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重复给烟碱引起大鼠降温耐受性反应及对活动和体重的影响

来源:成都医学院学报 作者:杨永录, 黄 涛, 孟 立, 沈字玲, 韩 琴作者 2013-2-27
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摘要: 【摘要】 目的 观察重复给烟碱引起大鼠降温耐受性反应以及对活动和体重的影响。 方法 用无线遥测技术监测大鼠的体温和活动,观察连续5天重复注射小剂量烟碱(0。5 mg/kg )对SD大鼠体温、活动和体重的影响。结果 ①第一次给大鼠注射烟碱后可导致大约持续1。...


【摘要】  目的 观察重复给烟碱引起大鼠降温耐受性反应以及对活动和体重的影响。 方法 用无线遥测技术监测大鼠的体温和活动,观察连续5天重复注射小剂量烟碱(0.5 mg/kg )对SD大鼠体温、活动和体重的影响。结果 ①第一次给大鼠注射烟碱后可导致大约持续1.5 h的降温反应;但第三次注射烟碱后,雄性和雌性大鼠体温则与对照组相似。②重复给烟碱可以明显降低体重。③每次注射烟碱和生理盐水可引起动物的活动出现短暂的增加反应;从第二次到第五次注射烟碱后雌性大鼠的活动明显多于雄性大鼠。结论 重复注射烟碱可导致雄性和雌性大鼠出现降温耐受性反应,但连续注射烟碱后,雌性大鼠的活动明显大于雄性大鼠。另外,重复给烟碱可降低雄性和雌性大鼠的生长速度。

【关键词】  烟碱; 低温; 体温过高; 性别差异

 Repeated Injection of Nicotine Induced Tolerance to the Hypothermic Response and the Effect on Motor Activity and Body Weight in Rats

    YANG Yonglu, HUANG Tao, MENG Li, SHEN Ziling, HAN Qin  (Department of Physiology, Chengdu Medical College, Chengdu 610083,China)

    【Abstract】  Objective  To observe the repeated nicotine exposure lead to tolerance of hypothermic effect and the effect on motor activity and body weigh in rats. Methods  The effects of daily injections of nicotine at small dosage (0.5 mg/kg) once a day for 5 days on core temperature and motor activity in male and female SpragueDawley rats were monitored by radio telemetry. Results  ①The first injection of nicotine in rats led to a hypothermic response for approximately 1.5 hours. But after the third injection of nicotine, changes of core temperature in male and female rats were similar to controls. ②Repeated treatment with nicotine significantly reduced body weight.③Motor activity also increased transiently with each injection of saline and nicotine, but the motor activity response of females was significantly greater than the males for the second through fifth injections of nicotine. Conclusion  The results of this study show that repeated injection of nicotine can lead to tolerance of hypothermic response, but motor activity response of females was significantly greater than the male rats after sequential nicotine injections. In addition, repeated nicotine treatment attenuated the growth of male and female rats.

    【Key words】  Nicotine; hypothermia; tolerance; body weight

    下丘脑体温调节中枢内含有丰富的烟碱型胆碱受体(N受体)和毒蕈碱型胆碱受体(M受体),二者均参与人体和哺乳类动物体温调节过程。M受体激动剂氧化震颤素和N受体激动剂烟碱均可穿过血脑屏障进入中枢引起啮齿类动物出现明显的降温反应[12]。虽然实验已经证明,烟碱不仅参与降温过程,而且反复给烟碱可以出现降温耐受性反应或影响乙酰胆碱受体的敏感性[24],但未见小剂量烟碱引起体温变化和耐受性反应的时间曲线特点以及活动和体重变化与性别差异的报道。作者考虑无线遥测技术不仅能够连续准确记录反复给药引起体温和活动的变化,而且也可避免人工反复测量结肠温度引起动物活动改变和应激性体温过高对实验结果的影响。因此,本实验用无线遥控测温技术连续观察给大鼠重复小剂量注射烟碱是否可产生降温耐受性反应,同时也希望证明重复注射烟碱对动物活动和体重的影响与性别的差异。

    1  材料和方法

    1.1  实验动物与试剂

      实验用成年雄性和雌性SD大鼠(四川医学科学院实验动物研究所提供),体重200~250g。酒石酸氢烟碱(Nicotine hydrogen tartrate)为Sigma公司产品,用生理盐水配制成实验所需要的不同剂量浓度。

