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脑声常谈：浅析啮齿动物呕吐行为评估方法

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2024-10-25 15:46

大鼠异食癖模型不仅可用于西药镇吐剂的评价，也可用于中药镇吐药的研究。而且与雪貂、水貂、钱鼠、犬、猫等动物相比，具有价廉易得、饲养简单和易于操作等优点。但是由于大鼠天性好动，对新鲜事物感兴趣，空白动物也会摄食高岭土，因此实验前期需要对动物进行高岭土适应性处理(一般适应3d，基本不再摄食高岭土；其二由于大鼠与人类之间存在明显的种属差异，且高岭土摄食量仅是反应动物呕吐行为的间接指标，其能够在多大程度上等同于呕吐反应需要在研究中注意。

大、小鼠异食癖呕吐模型大鼠、小鼠等啮齿类动物为哺乳纲、啮齿目、鼠科动物，是常用的标准实验动物。由于啮齿类动物没有呕吐反射，无法直接观察到呕吐现象，曾一度认为啮齿类动物不能作为呕吐动物模型。直到1970s，美国学者Mitchell等首先报道环磷酰胺等有毒物质和运动病能够诱使大鼠发生异食现象，即摄入高岭土等非营养性物质，并认为大鼠的这种异食行为类似于其他种属动物的呕吐行为。1993年，日本学者Takeda等研究发现阿朴吗啡、硫酸铜和顺铂等均可剂量依赖性地诱导大鼠发生异食行为，且服用相应的止吐剂亦可剂量依赖性地抑制大鼠异食行为的发生。后又有多位学者明确指出大鼠异食行为可在一定程度上等同于其他有呕吐反射动物的恶心、呕吐反应。而且顺铂诱导的大鼠异食行为的发生率、潜伏期和持续时间均与病人临床呕吐症状相一致，且可重现临床镇吐药的治疗效果，再次证明异食模型不仅可定性反映致吐剂的呕吐现象，而且还可通过动态检测大鼠异食行为重现药物临床致吐特点。

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为了更准确客观的监测大鼠异食行为，研究人员自主研发了能够实时动态检测大鼠高岭土摄食量的仪器，并采用该仪器清晰地描绘出了顺铂在临床上表现出的急性期呕吐和延迟期呕吐现象，同时进行了更深入的呕吐机制探究。至此，采用异食癖模型的呕吐研究达到了一个高潮。2017年该团队又研发出一款通过捕获大鼠面部表情变化表征大鼠恶心程度的一种实时动态监测仪，该仪器的研发又进一步扩大了采用啮齿类动物研究呕吐的范围，这是继之前大鼠异食模型后的又一大进步。总之，以上两种设备的研发，极大地推动了大鼠异食癖模型在“恶心、呕吐”等方面推广应用的进程。虽然大鼠没有呕吐反射，不能发生恶心、呕吐等行为，但研究表明在受到催吐刺激时，大鼠具有与呕吐动物相似的神经递质改变和脑内局部区域兴奋现象。在20世纪80年代，有研究提出了“迷走神经背侧复合体”(DVC)的催吐中枢部位概念，包括迷走神经背核(DM)，孤束核(NTS)及最后区(AP)，认为其参与了催吐反应。而且在呕吐发生时，脑内Fos蛋白表达会发生明显变化，Fos蛋白变化不仅可作为衡量化疗药物致吐作用的指标，且是探讨呕吐神经脑机制的有效手段。孔哲等采用顺铂刺激大鼠，免疫组化观察Fos阳性神经元在脑和脊髓内呕吐相关区域的分布，结果发现顺铂可使大鼠脑内Fos阳性神经元数量增加，除了与呕吐运动相关的部分区域外，其余分布区域均与呕吐动物一致，提示大鼠脑内存在类似的，与恶心、呕吐相关的神经化学通路;而栗志远等通过手术切除小鼠化学性迷路观察前庭损害对小鼠异食癖行为影响，结果发现手术小鼠的异食行为消失，从反面证实了啮齿类动物虽然没有直接的呕吐行为，但是却具有与可发生呕吐现象的哺乳动物相似的呕吐神经变化通路，因此通过异食现象间接评价药物的呕吐作用及镇吐机制是科学可行的。

