淺析高架十字迷宮在小鼠行為學(xué)中的應(yīng)用

引言

高架十字迷宮(the elevated plus maze,EPM)是評(píng)價(jià)嚙齒類動(dòng)物焦慮反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法，相較傷害性刺激所致小鼠焦慮行為檢測(cè)(如電刺激、噪聲刺激、飲食剝奪和暴露在捕食者氣味等),該實(shí)驗(yàn)具有操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，能直觀反映小鼠的條件反應(yīng)。EPM實(shí)驗(yàn)是由Handley和Mithani在高架Y型迷宮的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。EPM由開臂(open arms)和閉臂(closed arms)各兩條組成，呈十字形交叉，交叉部分為中央?yún)^(qū)，距地面有一定高度。其原理是：由于面對(duì)新事物(開臂)小鼠會(huì)產(chǎn)生好奇心去探究，而它們有嗜暗的天性(閉臂),兩者之間發(fā)生探究與回避的沖突行為，產(chǎn)生焦慮心理。整個(gè)迷宮距離地面的高度相當(dāng)于人類站在懸崖邊，易導(dǎo)致動(dòng)物產(chǎn)生恐懼不安的心理�？梢酝ㄟ^比較小鼠在開臂和閉臂內(nèi)的滯留時(shí)間和路程來評(píng)價(jià)小鼠的焦慮行為。

焦慮癥是嚴(yán)重影響人類健康的疾病。有文獻(xiàn)報(bào)道,根據(jù)美國精神疾病診斷和統(tǒng)計(jì)手冊(cè)第四版(DSM-IV)的診斷標(biāo)準(zhǔn)，焦慮癥的終身患病率達(dá)28.8%,焦慮癥的發(fā)病年齡中值為11歲。而焦慮癥治療藥物的研究與開發(fā)中都需要EPM評(píng)價(jià)小鼠的焦慮狀態(tài)。EPM實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的是小鼠對(duì)于沖突產(chǎn)生的條件應(yīng)答性的焦慮行為。而焦慮行為與小鼠大腦邊緣區(qū)、海馬、杏仁核、中縫背核等腦區(qū)密切相關(guān)。這些腦區(qū)在焦慮癥的發(fā)病中有著重要的作用。單胺類神經(jīng)遞質(zhì)，包括腎上腺素、去甲腎上腺素、多巴胺、5-羥色胺，在哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中起到情緒調(diào)節(jié)的作用,單胺類神經(jīng)遞質(zhì)平衡紊亂是焦慮癥發(fā)病原因之一。

EPM實(shí)驗(yàn)在藥物開發(fā)和研究中得到廣泛的應(yīng)用：主要用于苯二氮卓類藥物(benzodiazepine-relatedcompounds)的抗焦慮作用研究及篩選具有抗焦慮作用的新藥，也被用于研究(精神性)藥物濫用的影響及激素的功能;應(yīng)激對(duì)生殖、衰老、妊娠的影響等�？菇箲]藥主要選擇性地抑制邊緣系統(tǒng)的海馬、杏仁核,產(chǎn)生抗焦慮作用。

1材料與方法

1.1試劑和儀器

VisuTrack動(dòng)物行為學(xué)分析系統(tǒng)(上海欣軟信息科技有限公司),高架十字迷宮主要由兩條開臂和兩條閉臂組成，互相垂直呈“十”字交叉。每條臂長35 cm,寬5cm,閉臂有高15cm的圍墻，開臂與閉臂接合處上方安置有攝像機(jī)，并與記錄系統(tǒng)相聯(lián)接，記錄小鼠在EPM中的行為。整個(gè)迷宮置于距地面55 cm的支架上。EPM設(shè)備見圖1。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由EPM記錄和采集相關(guān)軟件分析記錄。
 

1.2實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

健康C57BL/6(下文簡(jiǎn)稱C57)小鼠22只，129Sv小鼠20只，購自斯萊克公司，均為雄性，10周齡，體重23 g~28 g。小鼠飼養(yǎng)在恒溫(21 ℃~22 ℃)房間，每隔12h光暗循環(huán)。實(shí)驗(yàn)選取的時(shí)間段為9:00~12:00,非實(shí)驗(yàn)期間小鼠自由進(jìn)食標(biāo)準(zhǔn)鼠糧及飲水。

