5-HT1A受體阻斷劑對乙醇引起大鼠低體溫和行為性體溫調(diào)節(jié)反應(yīng)的影響*

楊永錄， 昝 旺， 卜 舒， 羅 蓉， 胥建輝

(成都醫(yī)學(xué)院體溫與炎癥四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 四川 成都 610500)

5-HT1A受體阻斷劑對乙醇引起大鼠低體溫和行為性體溫調(diào)節(jié)反應(yīng)的影響*

楊永錄△， 昝 旺， 卜 舒， 羅 蓉， 胥建輝

(成都醫(yī)學(xué)院體溫與炎癥四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 四川 成都 610500)

目的：觀察5-羥色胺1A (5-HT1A)受體阻斷劑p-MPPI對乙醇引起大鼠低體溫和行為性體溫調(diào)節(jié)反應(yīng)的影響。方法：用無線遙控測溫技術(shù)記錄成年雄性SD大鼠體核溫度和活動(dòng)的變化。用無線遙測溫度梯度儀監(jiān)測大鼠體核溫度和行為性體溫調(diào)節(jié)活動(dòng),將大鼠置于15℃～40℃的溫度梯度箱內(nèi)，并允許動(dòng)物自由選擇箱內(nèi)溫度，觀察乙醇(3 g/kg)引起低體溫和行為性體溫調(diào)節(jié)的反應(yīng)以及5-HT1A受體阻斷劑p-MPPI(1 mg/kg)對其效應(yīng)的影響。結(jié)果：①乙醇能引起大鼠快速的體溫降低反應(yīng)，同時(shí)動(dòng)物選擇較低的環(huán)境溫度。②5-HT1A受體阻斷劑p-MPPI能明顯阻斷乙醇引起的低體溫和行為性體溫調(diào)節(jié)變化。結(jié)論：①乙醇能使體溫調(diào)定點(diǎn)降低，因?yàn)橐掖家鸬腕w溫時(shí)，大鼠選擇較冷環(huán)境溫度區(qū)；②5-HT可能參與乙醇引起低體溫與行為性體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)。

乙醇；低體溫；大鼠；行為性體溫調(diào)節(jié)；5-HT1A受體阻斷劑

【DOI】 10.12047/j.cjap.5362.2017.006

乙醇是酒及酒精性飲料的主要成分,在全世界范圍內(nèi)有很大的消費(fèi)人群。適量飲酒，具有養(yǎng)生保健的功效。若過量飲酒容易引起多系統(tǒng)多器官功能的損害,尤其能引起神經(jīng)系統(tǒng)的損害[1，2]。臨床和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，乙醇可以引起正常人和動(dòng)物出現(xiàn)明顯的低體溫(下簡稱低溫)反應(yīng),其原因與乙醇能降低機(jī)體代謝和減少產(chǎn)熱有關(guān)[3-5]。最近我們用無線

遙控測溫技術(shù)連續(xù)同步測量大鼠體核溫度和肩胛間區(qū)棕色脂肪(brown adipose tissue, BAT)溫度表明，乙醇引起大鼠低溫反應(yīng)與其能抑制BAT產(chǎn)熱有關(guān)[5]。

體溫是在自主性和行為性體溫調(diào)節(jié)的調(diào)控下維持恒定。體核溫度變化是啟動(dòng)自主性體溫調(diào)節(jié)的重要因素，行為性體溫調(diào)節(jié)主要依賴環(huán)境溫度升高或降低引起皮膚和體核溫度的變化而共同啟動(dòng)行為性體溫調(diào)節(jié)的活動(dòng)，二者相輔相成[6]。另外，5-羥色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT)參與體溫調(diào)節(jié)過程[7]。因此，本實(shí)驗(yàn)觀察了乙醇引起大鼠低溫反應(yīng)與行為性體溫調(diào)節(jié)的變化以及5-HT1A受體阻斷劑p-MPPI對其引起低溫與行為性體調(diào)節(jié)活動(dòng)變化的影響，旨在證明乙醇引起的低溫反應(yīng)是否與體溫調(diào)調(diào)定點(diǎn)降低有關(guān)。

1 材料與方法

1.1 動(dòng)物與試劑

實(shí)驗(yàn)用SPF級SD雄性大鼠(3-4月齡)60只(購自成都達(dá)碩生物醫(yī)學(xué)科技有限公司)，體重220～280 g。無水乙醇購自Sigma公司，腹腔注射前30 min用0.9%的生理鹽水將其稀釋成為20%的溶液。5-HT1A受體阻斷劑p-MPPI購自Sigma公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)分組與方法