毒素引起的干呕样行为的行为测量

金黄色葡萄球菌肠毒素A (SEA)是一种由金黄色葡萄球菌产生的外毒素，引起食物中毒最常见的毒素，金黄色葡萄球菌可以产生10种代谢产物，其中之一就是肠毒素(SE)。约有20～35%的金黄色葡萄球菌能产生SE。到现在为止已发现的SE共有5型，即SEA，SEB，SEC，SED，SEE，最常引起食物中毒的是SEA。可导致呕吐物种食物中毒。给小鼠腹腔注射盐水（对照）或溶解在盐水中的SEA。然后将小鼠放置在竞技场中，并用高速摄像机（160帧/秒）记录它们的行为3小时。实验结束后，离线测量干呕行为所花费的时间。通过定制编写的 MATLAB 程序测量嘴巴张开角度随时间的变化。张嘴动作的开始和偏移分别定义为张开角度达到10%峰值角度和返回到10%峰值角度时的时间。每个张口动作所花费的时间被定义为从每个动作开始到结束的时间。通过每次张嘴动作所花费的时间来计算每只小鼠干呕样行为所花费的总时间。

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顺铂和阿霉素诱导的干呕样行为的行为测量程序与SEA的相同。为了测试CP-99994对SEA 诱导的干呕的影响，在用SEA腹腔内治疗前20分钟，对小鼠进行腹腔内注射 CP-99994 (10 mg/kg)或生理盐水。为了测试格拉司琼对 SEA 诱导的干呕的影响，在用SEA腹腔内治疗前20分钟，对小鼠进行腹腔内注射格拉司琼(5 mg/kg)或生理盐水（对照）。经过SEA处理后，将小鼠放置在实验场中，并用高速摄像机记录它们的行为。实验结束后，离线测量干呕行为所花费的时间。

Fig1 小鼠呕吐行为

总结：

啮齿类动物大鼠可以作为一种异食癖模型，那么小鼠是否也可发生异食现象呢，由于小鼠本身摄食量小、异食现象不明显(高岭土最多摄食零点几克左右)，再加上小鼠啃咬过程中散落碎屑造成的误差，使小鼠异食结果很难准确测定、误差较大。此外，给予小鼠毒性或胃肠道刺激药物后，小鼠整体状态变差，正常饲料摄食量降低，高岭土摄食量也随之降低，又进一步增加了称量难度，甚至产生假阴性结果。由于以上种种原因，大大增加了小鼠异食模型操作的难度。虽然有研究为准确测量小鼠摄食高岭土的量，在高岭土中掺入不能被小鼠吸收的染料，通过计算小鼠粪便中染料的含量间接推算摄入高岭土的量，这种方法虽然可行，但是既增加了操作难度又增大了操作误差，失去了该模型本来操作简单的优势。不同基因型小鼠对同一药物诱导的异食行为差别较大。以阳性药顺铂为例，通过比对ICR，BALB/c，C57BL/6和DBA/2四种品系小鼠的异食行为，结果发现DBA/2小鼠对顺铂诱导的异食行为最明显(0.5g左右)，其他品系小鼠未见明显差异。提示采用小鼠异食模型时，还需要首先考察不同品系小鼠对药物的敏感性。综上所述，小鼠异食癖模型虽然可以用于呕吐研究，但是由于存在高岭土摄食量小、操作误差大、品系差异大等问题，最终造成实验结果的可重现性差。因此，建议在样品量充足的情况下，优先选择大鼠异食癖模型进行呕吐研究，实验结果更加准确可靠。

Table1 大小鼠呕吐模型

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