1.3實(shí)驗(yàn)步驟
 

1. 實(shí)驗(yàn)開始前確認(rèn)EPM裝置是清潔、無味道的(尤其注意上次實(shí)驗(yàn)留下的小鼠的糞便等),實(shí)驗(yàn)者在操作軟件中記錄小鼠的編號(hào)、日期、狀態(tài)；實(shí)驗(yàn)動(dòng)物提前運(yùn)送到行為學(xué)實(shí)驗(yàn)室專用臨時(shí)籠架，適應(yīng)環(huán)境3 h左右，減少動(dòng)物緊張。

2. 將小鼠從籠內(nèi)取出(小鼠背向?qū)嶒?yàn)者),將小鼠放置在開臂與閉臂接合處，小鼠面朝開臂，實(shí)驗(yàn)者迅速安靜離開EPM;打開錄像記錄系統(tǒng)，記錄小鼠在EPM內(nèi)的活動(dòng)，總時(shí)間5 min;實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將小鼠放回籠內(nèi)。

3. 以75%乙醇擦拭EPM實(shí)驗(yàn)裝置，并用紙巾擦干。
    

1.4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析

使用One way ANOVA方法統(tǒng)計(jì)，并作圖。數(shù)據(jù)表示為均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤。

2結(jié)果

以目前生命科學(xué)研究中最常用的C57 BL/6和129Sv小鼠為例，應(yīng)用EPM實(shí)驗(yàn)比較兩者焦慮行為的差異。

2.1 總體活動(dòng)情況

C57小鼠進(jìn)臂總次數(shù)(25.39±1.44)顯著小于(P<0.001)129Sv小鼠進(jìn)臂總次數(shù)(41.75±4.42)(圖2)。而兩者進(jìn)入閉臂次數(shù)C57(15.12±0.84)顯著小于(P<0.05)129Sv小鼠(23.5±3.55)。
 

2.2 中央平臺(tái)活動(dòng)

中央平臺(tái)所指區(qū)域是開臂與閉臂聯(lián)接處，C57小鼠在中央平臺(tái)區(qū)滯留總路程(1298.83 mm±84.04 mm)顯著大于(P<0.001)129Sv小鼠(187.50 mm±19.55 mm)(圖3A);中央平臺(tái)區(qū)滯留總時(shí)間C57(80.11 s±5.51 s)顯著小于(P<0.001)129Sv小鼠(153.69s±14.88 s)(圖3C);中央平臺(tái)區(qū)路程占總路程百分比C57(17.41±1.06)%顯著小于(P<0.001)129Sv小鼠(52.04±3.80)%(圖3B);中央平臺(tái)滯留時(shí)間占總時(shí)間百分比C57(26.89±1.83)%顯著小于(P<0.001)129Sv小鼠(51.23±4.96)%(圖3D)。
 

2.3 開臂活動(dòng)

開臂進(jìn)入次數(shù)C57(10.35±0.89)顯著小于(P<0.01)129Sv小鼠(18.25±2.48)(圖4A);開臂滯留時(shí)間兩種小鼠無明顯差異(圖4C);開臂進(jìn)入次數(shù)占總進(jìn)臂次數(shù)百分比兩者之間無明顯差異(P>0.05,圖4B);開臂滯留時(shí)間占總時(shí)間百分比兩者無明顯差異(P>0.05,圖4D)。
 

2.4 閉臂活動(dòng)

閉臂進(jìn)入次數(shù)C57(15.12±0.84)顯著低于(P<0.05)129Sv小鼠(23.5±3.55)(圖5A);閉臂滯留時(shí)間C57(162.10 s±8.83 s)顯著高于(P<0.01)129Sv小鼠(99.33 s±17.11 s)(圖5C);閉臂進(jìn)入次數(shù)占總進(jìn)臂次數(shù)百分比C57(60.51±2.24)%與129Sv小鼠(53.33±5.08)%無明顯差異(P>0.05)(圖5B);閉臂滯留時(shí)間占總時(shí)間百分比C57(54.42±2.96)%顯著高于(P<0.01)129Sv小鼠(33.11±5.70)%(圖5D)。
 

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