運動干預(yù)對攻擊行為大鼠大腦中5- HT的影響

張換鴿

攻擊行為是一個嚴重的社會問題,也是重要的醫(yī)學研究課題。攻擊行為發(fā)生的神經(jīng)生物學因素主要與大腦中的神經(jīng)遞質(zhì)5- 羥色胺(5- HT)的水平有關(guān)，最有力的說法是‘5- HT缺乏’理論[1]。其認為較高水平的攻擊行為和較低水平的5- HT神經(jīng)傳遞活動密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，5- HT是攻擊行為及沖動行為改變的重要神經(jīng)遞質(zhì)，低水平的5- 羥色胺與攻擊行為和沖動行為增加緊密聯(lián)系[2]；5- HT也是運動性中樞疲勞發(fā)生的重要神經(jīng)遞質(zhì)。筆者將攻擊行為與運動訓練結(jié)合起來探討運動干預(yù)與攻擊行為的關(guān)系，將消極因素轉(zhuǎn)化為積極因素，增強運動訓練的效果；另一方面，探討運用體育運動能否降低社會攻擊行為的發(fā)生。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

選用三月齡健康雄性SD大鼠40只，體重約160g～180g(由西安交通大學醫(yī)學院實驗動物中心提供)。動物在安靜環(huán)境下飼養(yǎng)，自由飲水、進食；環(huán)境溫度22～26℃；相對濕度45%～55%。

1.2 實驗分組

大鼠購回后適應(yīng)性喂養(yǎng)一周，隨機分為五組：安靜對照組(群居)8只、攻擊模型組(單籠飼養(yǎng)+入侵)10只、跑臺訓練組8只、跑臺模型組(單籠飼養(yǎng)+入侵+跑臺訓練)10只、入侵組(群居)4只。

1.3 攻擊模型建立

居住者- 入侵模型[3,4]是觀察攻擊情緒的一種可靠性較高的模型。放置成年大鼠(4～6月)個體居住在相對較大的籠子(底面面積大約0.5m2)觀察至少一周時間，使其熟悉個體居住環(huán)境；一周后，在籠中放置一只同品系且相同體重的入侵鼠，居住鼠將會攻擊入侵鼠，形成一場激烈的打斗；入侵鼠入侵15min/次，1次/天。

采用開場實驗評估建模情況，居住鼠主動攻擊、撕咬、攀壓入侵鼠[5]時，記錄大鼠攻擊的次數(shù)、頻率、攻擊潛伏期(s)、總的攻擊時間(s)，同時對大鼠的攻擊行為進行行為評定，標準見表1。由表1看出，當大鼠的攻擊行為達到“3或4”時，大鼠攻擊性行為模型建模成功。開場實驗是評價實驗動物在新異環(huán)境中自主行為、探究行為與緊張度的一種方法。大鼠表現(xiàn)活躍，自主行為、探究行為較強，即為大鼠攻擊行為較強[6]。

表1 攻擊行為評分標準

1.3 跑臺訓練方案

造模成功后，對大鼠開始速度耐力訓練(表1)。每次訓練按強度大小分為訓練初期、中期和后期。訓練時間：每天17：00～20：00之間，采用杭州制造大鼠跑臺，正式訓練每周五天，共八周(見表2)。

表2 大鼠速度耐力訓練方案

1.4 主要試劑及儀器大鼠5- HT Elisa酶聯(lián)免疫試劑盒。

低溫離心機(Biofuge，Germany)、DY89- 1型電動玻璃勻漿機(寧波新芝生物科技股份有限公司)、酶標儀(Molecular Devices，USA)。

1.5 標本取材

訓練周期結(jié)束后第二天上午將動物斷頭處死，同時在冰盤上剝離出大腦，去除小腦和腦干，液氮中凍存。實驗時，取1/4勻漿、離心，按具體步驟進行操作。

1.6 實驗方法

采用酶聯(lián)免疫吸附實驗測定大腦中5- HT的濃度水平。具體步驟：標準品稀釋—加樣—溫育—配液—洗滌—加酶—溫育—洗滌—顯色—終止—測定。測定應(yīng)在加終止液后15min內(nèi)進行。