實(shí)驗(yàn)分為三個(gè)部分完成。

實(shí)驗(yàn)1.觀察乙醇引起大鼠低溫與活動(dòng)的變化:實(shí)驗(yàn)分為對照組和乙醇組(n=7)。用4%戊巴比妥鈉溶液(40 mg/kg)腹腔注射麻醉大鼠，切開腹部皮膚及肌肉，將DSI公司生產(chǎn)的無線溫度遙測傳感器(model TA10TA-F40)植入腹腔，用于測量動(dòng)物的體溫和活動(dòng)變化，縫合腹部肌肉和皮膚。手術(shù)后肌肉注射青霉素2×104U預(yù)防感染，單籠飼養(yǎng)7 d以后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

用DSI生理信號遙測系統(tǒng)連續(xù)測量大鼠體溫和活動(dòng)變化。實(shí)驗(yàn)前1天下午,大鼠稱重后放入22℃人工氣候箱適應(yīng)性過夜,動(dòng)物處于自由活動(dòng)、進(jìn)食和進(jìn)水狀態(tài)。人工氣候箱明暗時(shí)間設(shè)定為12∶12 h，6∶00 AM開燈,6∶00 PM關(guān)燈。實(shí)驗(yàn)當(dāng)天7∶00 AM開始記錄大鼠體溫和活動(dòng),10∶00 AM乙醇組腹腔注射37℃的20%乙醇(3 g/kg)，對照組給等容量37℃生理鹽水，連續(xù)觀察體溫和活動(dòng)8 h[5]。

實(shí)驗(yàn)2.觀察乙醇引起大鼠低溫反應(yīng)與行為性體溫調(diào)節(jié)的變化：實(shí)驗(yàn)分為對照組(n=7)和乙醇組(n=9)。動(dòng)物麻醉后，腹腔內(nèi)植入無線溫度遙測傳感器(成都泰盟科技有限公司，model TA-F40)，手術(shù)操作同前。術(shù)后7 d，用TG-200型無線遙控溫度梯度儀(成都醫(yī)學(xué)院與成都泰盟科技有限公司聯(lián)合研制)監(jiān)測行為性體溫調(diào)節(jié)變化[8]。

實(shí)驗(yàn)前1天下午，將大鼠稱重后放入無線遙控溫度梯度箱內(nèi)進(jìn)行適應(yīng)性過夜。箱內(nèi)的溫度梯度范圍為15℃～40℃，明暗時(shí)間各12 h，晝光時(shí)間6 h～18 h，允許動(dòng)物自由選擇箱內(nèi)溫度、進(jìn)食和進(jìn)水。實(shí)驗(yàn)當(dāng)天7∶00 AM開始連續(xù)記錄大鼠體溫以及在溫度梯度箱中選擇的最適環(huán)境溫度。實(shí)驗(yàn)于10∶00 AM分別給動(dòng)物腹腔注射37℃的20%乙醇(3 g/kg)或等容量37℃生理鹽水后，連續(xù)觀察體溫和活動(dòng)8 h。

實(shí)驗(yàn)3.觀察5-HT1A受體阻斷劑p-MPPI對乙醇引起低溫與行為性體調(diào)節(jié)活動(dòng)變化的影響：實(shí)驗(yàn)分為乙醇+鹽水組(n=7)和p-MPPI+乙醇組(n=9)。實(shí)驗(yàn)于9∶40 AM分別給動(dòng)物腹腔注射p-MPPI(1 mg/kg)或生理鹽水,10∶00 AM給動(dòng)物腹腔注射37℃的20%乙醇，然后連續(xù)觀察8 h。其他與實(shí)驗(yàn)2相同。

體溫反應(yīng)指標(biāo)用體溫變化時(shí)間曲線和體溫反應(yīng)最大幅度與基線體溫之間的差(△T)表示。行為性體溫調(diào)節(jié)反應(yīng)指標(biāo)用動(dòng)物在溫度梯度箱內(nèi)選擇最適環(huán)境溫度時(shí)間曲線表示。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

