冰片對長時連續(xù)作業(yè)大鼠覺醒能力損害干預(yù)的神經(jīng)機制.pdf

1、現(xiàn)實生活中，長時連續(xù)作業(yè)情況較為常見，例如長途司機或飛行員連續(xù)駕駛、軍事作業(yè)等。這些超晝夜周期的工作以及強制性無睡眠或少睡眠的工作對操作人員的行為能力和認知功能造成了嚴重影響，大大降低了工作效率。因此，如何提高長時連續(xù)作業(yè)人員的工作效率早已是當今職業(yè)醫(yī)學亟待解決的重要課題。我室以傳統(tǒng)的小動物跑臺裝置為基礎(chǔ)，并結(jié)合自行設(shè)置48小時連續(xù)作業(yè)模式，以此建立了長時連續(xù)作業(yè)模型。該模型成功地模擬了長時連續(xù)作業(yè)過程中的多種影響因素，表明長時連續(xù)作業(yè)

2、可明顯地損害大鼠的覺醒能力和認知功能。在此基礎(chǔ)上，我們研究了冰片對覺醒能力損害的干預(yù)作用，結(jié)果表明冰片可在一定程度上逆轉(zhuǎn)長時連續(xù)作業(yè)對大鼠覺醒能力和認知功能的損害作用，但冰片作用的神經(jīng)機制并沒有得到闡明。 本實驗首先觀察了冰片對大鼠前額葉皮層興奮性的影響，并闡明了其神經(jīng)機制。進而研究了長時連續(xù)作業(yè)外側(cè)下丘腦區(qū)orexin-A、c-Fos表達及冰片的干預(yù)作用，從而更進一步認識了冰片作用的神經(jīng)機制。結(jié)果如下： 一、冰片對大鼠

3、前額葉皮層電活動興奮性的影響及其機制 (一)冰片對大鼠前額葉皮層(PFC)的電興奮作用 通過PFC神經(jīng)元單位放電頻率改變判斷皮層興奮性高低。研究顯示，大鼠PFC神經(jīng)元自發(fā)性放電具有單個不均型、束簇狀及混合型三種放電模式，放電活動以混合型為主。單位放電頻率(5min平均值)為7.45±1.67Hz(n=48)，放電時程為3～3.5ms。 經(jīng)留置胃管分別注入中、高劑量冰片(1.2g/5ml/kg和2.0g/5ml/k

4、g)后，單位放電頻率逐漸增高，25～35min時最為明顯(n=12，P＜0.05；n=12，P＜0.01)，高劑量冰片增高程度高于中劑量冰片(n=12，P＜0.01)，而低劑量冰片(0.4g/5ml/kg)則無明顯改變(n=12，P＞0.05)。結(jié)果表明，冰片對大鼠PFC神經(jīng)元單位放電具有興奮效應(yīng)，且存在劑量.效應(yīng)依賴關(guān)系。提示冰片對長時連續(xù)作業(yè)大鼠受損覺醒能力的改善作用可能與其提高PFC神經(jīng)元興奮性有關(guān)。 (二)冰片對大鼠前額

5、葉皮層電興奮作用的神經(jīng)機制 1.組胺H1受體拮抗劑吡拉明(pyrilamine)對冰片興奮前額葉皮層神經(jīng)元電活動的抑制效應(yīng) 側(cè)腦室給予pyrilamine60μg后，與給藥前相比，給藥后神經(jīng)元單位放電頻率逐漸減慢(n=12，P＜0.05)。隨后實驗中，pyrilamine60μgicv微注入預(yù)處理并經(jīng)胃管注入高劑量冰片后，給藥前后神經(jīng)元單位放電頻率無顯著變化(n=12，P＞0.05)。結(jié)果表明，高劑量冰片對PFC神經(jīng)元放

6、電頻率的增加作用被pyrilamine阻斷，提示組胺H1受體途徑參與了冰片的皮層興奮效應(yīng)。 2.去甲腎上腺素α1受體拮抗劑哌唑嗪(prazosin)對冰片興奮大鼠前額葉皮層神經(jīng)元電活動的輕度抑制效應(yīng) Prazosin63μgicv微注入后，PFC神經(jīng)元單位放電頻率前后無明顯變化(n=12，P＞0.05)。Prazosin63μgicv微注入預(yù)處理并經(jīng)胃管注入高劑量冰片后，給藥后放電頻率仍可明顯增加(n=12，P＜0.05

7、)，但增加程度要低于高劑量冰片單獨興奮效應(yīng)，二者有顯著差異(n=12，P＜0.05)。結(jié)果表明，高劑量冰片對PFC神經(jīng)元放電頻率的增加作用可被prazosin部分阻斷，提示去甲腎上腺素α1受體途徑一定程度上參與了冰片的皮層興奮效應(yīng)。 3.5-羥色胺(5-HT2)受體拮抗劑利坦色林(ritanserin)對冰片興奮前額葉皮層神經(jīng)元電活動的輕度抑制效應(yīng) Ritanserin40μghicv微注入后，與給藥前相比，給藥后神經(jīng)元