1.7 統(tǒng)計學分析

數(shù)據(jù)采用SPSS17.0軟件進行處理，比較檢驗采用單因素方差(One- Way ANOVA)分析，結(jié)果以平均值±標準差(M±S)表示，以P<0.05為差異顯著性標準，P<0.01表示有極顯著性差異。

2 實驗結(jié)果

2.1 大鼠行為表現(xiàn)

安靜對照組大鼠隨著時間的增加，毛發(fā)稍有發(fā)黃，比較溫順，捕捉時幾乎無逃避行為；模型組大鼠隨著造模時間的增加，毛發(fā)逐漸發(fā)黃，經(jīng)常跳出籠后在動物房內(nèi)跑動，捕捉時逃避行為明顯，具有明顯的攻擊傾向。此外，攻擊行為大鼠有較強的領(lǐng)地意識及占有欲。通過觀察，夜間籠蓋未加緊時，大鼠會爬出鼠籠將別的大鼠鼠糧偷到自己籠內(nèi)，之后在籠內(nèi)或其籠蓋上入睡；跑臺模型組經(jīng)過訓練后，大鼠毛發(fā)稍有發(fā)黃，比較溫順，食欲較好，通過抖動、甩動及舔舐行為，快速整理毛發(fā)，捕捉時逃避行為不明顯，攻擊行為降低；跑臺對照組隨著運動時間的推移，大鼠毛發(fā)稍有發(fā)黃，食欲正常，對外界刺激反應(yīng)迅速，探究性行為較多。

2.2 大鼠運動表現(xiàn)

跑臺對照組大鼠前幾周能較輕松的完成訓練任務(wù)，等到第六周跑速加至28m/min及更高強度時，大鼠完成訓練任務(wù)有些困難；有時候需要聲音或電刺激，甚至聲音加電刺激才能完成每天的訓練任務(wù)。

跑臺模型組在跑臺運動中，大鼠的速度、耐力逐漸增強，始終能輕松地隨著跑臺速度處于跑臺最前位置，對電刺激和聲音刺激敏感性高；隨著訓練時間的推移，跑臺模型組去掉電刺激，僅偶爾的聲音刺激足以輕松完成每天的訓練任務(wù)；有些大鼠記憶能力增強。經(jīng)常停止運動回頭張望，等快到跑臺電刺激位置時又加速跑至前方，反復進行，直至訓練任務(wù)結(jié)束。

2.3 大腦組織中5- HT濃度的變化(見表3)

表3 大鼠腦組織中5- HT濃度變化

注：與安靜對照組相比，*P<0.05，**P<0.01；與模型組相比，#P<0.05，##P< 0.01；與跑臺對照組相比，▼P<0.05，▼▼P<0.01。

與安靜對照組相比，模型組大鼠大腦組織中5- HT濃度降低27.85%(P<0.01)，跑臺對照組大鼠大腦中5- HT濃度升高12.6%(P<0.05)，跑臺模型組大鼠腦組織中5- HT濃度降低6%(P>0.05)；與模型組相比，跑臺模型組大鼠腦組織中5- HT濃度增高30.09%(P<0.05)；與跑臺對照組相比，跑臺模型組大腦中5- HT濃度降低16.9%(P<0.05)。