2 結(jié)果

2.1 乙醇引起低溫反應(yīng)與活動(dòng)的變化

實(shí)驗(yàn)首先觀察乙醇對22℃人工氣候箱中大鼠體溫和活動(dòng)的影響，作為行為性體溫調(diào)節(jié)反應(yīng)的對照實(shí)驗(yàn)。在22℃人工氣候箱中，給大鼠注射生理鹽水和乙醇前，兩組動(dòng)物的基線體溫分別是(36.81±0.15)℃和(36.78±0.13)℃，無明顯差異(圖1A)。注射乙醇后大鼠體溫快速降低，最大降溫作用是在給藥2 h后降低到(34.71±0.23)℃，較給藥前降低達(dá)2.07℃(P<0.01)，到注射后6 h，大鼠體溫逐漸恢復(fù)到給藥前水平。給大鼠注射鹽水后2 h體溫為(36.84±0.12)℃，較注射前無明顯變化(圖1A)。但注射生理鹽水能立即引起大鼠應(yīng)激性活動(dòng)增加現(xiàn)象，大約持續(xù)100 min后恢復(fù)到注射前水平；而注射乙醇卻能明顯抑制大鼠應(yīng)激性活動(dòng)增加反應(yīng)(圖1B)，與鹽水組比較有明顯差異(P<0.05)。

2.2 乙醇引起低溫反應(yīng)與動(dòng)物選擇環(huán)境溫度的變化

動(dòng)物置于溫度梯度箱中，腹腔注射生理鹽水后，體溫較注射前無明顯變化；動(dòng)物選擇(25.36±2.53)℃(24.83℃～26.67)℃環(huán)境溫度區(qū)(圖2B)。注射乙醇后2 h降溫幅度最大，體溫由給藥前(36.91±0.13)℃降低(34.94℃±0.29)℃，降低了1.97℃；然后逐漸恢復(fù)，到注射后6 h恢復(fù)到給藥前水平(圖2A)。給乙醇后，動(dòng)物選擇環(huán)境溫度區(qū)由給藥前的(25.52±2.32)℃，則選擇較低的(22.46±3.26)℃(20.54℃～24.4℃)環(huán)境溫度區(qū)。雖然較對照組平均減少了3℃，但只在注射乙醇后1.5 h和3 h的2個(gè)時(shí)間段與對照組比較有明顯差異(P<0.05),其他時(shí)間段則無明顯差異。隨著體溫的恢復(fù)，動(dòng)物選擇環(huán)境溫度范圍也逐漸恢復(fù)到給藥前水平(圖2B)。

Fig. 1 Simultaneous telemetric monitoring of the time course for effect of ethanol (EtOH) on core temperature (A) and motor activity (B) in rats

Fig. 2 The time course of core temperature (A) and selected ambient temperature (B) of rats housed in a temperature gradient and administered ethanol (EtOH)or saline

2.3 5-HT1A受體阻斷劑p-MPPI對乙醇引起大鼠低溫與選擇環(huán)境溫度變化的影響

5-HT1A受體阻斷劑p-MPPI對正常大鼠體溫?zé)o明顯影響，給藥前后體溫分別為(36.92±0.14)℃和(36.83±0.11)℃(圖3)。在給乙醇前20 min，腹腔注射5-HT1A受體阻斷劑p-MPPI則能明顯減弱乙醇引起的低溫反應(yīng)，與乙醇+鹽水組比較有明顯差異(圖3和圖4A)；同步觀察給藥前和后，動(dòng)物選擇環(huán)境溫度分別為(24.35±1.95)℃和(23.85±2.03)℃，即給藥前后無明顯變化，但高于同時(shí)間乙醇+鹽水組動(dòng)物選擇的環(huán)境溫度(圖4B)。

Fig. 3 Effect of saline and ethanol (EtOH) on core temperature after treatment with saline or p-MPPI in rats**P<0.01vssaline+saline group;###P<0.01vssaline+EtOH group

Fig. 4 Effect of 5-HT1Areceptor antagonist p-MPPI on ethanol (EtOH)induced hypothermia(A) and selected ambient temperature (B) of rats housed in a temperature gradient