8、單位放電頻率減慢(n=12，P＜0.05)。隨后實驗中，側(cè)腦室給予40μgritanserin微注入預(yù)處理并經(jīng)胃管注入高劑量冰片后，給藥后神經(jīng)元放電頻率仍可明顯增加(n=12，P＜0.05)，但增加程度要低于高劑量冰片單獨興奮效應(yīng)，二者有顯著差異(n=12，P＜0.05)。結(jié)果表明，高劑量冰片對PFC神經(jīng)元放電頻率的增加作用可被ritanserin部分阻斷，提示5-羥色胺受體途徑(5-HT2)一定程度上參與了冰片的皮層興奮效應(yīng)。

9、 二、冰片對長時連續(xù)作業(yè)大鼠前額葉皮層神經(jīng)遞質(zhì)水平的影響 (一)長時連續(xù)作業(yè)大鼠前額葉皮層神經(jīng)遞質(zhì)水平的變化 本實驗中，利用高效液相色譜.電化學方法測定了長時連續(xù)作業(yè)后前額葉皮層去甲腎上腺素(NA)、多巴胺(DA)及5-羥色胺(5-HT)神經(jīng)遞質(zhì)含量的變化。結(jié)果顯示，跑臺石蠟組去甲腎上腺素前額葉皮層腦區(qū)的含量均較低(P＜0.05)，而多巴胺及5-羥色胺則無明顯下降(P＞0.05)。結(jié)果提示，長時連續(xù)作業(yè)后，動物的覺醒能力

10、和認知功能的下降可能與前額葉皮層去甲腎上腺素水平的下降有關(guān)。 (二)冰片對長時連續(xù)作業(yè)大鼠前額葉皮層神經(jīng)遞質(zhì)水平的影響 大鼠連續(xù)48h作業(yè)結(jié)束后，經(jīng)自制胃管灌服冰片石蠟油或石蠟油溶液，2小時后測定前額葉皮層上述神經(jīng)遞質(zhì)含量。較跑臺石蠟油組比，跑臺冰片組NA及5-HT含量明顯升高(n=5，.P＜0.05)，而DA則無明顯變化(n=5，P＞0.05)。結(jié)果表明，冰片對長時連續(xù)作業(yè)大鼠受損覺醒能力的改善作用可能與前額葉皮層NA

11、及5-HT水平增加有關(guān)。 三、冰片對長時連續(xù)作業(yè)大鼠外側(cè)下丘腦區(qū)orexin-A及c-Fos表達的影響 (一)長時連續(xù)作業(yè)大鼠外側(cè)下丘腦區(qū)c-Fos及orexin-A表達的變化 采用免疫組化染色的方法對跑臺石蠟及未跑臺石蠟組大鼠進行了研究。結(jié)果顯示：跑臺組大鼠外側(cè)下丘腦區(qū)c-Fos和orexin-A表達均減少(n=4,P＜0.05)。結(jié)果提示長時連續(xù)作業(yè)后，大鼠覺醒能力和認知功能的下降可能與外側(cè)下丘腦區(qū)c-Fos

12、和orexin-A表達減少有關(guān)。 (二)冰片對長時連續(xù)作業(yè)大鼠外側(cè)下丘腦區(qū)c-Fos及orexin-A表達的影響 研究了長時連續(xù)作業(yè)大鼠冰片干預(yù)后外側(cè)下丘腦區(qū)c-Fos及orexin-A的表達。結(jié)果顯示跑臺冰片組大鼠外側(cè)下丘腦區(qū)c-Fos及orexin-A表達均高于跑臺石蠟組(n=4,P＜0.05)。未跑臺冰片組大鼠c-Fos表達明顯高于未跑臺石蠟油組(n=4,P＜0.01)，而orexin-A則與未跑臺石蠟油組無明顯差

13、異(n=4,P＞0.05)。結(jié)果提示，冰片對長時連續(xù)作業(yè)大鼠受損覺醒能力的改善作用可能與冰片引起的外側(cè)下丘腦區(qū)c-Fos及orexin-A表達增高有關(guān)。 綜上所述，本研究結(jié)果表明，第一，冰片對大鼠前額葉皮層具有電興奮作用，興奮效應(yīng)與皮層下組胺系統(tǒng)直接相關(guān)，而去甲腎上腺素及5-羥色胺系統(tǒng)則部分相關(guān)。第二，冰片可增加長時連續(xù)作業(yè)大鼠前額葉皮層去甲腎上腺素及5-羥色胺水平，這可能參與了冰片的干預(yù)作用。第三，冰片可使長時連續(xù)作業(yè)大鼠外側(cè)