NARDELLI S,PENTASSUGLIO I,PASQUALE C,et a1.De- 陈启明。等.硫代乙酰胺诱导的A型肝性脑病小鼠焦虑样反应观察 1 075 pression,anxiety and alexithymia symptoms are major deter- minants of health related quailty of Jife(HRQoL)jn cirrhotic patients[J]Metab Brain Dis,2013,28(2):239-243. 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