    1.2  实验分组与步骤

      实验分为两部分完成。实验1:不同剂量烟碱对雄性和雌性大鼠体温和活动的影响。雄性和雌性大鼠各分4组(n=7),即为生理盐水组以及0.25 mg/kg、0.5 mg/kg和0.75 mg/kg烟碱组,注射容量均为1ml/kg。实验前1天下午4时,将大鼠放入清洁鼠笼内,然后置于SH800GS人工气候箱(重庆永生实验仪器厂产品)内进行适应性过夜,动物处于自由活动、进食和进水状态。人工气候箱内温度设定为25℃,湿度为70%~80%左右,明暗时间各为12 h,上午6时开灯,下午 6时关灯。实验当天上午6时开始连续记录大鼠的体温和活动,上午11时分别给动物皮下注射不同剂量的烟碱或生理盐水后,连续记录到下午3时结束实验。

      实验2:小剂量重复皮下注射烟碱对体温、活动和体重的影响。雄性和雌性大鼠各分2组(n=7),即生理盐水组和烟碱组。 实验前2天下午4时,将大鼠置于人工气候箱中,人工气候箱参数设定同实验1。实验前1天上午6时开始连续记录体温和活动,实验当天上午11时分别皮下注射烟碱0.5 mg/kg(0.5mg/ml生理盐水)或生理盐水1 ml/kg,每天注射1次,连续注射5天。

    1.3  动物手术

      用4%戊巴比妥钠溶液腹腔注射麻醉(40 mg/kg)动物,按照常规手术方法切开腹部皮肤和肌肉,植入无线温度遥测探头( Data Sciences international, model TA10TAF40 )后,缝合腹部肌肉和皮肤,然后肌肉注射青霉素以防感染。术后将动物分别单个饲养在大鼠塑料笼中恢复10天以上进行实验。实验室的温度为23℃~25℃左右,明暗时间各为12 h,上午6时至下午6时为昼光(开灯),下午6时至第二天上午6时为暗光(关灯)。

    1.4  体温的测量和判定体温变化的指标

      用无线遥控测温系统(美国DSI公司产品)测量大鼠的体温,将腹腔内置有无线温度遥测探头的大鼠放入清洁鼠笼内,然后置于遥控测温仪的接收板上,大鼠腹腔内无线遥测探头每间隔5 min采集一次体核温度信号,经接收板接收后,输入计算机储存和数据处理。

      体温反应指标用平均体温反应曲线和体温反应最大幅度与基线体温之间的差(△T)表示。

    1.5  体重的称量

    每天上午11时用电子天平称量大鼠体重, 重复性误差<0.1 g.

    1.6  统计分析

    实验1的数据是将每个实验组间隔5 min的数据计算成均数±标准差(±s)表示,实验2的实验数据是将所记录间隔5 min的实验数据计算成每小时的均数±标准差表示,然后采用配对t检验或团体比较t检验进行统计分析。

    2  实验结果

    2.1  不同剂量烟碱对雄性和雌性大鼠体温和活动的影响

      从表1可见,对照组大鼠皮下注射生理盐水后均出现体温升高反应,这种现象是由于注射药物和移动动物而引起的活动增加所致的应激性体温过高反应。皮下注射0.25 mg/kg烟碱能明显阻止两性大鼠应激性体温过高反应;注射0.5 mg/kg烟碱20 min后,雄性和雌性大鼠均出现轻度低温反应,在给药后50 min体温恢复到对照水平;给雄性注射0.75 mg/kg烟碱20min后,低温反应最明显,较给药前体温降低达0.8℃,在给药后90min体温恢复到对照水平;而雌性大鼠注射0.75 mg/kg烟碱后引起的低温反应与0.5 mg/kg组相似。表1  皮下注射不同剂量烟碱对大鼠体温的影响

    2.2  小剂量重复注射烟碱对大鼠体温和活动的影响与性别的差异

      第一次皮下注射烟碱(0.5 mg/kg)后,动物体温明显低于盐水组并持续约2 h,但与给药前体温比较无降温反应(图1),出现与实验1结果不一致的现象,主要是与数据的统计方法不同有关。实验2是连续采集长达6天144 h的数据量,每个绘图点只能取1 h的平均值,这样就掩盖了烟碱引起短暂低温反应的变化过程;而实验1由于观察持续的时间较短,每个绘图点间隔只有5min,所以能准确的反应出体温的变化过程

    每次给大鼠注射生理盐水均可引起应激性体温升高反应,但连续5天重复注射盐水后,大鼠应激性体温升高反应出现轻度降低现象。烟碱组动物则在第三次注射烟碱后体温变化与盐水组相似,第四次和第五次注射烟碱后体温则明显高于盐水组(图1)。另外,有趣的是雄性大鼠在第三次和第四次注射烟碱后,到下午6时动物进入暗光期的体温明显升高,即正常体温周期性上升相的体温明显高于对照组,约持续5 h~6 h(图1)。从图2进一步分析可以可见,雌性大鼠第三次和第四次注射烟碱后体温升高反应是相似的。