3 討論

人體體溫的恒定是機(jī)體進(jìn)行新陳代謝和生命活動(dòng)的必要條件，而維持體溫恒定首先是依賴于行為性體溫調(diào)節(jié)，其次是依賴自主性體溫調(diào)節(jié)[8,9]。這是由于自主性體溫調(diào)節(jié)在防止體溫過高或過低中的功能是有限的，而行為性體溫調(diào)節(jié)的功能是無限的,大大的超過了自主性體溫調(diào)節(jié)的功能[6,9]。但某些化學(xué)毒性物質(zhì)和藥物卻能引起嚙齒類動(dòng)物體溫調(diào)節(jié)功能發(fā)生明顯變化,如乙醇可引嚙齒類動(dòng)物出現(xiàn)明顯的低溫反應(yīng)[3，4,10]。在可控制實(shí)驗(yàn)條件下，人服用乙醇也能引起明顯的低溫反應(yīng)[10]。

本研究用無線遙測技術(shù)連續(xù)測量大鼠的體溫，腹腔注射乙醇后能引起快速低溫反應(yīng)，大約持續(xù)6 h后體溫恢復(fù)到給藥前水平,其結(jié)果與以往的報(bào)道一致[4,5]。所有實(shí)驗(yàn)在注射藥物后均出現(xiàn)短暫而輕度的體溫升高反應(yīng)，這是由于注射操作引起的應(yīng)激性體溫升高反應(yīng)[11]。由于活動(dòng)能明顯影響體溫的恒定，因而本實(shí)驗(yàn)用無線遙測技術(shù)同步記錄了乙醇對大鼠活動(dòng)的影響。實(shí)驗(yàn)顯示，乙醇能明顯抑制注射操作引起大鼠應(yīng)激性活動(dòng)增加反應(yīng)。從對照組可以看出，注射操作引起大鼠應(yīng)激性活動(dòng)增加持續(xù)的時(shí)間與乙醇引起大鼠體溫下降相的時(shí)間基本一致。由此可見乙醇抑制動(dòng)物活動(dòng)的時(shí)間發(fā)生在體溫下降相內(nèi)，因?yàn)樽⑸湟掖? h后體溫就逐漸開始恢復(fù)。所以，我們考慮乙醇引起的低溫反應(yīng)與體溫下降期動(dòng)物活動(dòng)明顯減少有關(guān)。

為了進(jìn)一步研究乙醇引起正常體溫降低的機(jī)制，為預(yù)防和治療乙醇引起低溫提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。本實(shí)驗(yàn)觀察了乙醇引起的低溫反應(yīng)與行為性體溫調(diào)節(jié)變化的關(guān)系，因?yàn)樾袨樾泽w溫調(diào)節(jié)是一種有意識的調(diào)節(jié)機(jī)體熱平衡的活動(dòng)，即在不同環(huán)境溫度中通過姿勢和行為的變化，使體溫保持相對穩(wěn)定[6,9,12]。實(shí)驗(yàn)將大鼠置于無線遙測溫度梯度箱中，腹腔注射乙醇引起體溫降低時(shí)，動(dòng)物伴有選擇較低環(huán)境溫度的行為活動(dòng)。值得注意的是乙醇引起大鼠降溫反應(yīng)與動(dòng)物選擇較低環(huán)境溫度區(qū)幾乎是同步的，而在體溫恢復(fù)過程中，動(dòng)物選擇環(huán)境溫度逐漸恢復(fù)的時(shí)間較體溫恢復(fù)的時(shí)間快。實(shí)驗(yàn)提示，乙醇的降溫反應(yīng)可能是其引起體溫調(diào)定點(diǎn)下移，而導(dǎo)致調(diào)節(jié)性體溫降低。當(dāng)機(jī)體溫度降低伴有優(yōu)選較低環(huán)境溫度活動(dòng)時(shí)，這是由于體溫調(diào)定點(diǎn)下移啟動(dòng)了體溫調(diào)節(jié)的散熱行為活動(dòng)，使人和動(dòng)物喜歡選擇低于熱中性溫度區(qū)的涼爽環(huán)境或者冷環(huán)境，有利于機(jī)體散熱[6,9]。所以，通常將動(dòng)物選擇最適環(huán)境溫度的行為活動(dòng)，作為判斷行為性體溫調(diào)節(jié)反應(yīng)的重要指標(biāo)[6,9]。但本實(shí)驗(yàn)分析動(dòng)物選擇較低環(huán)境溫度區(qū)時(shí)間曲線顯示，只是在給乙醇后1.5 h和3 h兩個(gè)時(shí)間段較對照組有明顯差異(圖2B)，這可能與動(dòng)物活動(dòng)的差異性較大有關(guān)。

