限制熱能攝入對大鼠行為和認(rèn)知的影響
摘要: 目的 研究限制熱能攝入(限食)對生長期大鼠行為和認(rèn)知的影響。
方法 斷乳SD大鼠(雌雄各半)隨機分為3組:自由攝食組,限食20 %組(20 % CR) ,限食 35 %組(35 % CR)。實驗3個月和 6 個月 ,采用曠場試驗和Y2迷宮法檢測大鼠的行為和認(rèn)知能力。6個月后,處死大鼠 ,熒光分光光度法測定腦干、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照組。雄鼠限食3個月,20%CR組移動格子數(shù)顯著少于對照組和35%CR組;限食6個月,35%CR組移動格子數(shù)顯著高于對照組和20%CR組。限食對雌鼠曠場試驗未見明顯影響。限食6個月對大鼠學(xué)習(xí)記憶成績無明顯影響。限食6個月,腦DA、 52HT、NE含量及NOS活性3組間未見顯著性差異。
結(jié)論 限食對生長期大鼠探索活動影響具有性別差異性 ,限食延緩雄鼠短時活動量的減少 ,對雌鼠未見影響。限食6個月對大鼠學(xué)習(xí)記憶成績無顯著影響。
關(guān)鍵詞：限食，認(rèn)知，行為，大鼠
大量研究表明限食可延長多種動物的壽命[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物學(xué)習(xí)記憶和運動功能的衰退 ,改善具有神經(jīng)變性疾病實驗動物模型的行為[4 ,5 ]。但這些研究大多集中于老年動物 ,關(guān)注限食的有益作用 ,從而忽視了限食對生長發(fā)育期動物的不利影響 ,尤其是對其行為和認(rèn)知功能的影響。因此 ,本研究以斷乳 SD大鼠為實驗對象 ,觀察限食 3個月和6個月對雌、雄大鼠認(rèn)知和行為的影響。
1 材料與方法
1.1 實驗動物
清潔級斷乳SD大鼠 ,雌雄各半,上海西普爾2必凱實驗動物有限公司提供。適應(yīng) 3 天 ,隨機分成 3 組:自由攝食組(control) ;限食20 %組(20 % CR) ,能量攝入是對照組的 80 %;限食35 %組(35 % CR) ,能量攝入為對照組的 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際攝入飼料量 ,以計算下一天限食組動物的飼料用量。室溫控制在18～22℃,濕度45%～50% ,光照時間(12 ±1) h。實驗期6個月,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機鹽等配制,3 組間除碳水化合物攝入不一致外 , 其它營養(yǎng)素攝入一致。
1.2 觀察指標(biāo)和方法
1.2.1 曠場試驗 大鼠置于直徑為90cm,16等份的開闊場中央,觀察其3分鐘內(nèi)移動格子數(shù)、站立次數(shù)。
1.2.2 學(xué)習(xí)記憶行為檢測 采用Y 2迷宮法。預(yù)選對電擊反應(yīng)較為一致的大鼠 ,測試學(xué)習(xí)能力,48小時后測試記憶能力。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。
1.2.3 多巴胺(DA)、52羥色胺(52HT)、去甲腎上腺素(NE)含量的測定
實驗結(jié)束時,處死動物 ,分離腦組織的腦干、端腦。熒光分光光度法測定各個部分的DA、52HT、NE含量。DA、52HT、NE的激發(fā)P發(fā)射光長分別為:329P 372、359P 449、385P 484。
1.2.4 腦一氧化氮合酶(NOS)活性測定 實驗結(jié)束,處死動物,分離腦組織的皮層、海馬、小腦。進行NOS測定。蛋白定量采用Lowry’s法,按試劑盒說明書進行[6 ]。
1.3 統(tǒng)計處理
實驗數(shù)據(jù)用x±s表示,用SPSS1210軟件進行結(jié)果的方差分析,顯著性界限值為P < 0105。
2 結(jié)果
2.1 生長發(fā)育情況
限食動物在限食起始1～2周內(nèi)顯煩躁,活動偏多,隨后未見異常,動物解剖未見異常。6個月,限食組雌、雄性大鼠體重明顯低于對照組,并且35% CR 組大鼠體重明顯低于20 % CR組。
2.2 曠場試驗
雄鼠限食3個月 ,20 % CR移動格子數(shù)顯著少于對照組和35 % CR組;限食6 個月 ,35 % CR組移動格子數(shù)顯著高于對照組和20 % CR組。限食對雄鼠站立次數(shù)及對雌鼠移動格子數(shù)和站立次數(shù)未見明顯影響。
2.3 限食對學(xué)習(xí)、記憶能力的影響