    另外,烟碱对大鼠活动的影响有明显的性别差异。连续注射烟碱可引起雌性大鼠的活动出现增加现象,即从第二次到第五次注射烟碱后,雌性大鼠的活动较盐水组明显增加,但雄性大鼠的活动与盐水组比较无明显差异(图3)。

    2.3  小剂量重复注射烟碱对大鼠体重的影响

      皮下小剂量重复注射烟碱(0.5 mg/kg)可减慢大鼠的生长速率。雄性大鼠第五次注射烟碱和生理盐水后,体重分别为-1.5±2.7g和5.1±2.9g;雌性大鼠第五次给药后,体重分别为0.71±1.0g和5.0±1.0g.

    3  讨论

    本实验给大鼠皮下注射不同剂量烟碱后的体温变化与给药前比较,0.25 mg/kg烟碱能明显抑制雄性和雌性大鼠的应激性体温过高反应,0.5 mg/kg能引起两性大鼠体温较给药前平均降低0.48℃,0.75 mg/kg引起低温效应更明显(表1),说明小剂量的烟碱不仅可引起低温反应,并有明显剂量效应关系。皮下注射烟碱引起的这种低温反应与进入体温调节中枢的烟碱能促进散热反应有关[2,6,7]。
     *P<0.05, **P<0.01 vs control group

    通常对重复给烟碱引起其作用减弱或消失称为烟碱的耐受性反应[4]。本实验给大鼠重复小剂量皮下注射烟碱在较短的时间内降温作用消失,即重复注射烟碱0.5 mg/kg 3次后就出现低温耐受性反应,形成耐受性的时间仅为3天。本实验结果与以往的文献报道皮下注射较大剂量烟碱(2 mg~5 mg/kg)才能引起低温反应,并且形成耐受性反应通常为7~12天的结果明显不一致[6,8]。以往的研究通常是采用人工测量结肠温的方法,可能是由于每次测量温度引起应激性体温过高反应而干扰了实验结果的准确性。因为在实验过程中调换动物笼、更换饲养环境、测量结肠温度以及注射药物等操作均可引起大鼠、小鼠和家兔快速应激性体温过高的反应,通常持续1~1.5 h后体温才能恢复到基线水平[5,9]。本实验给对照组大鼠皮下注射盐水后,也快速出现持续约1 h的应激性体温过高反应。这就说明,如果采用普通的肛温探头人工测温法,每次间隔时间小于1 h,连续数小时或数天测量的结肠温度,基本上是在前一次应激性体温过高反应尚未完全恢复的状态下所测的实验结果,这样就观察不到小剂量烟碱引起的体温变化。本实验用无线遥控测温技术连续观察动物在正常自由状态的体温和活动,避免了人工反复测量结肠温度时引起应激性体温升高因素的影响,所以实验结果是可靠的。最近Vann 等证明,大鼠皮下烟碱0.4 mg/kg 1次后就开始出现中枢神经系统N受体失活反应[8],这也为本实验小剂量皮下重复注射烟碱快速引起大鼠低温反应耐受性的形成提供了实验依据。

      低剂量烟碱引起雄性和雌性大鼠体温出现降温反应和降温耐受性反应无明显差异,但重复给烟碱引起降温耐受性反应时,雌性大鼠则伴有明显活动增加现象。这一实验结果与Booze等静脉注射注射烟碱引起雌性大鼠的活动明显高于雄性的实验结果是相似的[11], 这可能与雌性大鼠对烟碱的敏感性高有关。

      有趣的是实验还发现,重复给烟碱可降低大鼠的生长速率。有实验证明,慢性给烟碱能促进应激性体温过高反应,其原因是重复给烟碱可提高棕色脂肪组织的代谢活动而提高产热反应[10]。由此,作者分析本实验重复给烟碱出现大鼠体重较对照组降低的现象,可能与烟碱提高代谢活动有关。

      总之,用无线遥测技术观察到:①低剂量烟碱也可引起降温反应,重复注射低剂量烟碱3次后,可导致大鼠出现降温耐受性反应,但无明显性别差异;②连续注射烟碱能引起雌性大鼠的活动出现增加现象,而对雄性大鼠的活动无明显影响;③烟碱能降低大鼠的生长速率。 本实验结果,纠正了以往一些学者由于实验技术的原因,认为烟碱降温效应的剂量较大和形成降温耐受性反应的时间较长的研究结果。关于烟碱对大鼠活动和体重的影响以及与性别的差异还需要进一步研究。

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