使用改良多平台法建立大鼠中枢性疲劳模型

摘要

本文介绍了一种采用改良多平台法（MMPM）建立大鼠中枢性疲劳模型的实验方案。

摘要

本文介绍了一种采用改良多平台法（MMPM）建立的大鼠中枢性疲劳模型。多平台箱设计为底部设有狭窄平台的水箱。模型组大鼠被放置于水箱中，每日持续站立于平台上14小时（18:00至次日8:00），连续进行21天，并设立空白对照组作为对比。造模结束后，模型组大鼠表现出明显的疲劳表型。为评估模型效果，我们进行了多项行为学测试，包括旷场实验（OFT）、高架十字迷宫（EPM）实验以及力竭游泳（ES）实验。结果显示，模型大鼠出现焦虑状态、空间认知功能障碍、肌肉功能下降及自发活动减少，这些表现共同证实了 中枢性疲劳的诊断。中枢神经递质的变化也进一步验证了该结果。综上所述，该模型成功模拟了中枢性疲劳，未来基于该模型的研究可能有助于揭示该疾病的病理机制。

引言

疲劳是威胁人类健康的主要因素之一¹。过去几十年中，多项研究证实，疲劳由外周触发，但由中枢驱动，且常伴随情绪和认知障碍。意大利生理学家 A. Mosso 首次提出“中枢性疲劳”这一术语²。该术语通常被定义为由于中枢神经系统（CNS）冲动传递功能障碍所导致的自主活动能力下降和认知功能受损³。与外周肌肉疲劳相比，中枢性疲劳更强调中枢神经系统的变化，以及由此引发的情绪和行为障碍，包括抑郁、焦虑、认知障碍和记忆丧失。有研究显示，多种因素可诱发中枢性疲劳，其中过度体力活动和精神压力尤为关键⁴。关于其发病机制，色氨酸-犬尿氨酸通路假说⁵等理论可解释某些通路的变化；然而，仍需更深入的研究 来揭示中枢性疲劳的中枢-外周关联机制。

由于中枢性疲劳的潜在机制尚不明确，建立有效的动物模型对进一步研究至关重要。现有的疲劳模型大多通过过度运动诱导，例如跑台训练⁶和负重游泳⁷，较少关注心理因素的影响。为了更真实地模拟中枢性疲劳的发生过程，本课题组建立了基于多平台法（MMPM）的大鼠模型。在造模过程中，大鼠需长时间站立于多平台箱内的狭窄平台上，其中包括部分睡眠时间。与....

方案

所有动物的饲养和管理均遵循中国关于实验动物伦理使用与护理的法律法规。

1. 建模前准备

1. 实验室准备
   1. 实验前开启紫外灯至少30分钟。
   2. 控制实验室温度为25 ± 3 °C，相对湿度约为30%。
   3. 每天6:00开启实验室灯光，18:00关闭，建立12小时光照/12小时黑暗的循环周期。
2. 多平台箱构建
   1. 制作一个无盖的不透光塑料箱，尺寸为110 × 60 × 40 cm³。
   2. 在箱底固定15个圆形平台（高8 cm，直径6.5 cm），按三行五列有序排列，平台之间留有足够空间，列间距约10 cm，行间距约13 cm。
   3. 在箱体侧面设置一个出水口，并安装水龙头。
   4. 为箱子制作一个铁丝网盖，并在上方悬挂一个食物盒。
3. 大鼠分组与饲养
   注意：实验使用8周龄雄性Wistar大鼠，体重约为200 - 210 g。建模过程中大鼠以群养方式饲养。
   1. 用记号笔在大鼠尾根部编号。
   2. 称量大鼠体重，剔除过轻或过重个体，将其余大鼠随机分为模型组和对照组。
   <....