雌鼠限食3個月 ,20 % CR組學(xué)習(xí)成績顯著高于對照組 ,記憶成績?nèi)M間無明顯差異;雌鼠限食6個月及雄鼠限食3、 6個月 ,對學(xué)習(xí)記憶成績無明顯影響。
2.4 限食對腦DA、52HT、NE含量的影響結(jié)果顯示限食6個月,腦干和端腦DA、52HT、 NE含量三組間未見顯著性差異。
2.5 限食對腦 NOS含量的影響結(jié)果顯示6個月的限食對大鼠腦皮層、海馬、小腦NOS活性無明顯影響。
3 討論
根據(jù)以往的研究[7 ,8 ],本實驗設(shè)計的限食水平為對照組 ,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 ,限食越苛刻 ,抑制程度越大。礦場試驗常用來反映動物的探索能力和短時活動量。6個月限食 ,35 % CR組短時活動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[9 ],即限食能延遲伴隨增齡而至的活動量減少 ,這對于減少脂肪堆積 ,增強心血管功能 ,減少老年病的發(fā)生 ,及延長壽命可能有一定作用。限食對雌鼠短時活動量無影響 ,表明限食對探索行為及短時活動量的影響有性別差異 ,其原因可能與雌雄性對限食不同的適應(yīng)性有關(guān) ,有待進一步研究。限食3個月 ,可明顯提高 20 % CR雌鼠學(xué)習(xí)成績。限食對雄鼠學(xué)習(xí)成績無影響。以前研究結(jié)果顯示限食 3 個月和 6個月均可提高雄性小鼠的學(xué)習(xí)能力 ,但對其記憶能力及雌性小鼠學(xué)習(xí)記憶能力無影響[10 ]。由此可見 ,限食對動物學(xué)習(xí)成績的影響可能與年齡及種屬有關(guān)。限食對腦干和端腦的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制的探討是下一步研究的方向。限食六個月對腦內(nèi) NOS活性沒有明顯影響 ,提示限食對腦內(nèi)NO生物學(xué)功能基本無影響 ,與學(xué)習(xí)記憶測試結(jié)果基本一致�？傊� ,研究結(jié)果表明限食對大鼠行為影響具有性別差異性 ,限食延緩雄鼠短時活動量的減少 ,對雌鼠未見影響。限食6個月對大鼠學(xué)習(xí)記憶成績無顯著影響。
方法 斷乳SD大鼠(雌雄各半)隨機分為3組:自由攝食組,限食20 %組(20 % CR) ,限食 35 %組(35 % CR)。實驗3個月和 6 個月 ,采用曠場試驗和Y2迷宮法檢測大鼠的行為和認(rèn)知能力。6個月后,處死大鼠 ,熒光分光光度法測定腦干、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照組。雄鼠限食3個月,20%CR組移動格子數(shù)顯著少于對照組和35%CR組;限食6個月,35%CR組移動格子數(shù)顯著高于對照組和20%CR組。限食對雌鼠曠場試驗未見明顯影響。限食6個月對大鼠學(xué)習(xí)記憶成績無明顯影響。限食6個月,腦DA、 52HT、NE含量及NOS活性3組間未見顯著性差異。
結(jié)論 限食對生長期大鼠探索活動影響具有性別差異性 ,限食延緩雄鼠短時活動量的減少 ,對雌鼠未見影響。限食6個月對大鼠學(xué)習(xí)記憶成績無顯著影響。
關(guān)鍵詞：限食，認(rèn)知，行為，大鼠
大量研究表明限食可延長多種動物的壽命[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物學(xué)習(xí)記憶和運動功能的衰退 ,改善具有神經(jīng)變性疾病實驗動物模型的行為[4 ,5 ]。但這些研究大多集中于老年動物 ,關(guān)注限食的有益作用 ,從而忽視了限食對生長發(fā)育期動物的不利影響 ,尤其是對其行為和認(rèn)知功能的影響。因此 ,本研究以斷乳 SD大鼠為實驗對象 ,觀察限食 3個月和6個月對雌、雄大鼠認(rèn)知和行為的影響。
1 材料與方法
1.1 實驗動物
清潔級斷乳SD大鼠 ,雌雄各半,上海西普爾2必凱實驗動物有限公司提供。適應(yīng) 3 天 ,隨機分成 3 組:自由攝食組(control) ;限食20 %組(20 % CR) ,能量攝入是對照組的 80 %;限食35 %組(35 % CR) ,能量攝入為對照組的 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際攝入飼料量 ,以計算下一天限食組動物的飼料用量。室溫控制在18～22℃,濕度45%～50% ,光照時間(12 ±1) h。實驗期6個月,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機鹽等配制,3 組間除碳水化合物攝入不一致外 , 其它營養(yǎng)素攝入一致。