3 分析討論

攻擊行為發(fā)生的神經(jīng)生物學因素主要是神經(jīng)遞質(zhì)5- HT的缺乏引起的。頻繁的沖動、高危險行為與5- HIAA的濃度降低相關(guān)，高危險性的沖動性行為與大多數(shù)的攻擊行為呈正相關(guān)。在嚙齒類，低水平的5- HT與高水平的攻擊行為緊密聯(lián)系[7]。有研究采用氯苯丙氨酸(PCPA)不可逆的結(jié)合色氨酸羥化酶，限制5- 羥色胺合成酶的速率，阻止5- HT的生成[8]，采用PCPA誘導的大鼠會產(chǎn)生更強的自殺行為和其他的攻擊行為；在單籠飼養(yǎng)誘導的攻擊模型中，慢性的PCPA處理能促進單籠環(huán)境中大鼠的攻擊行為；PCPA處理的大鼠對同種雄性的攻擊比對照組更具有攻擊性和速度性。同時，也反映出抑制大腦中樞5- HT的生成，使5- HT的濃度水平降低，能激發(fā)更強的攻擊行為的產(chǎn)生。研究發(fā)現(xiàn)[9]，在兇猛的非人類靈長類機體中，減少腦脊髓液中5- HT的代謝產(chǎn)物5- HIAA會引起嚴重的攻擊行為，如身體攻擊，包括咬、拍打和擊打。實驗證明，與安靜對照組相比，模型組大鼠大腦5- HT濃度顯著降低，而且是所有組別中5- HT濃度水平最低的，其攻擊行為最強。大腦中低水平的5- HT濃度反映了機體具有高水平的攻擊行為。人類研究也表明，腦脊液中5- HIAA的水平與沖動性和攻擊性的自殺行為呈負相關(guān)。人類腦脊液中低水平的5- HT是沖動性和攻擊性行為的基礎(chǔ)。

與安靜對照組相比，跑臺對照組大腦中5- HT濃度顯著升高，反映了長期的跑臺運動使大鼠5- HT水平增加，大鼠有疲勞累積的傾向。運動引起5- HT合成、釋放增多，是引發(fā)中樞疲勞和運動能力下降的一個重要原因；與安靜對照組相比，跑臺模型組大鼠大腦中5- HT濃度不具有顯著差異，可能是運動引起的5- HT濃度增加與攻擊行為大鼠自身低水平的5- HT相抵消。經(jīng)過跑臺運動后，跑臺模型組大鼠攻擊行為降低；與模型組相比，跑臺模型組大鼠大腦5- HT濃度水平顯著增加，反映出跑臺運動干預(yù)使大鼠5- HT合成和釋放水平增加，攻擊行為降低。從大鼠運動的表現(xiàn)也可以看出，跑臺模型組大鼠經(jīng)過跑臺訓練后，其攻擊行為降低。有研究采用跑臺訓練大鼠，速度20m/min，訓練1h后，發(fā)現(xiàn)跑臺運動增加了大鼠5- HT的合成和轉(zhuǎn)換率[10]。還有研究發(fā)現(xiàn)，大腦5- HT含量在三周和五周的一般訓練負荷和極限訓練負荷后變化不大，在長時間的七周訓練后才顯著增加。表明訓練時間的長短與腦內(nèi)5- HT的濃度有一定關(guān)系，而與負荷強度的大小關(guān)系不大。提示腦內(nèi)5- HT濃度的升高與長時間運動性疲勞有關(guān)[11]；與跑臺對照組相比，跑臺模型組大腦中5- HT濃度顯著降低，說明跑臺模型組大鼠速度、耐力更強，運動性疲勞出現(xiàn)的時間推遲，其原因可能是，跑臺模型組大鼠大腦中較低的5- HT水平與跑臺運動干預(yù)產(chǎn)生的5- HT部分抵消，降低了中樞抑制性神經(jīng)遞質(zhì)5- HT的累積，從而推遲了運動性疲勞的發(fā)生，其機理還需進一步研究。

4 研究結(jié)論

長期跑臺運動干預(yù)使攻擊行為大鼠大腦中5- HT濃度水平升高，大鼠的攻擊行為降低；同等負荷條件下，攻擊行為大鼠速度耐力較強，產(chǎn)生運動性疲勞的時間推遲。

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