结果

我们描述了一种使用MMPM建立的中枢性疲劳大鼠模型。24只Wistar大鼠随机分为对照组和模型组，每组12只。模型装置设计为底部设有狭窄平台的水箱（图1）。模型组大鼠每日站立于平台上14小时，包含部分睡眠时间，持续21天（图2）。

建模后进行行为学测试，以评估大鼠的情绪和生理变化。旷场实验结果（图3）显示，与对照组（n = 10）相比，模型组大鼠（n = 10）的直立行为和自主活动平均速度均显著降低（p <0.05，p <0.01），且进入外环的潜伏期明显延长（p <0.01）。高架十字迷宫实验（图4）结果显示，与对照组（n = 10）相比，建模.......

讨论

多平台运动法（MMPM）最初是为睡眠剥夺设计的⁹。将大鼠放入底部固定有平台的水箱中。由于对水的本能恐惧，大鼠会持续站立在平台上，无法入睡。研究表明，不同时间长度的睡眠剥夺会导致大鼠行为和情绪出现多种变化，包括认知功能受损¹⁰、负面情绪¹¹以及中枢性疲劳。一些研究者证实，采用单平台法（SPM）进行慢性睡眠剥夺可诱导产生中枢性疲劳，并伴随认知障碍和社会行为异常¹²。其他研究显示，连续数天的间歇性睡眠剥夺可导致情绪障碍和中枢性疲劳，而此类症状可通过内啡肽进行干预¹³。我们先前的研究证明，与5天和14天的睡眠剥夺相比，21天的剥夺更倾向于引发中枢性疲劳，而非与应激相关的情绪障碍¹⁴。MMPM的多种因素可能导致中枢性疲劳，包括长时间站立、遮蔽空间狭小、环境单调重复以及睡眠缺失。睡眠剥夺与中枢性疲劳之间的潜在关联可能涉及不同水平的下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴功能.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
多平台睡眠剥夺水箱	定制化服务，由北京中医药大学神经免疫学实验室提供		110厘米 × 60厘米 × 40厘米。底部设有15个塑料小平台。小平台直径为6.5厘米，高8厘米
Wistar 大鼠	北京维通利华实验动物技术有限公司	许可证编号 SYXK (北京) 2016-0011	使用32只健康的雄性Wistar大鼠，8周龄（200–210 g）
安捷伦1100LC高效液相色谱仪	安捷伦	G1379A, G1311A, G1313A, G1316A	G1379A、G1311A型色谱泵，G1313A自动进样器，G1316A柱温箱
DECADE II SDC 电化学检测器	荷兰 ANTEC 公司		玻碳电极、Ag/AgCl参比电极、工作站（Clarity CHS）
Biofuge Stratos 高速冷冻离心机	HERAEUS
VCX130 超声破碎仪	SONICS
ACS-ZEAS 电子天平	北京飞赛科技开发有限公司		称重大鼠的体重可精确至0.1 g。
开放场箱	定制化服务，由北京中医药大学神经免疫学实验室提供		开阔场地的木箱  100 厘米 × 100 厘米 × 40 厘米，内壁和底部为灰色。底部被划分为 25 个面积相等的方格，每个方格为 20 厘米 × 20 厘米，沿外壁的 16 个方格为外围方格，其余 9 个方格为中心方格。摄像机安装在正上方中央位置。
高架十字迷宫	北京中视创科技术开发有限公司		开放臂与闭合臂  十字臂部由30厘米×5厘米×15厘米的结构组成，中心区域为5厘米×5厘米，上方中央安装有一台摄像头，高度为45厘米。
大鼠游泳桶	中国安徽，振华生物仪器设备有限公司		塑料桶的尺寸为70 cm × 30 cm × 110 cm，用于大鼠游泳实验。
温度计	中国常州，世亚仪器有限公司		控制水温
小型水泵	中国成都新成科技有限公司		用于水箱和游泳行为实验。
Ethovision 3.0 行为学软件	Nuldus，荷兰		大鼠行为视频的测量分析