1.2 觀察指標(biāo)和方法
1.2.1 曠場試驗 大鼠置于直徑為90cm,16等份的開闊場中央,觀察其3分鐘內(nèi)移動格子數(shù)、站立次數(shù)。
1.2.2 學(xué)習(xí)記憶行為檢測 采用Y 2迷宮法。預(yù)選對電擊反應(yīng)較為一致的大鼠 ,測試學(xué)習(xí)能力,48小時后測試記憶能力。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。
1.2.3 多巴胺(DA)、52羥色胺(52HT)、去甲腎上腺素(NE)含量的測定
實驗結(jié)束時,處死動物 ,分離腦組織的腦干、端腦。熒光分光光度法測定各個部分的DA、52HT、NE含量。DA、52HT、NE的激發(fā)P發(fā)射光長分別為:329P 372、359P 449、385P 484。
1.2.4 腦一氧化氮合酶(NOS)活性測定 實驗結(jié)束,處死動物,分離腦組織的皮層、海馬、小腦。進行NOS測定。蛋白定量采用Lowry’s法,按試劑盒說明書進行[6 ]。
1.3 統(tǒng)計處理
實驗數(shù)據(jù)用x±s表示,用SPSS1210軟件進行結(jié)果的方差分析,顯著性界限值為P < 0105。
2 結(jié)果
2.1 生長發(fā)育情況
限食動物在限食起始1～2周內(nèi)顯煩躁,活動偏多,隨后未見異常,動物解剖未見異常。6個月,限食組雌、雄性大鼠體重明顯低于對照組,并且35% CR 組大鼠體重明顯低于20 % CR組。
2.2 曠場試驗
雄鼠限食3個月 ,20 % CR移動格子數(shù)顯著少于對照組和35 % CR組;限食6 個月 ,35 % CR組移動格子數(shù)顯著高于對照組和20 % CR組。限食對雄鼠站立次數(shù)及對雌鼠移動格子數(shù)和站立次數(shù)未見明顯影響。
2.3 限食對學(xué)習(xí)、記憶能力的影響
雌鼠限食3個月 ,20 % CR組學(xué)習(xí)成績顯著高于對照組 ,記憶成績?nèi)M間無明顯差異;雌鼠限食6個月及雄鼠限食3、 6個月 ,對學(xué)習(xí)記憶成績無明顯影響。
2.4 限食對腦DA、52HT、NE含量的影響結(jié)果顯示限食6個月,腦干和端腦DA、52HT、 NE含量三組間未見顯著性差異。
2.5 限食對腦 NOS含量的影響結(jié)果顯示6個月的限食對大鼠腦皮層、海馬、小腦NOS活性無明顯影響。
3 討論
根據(jù)以往的研究[7 ,8 ],本實驗設(shè)計的限食水平為對照組 ,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 ,限食越苛刻 ,抑制程度越大。礦場試驗常用來反映動物的探索能力和短時活動量。6個月限食 ,35 % CR組短時活動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[9 ],即限食能延遲伴隨增齡而至的活動量減少 ,這對于減少脂肪堆積 ,增強心血管功能 ,減少老年病的發(fā)生 ,及延長壽命可能有一定作用。限食對雌鼠短時活動量無影響 ,表明限食對探索行為及短時活動量的影響有性別差異 ,其原因可能與雌雄性對限食不同的適應(yīng)性有關(guān) ,有待進一步研究。限食3個月 ,可明顯提高 20 % CR雌鼠學(xué)習(xí)成績。限食對雄鼠學(xué)習(xí)成績無影響。以前研究結(jié)果顯示限食 3 個月和 6個月均可提高雄性小鼠的學(xué)習(xí)能力 ,但對其記憶能力及雌性小鼠學(xué)習(xí)記憶能力無影響[10 ]。由此可見 ,限食對動物學(xué)習(xí)成績的影響可能與年齡及種屬有關(guān)。限食對腦干和端腦的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制的探討是下一步研究的方向。限食六個月對腦內(nèi) NOS活性沒有明顯影響 ,提示限食對腦內(nèi)NO生物學(xué)功能基本無影響 ,與學(xué)習(xí)記憶測試結(jié)果基本一致�？傊� ,研究結(jié)果表明限食對大鼠行為影響具有性別差異性 ,限食延緩雄鼠短時活動量的減少 ,對雌鼠未見影響。限食6個月對大鼠學(xué)習(xí)記憶成績無顯著影響。
來源：北京眾實迪創(chuàng)科技發(fā)展有限責(zé)任公司
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