限制热能摄入对大鼠行为和认知的影响
摘要: 目的 研究限制热能摄入(限食)对生长期大鼠行为和认知的影响。
方法
断乳SD大鼠(雌雄各半)随机分为3组:自由摄食组,限食20 %组(20 % CR) ,限食 35 %组(35 % CR)。实验3个月和 6
个月 ,采用旷场试验和Y2迷宫法检测大鼠的行为和认知能力。6个月后,处死大鼠
,荧光分光光度法测定脑干、端脑的多巴胺(DA)、52羟色胺(52HT)、去甲肾上腺素(NE)含量
,测定皮层、海马、小脑一氧化氮合酶(NOS)活性。
结果
限食组雌、雄性大鼠体重明显低于对照组。雄鼠限食3个月,20%CR组移动格子数显著少于对照组和35%CR组;限食6个月,35%CR组移动格子数显著高于对照组和20%CR组。限食对雌鼠旷场试验未见明显影响。限食6个月对大鼠学习记忆成绩无明显影响。限食6个月,脑DA、
52HT、NE含量及NOS活性3组间未见显著性差异。
结论 限食对生长期大鼠探索活动影响具有性别差异性 ,限食延缓雄鼠短时活动量的减少 ,对雌鼠未见影响。限食6个月对大鼠学习记忆成绩无显著影响。
关键词：限食，认知，行为，大鼠
大量研究表明限食可延长多种动物的寿命[1
],延缓或减少退行性疾病包括癌症、糖尿病和神经障碍等的发生[2 ,3 ]。限食还可以减缓啮齿类动物学习记忆和运动功能的衰退
,改善具有神经变性疾病实验动物模型的行为[4 ,5 ]。但这些研究大多集中于老年动物 ,关注限食的有益作用
,从而忽视了限食对生长发育期动物的不利影响 ,尤其是对其行为和认知功能的影响。因此 ,本研究以断乳 SD大鼠为实验对象 ,观察限食
3个月和6个月对雌、雄大鼠认知和行为的影响。
1 材料与方法
1.1 实验动物
清洁级断乳SD大鼠
,雌雄各半,上海西普尔2必凯实验动物有限公司提供。适应 3 天 ,随机分成 3 组:自由摄食组(control) ;限食20 %组(20 %
CR) ,能量摄入是对照组的 80 %;限食35 %组(35 % CR) ,能量摄入为对照组的 65
%。每组雄鼠15只、雌鼠16只。用人工配制饲料(表 1)单笼喂养 ,自由摄水。每天上午8 :00开始喂饲料 ,并称量自由摄食组实际摄入饲料量
,以计算下一天限食组动物的饲料用量。室温控制在18～22℃,湿度45%～50% ,光照时间(12 ±1)
h。实验期6个月,每周记录体重变化。饲料由酪蛋白、淀粉、豆油、混合维生素和混合无机盐等配制,3 组间除碳水化合物摄入不一致外 ,
其它营养素摄入一致。
1.2 观察指标和方法
1.2.1 旷场试验 大鼠置于直径为90cm,16等份的开阔场中央,观察其3分钟内移动格子数、站立次数。
1.2.2 学习记忆行为检测 采用Y 2迷宫法。预选对电击反应较为一致的大鼠 ,测试学习能力,48小时后测试记忆能力。以大鼠受电击后由起始区直接逃至安全区为“正确反应”,连续10次中有9次正确反应即为达标 ,记录达标前所需的电击次数作为学习记忆成绩。
1.2.3 多巴胺(DA)、52羟色胺(52HT)、去甲肾上腺素(NE)含量的测定
实验结束时,处死动物 ,分离脑组织的脑干、端脑。荧光分光光度法测定各个部分的DA、52HT、NE含量。DA、52HT、NE的激发P发射光长分别为:329P 372、359P 449、385P 484。
1.2.4 脑一氧化氮合酶(NOS)活性测定 实验结束,处死动物,分离脑组织的皮层、海马、小脑。进行NOS测定。蛋白定量采用Lowry’s法,按试剂盒说明书进行[6 ]。
1.3 统计处理
实验数据用x±s表示,用SPSS1210软件进行结果的方差分析,显著性界限值为P < 0105。
2 结果
2.1 生长发育情况
限食动物在限食起始1～2周内显烦躁,活动偏多,随后未见异常,动物解剖未见异常。6个月,限食组雌、雄性大鼠体重明显低于对照组,并且35% CR 组大鼠体重明显低于20 % CR组。
2.2 旷场试验
雄鼠限食3个月 ,20 % CR移动格子数显著少于对照组和35 % CR组;限食6 个月 ,35 % CR组移动格子数显著高于对照组和20 % CR组。限食对雄鼠站立次数及对雌鼠移动格子数和站立次数未见明显影响。
2.3 限食对学习、记忆能力的影响
雌鼠限食3个月 ,20 % CR组学习成绩显著高于对照组 ,记忆成绩三组间无明显差异;雌鼠限食6个月及雄鼠限食3、 6个月 ,对学习记忆成绩无明显影响。
2.4 限食对脑DA、52HT、NE含量的影响结果显示限食6个月,脑干和端脑DA、52HT、 NE含量三组间未见显著性差异。
2.5 限食对脑 NOS含量的影响结果显示6个月的限食对大鼠脑皮层、海马、小脑NOS活性无明显影响。
3 讨论
根据以往的研究[7
,8 ],本实验设计的限食水平为对照组 ,20 % CR和35 % CR组。结果表明 ,限制能量摄入抑制雌、雄性大鼠体重增长 ,限食越苛刻
,抑制程度越大。矿场试验常用来反映动物的探索能力和短时活动量。6个月限食 ,35 % CR组短时活动量与自由摄食组比显著升高 ,本研究结果与
Yu研究显示相同的趋势[9 ],即限食能延迟伴随增龄而至的活动量减少 ,这对于减少脂肪堆积 ,增强心血管功能 ,减少老年病的发生
,及延长寿命可能有一定作用。限食对雌鼠短时活动量无影响 ,表明限食对探索行为及短时活动量的影响有性别差异
,其原因可能与雌雄性对限食不同的适应性有关 ,有待进一步研究。限食3个月 ,可明显提高 20 %
CR雌鼠学习成绩。限食对雄鼠学习成绩无影响。以前研究结果显示限食 3 个月和 6个月均可提高雄性小鼠的学习能力
,但对其记忆能力及雌性小鼠学习记忆能力无影响[10 ]。由此可见 ,限食对动物学习成绩的影响可能与年龄及种属有关。限食对脑干和端脑的DA、
NE、 52HT含量没有很明显的影响
,与学习记忆结果基本符合。但限食对与学习记忆有关的其他神经递质如乙酰胆碱等是否有影响以及更深层机制的探讨是下一步研究的方向。限食六个月对脑内
NOS活性没有明显影响 ,提示限食对脑内NO生物学功能基本无影响 ,与学习记忆测试结果基本一致。总之
,研究结果表明限食对大鼠行为影响具有性别差异性 ,限食延缓雄鼠短时活动量的减少 ,对雌鼠未见影响。限食6个月对大鼠学习记忆成绩无显著影响。