5-HT參與體溫調(diào)節(jié)過程，5-HT1A受體激動(dòng)劑8-OH-DPAT能抑制戰(zhàn)栗產(chǎn)熱和引起外周血管舒張，使機(jī)體產(chǎn)熱減少與散熱增加，而致體溫降低；5-HT1A受體阻斷劑則有相反的作用[7]。另外，乙醇也能提高腦內(nèi)5-HT1A受體mRNA的表達(dá)[13]。本實(shí)驗(yàn)往大鼠腹腔注射5-HT1A受體阻斷劑p-MPPI不僅能明顯阻斷乙醇引起的低溫反應(yīng)，而且同時(shí)也明顯減弱乙醇引起大鼠選擇較低環(huán)境溫度的行為性體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)。所以，我們分析乙醇引起低溫反應(yīng)與動(dòng)物選擇較低環(huán)境溫度的行為性體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)，可能與乙醇能促進(jìn)體內(nèi)5-HT合成或興奮5-HT1A受體有關(guān)。

由上可見，乙醇引起大鼠低溫反應(yīng)可能是由于：(1)乙醇能降低動(dòng)物活動(dòng)，使骨骼肌產(chǎn)熱減少；(2)乙醇能使體溫調(diào)定點(diǎn)降低而引起調(diào)節(jié)性低溫反應(yīng)，因?yàn)橐掖寄軉?dòng)行為性體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)，使動(dòng)物選擇低于熱中性溫度區(qū)的涼爽環(huán)境溫度區(qū)，有利于機(jī)體散熱，而導(dǎo)致體溫降低。(3)5-HT可能參與乙醇引起低溫與行為性體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)，因?yàn)?-HT1A受體阻斷劑能夠明顯減弱乙醇引起的低溫作用。

[1] 張文玲， 文亞男， 鄭 紅， 等. 酒精暴露與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損傷 [J]. 河南大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版), 2013, 32(4): 285-289.

[2] de la Monte SM, Kril JJ. Human alcohol-related neuropathology [J].ActaNeuropathol, 2014, 127(1): 71-90.

[3] Yoda T， Crawshaw LI， Nakamura M，etal. Effects of alcohol on thermoregulation during mild heat exposure in humans [J].Alcohol, 2005, 36(3): 195-200.

[4] Gordon CJ. Response of the thermoregulatory system to toxic insults [J].FrontBiosci(EliteEd), 2010, 2: 293-311.

[5] 昝 旺， 楊永錄， 汪 誠， 等. 乙醇引起大鼠低溫反應(yīng)與棕色脂肪組織產(chǎn)熱變化的關(guān)系[J]. 醫(yī)學(xué)研究雜志， 2013， 42(10): 65-68.

[6] 楊永錄. 行為性體溫調(diào)節(jié)的研究現(xiàn)狀[J]. 醫(yī)學(xué)研究雜志, 2014, 43(10): 1-4.

[7] Brown JW, Sirlin EA, Benoit AM,etal. Activation of 5-HT1Areceptors in medullary raphe disrupts sleep and decreases shivering during cooling in the conscious piglet[J].AmJPhysiolRegulIntegrCompPhysiol, 2008, 294(3): R884-894.

[8] 馮 軍, 李 鑫, 楊永錄, 等. 無線遙測溫度梯度儀的研制及性能驗(yàn)證[J]. 醫(yī)學(xué)研究雜志, 2010, 39(9): 43-46.

[9] Terrien J, Perret M, Aujard F. Behavioral thermoregulation in mammals: a review[J].FrontBiosci(LandmarkEd), 2011, 16: 1428-1444.

[10]Jones AW. Fatality from drinking denatured alcohol and hypothermia[J].JAnalToxicol， 2011， 35(5)： 316-318.

[11]熊 資, 楊永錄, 胥建輝, 等. 胍丁胺對大鼠應(yīng)激性體溫升高的抑制作用[J]. 中國應(yīng)用生理學(xué)雜志， 2016, 32(3)： 270-273.

[12]沈字玲, 楊永錄, 孫 兵, 等. 氧化震顫素在精氨酸加壓素引起大鼠低溫中的作用與對行為性體溫調(diào)節(jié)反應(yīng)的影響[J]. 中國應(yīng)用生理學(xué)雜志， 2012， 28(2)： 154-159.

[13]Parker MO， Annan LV， Kanellopoulos AH，etal. The utility of zebrafish to study the mechanisms by which ethanol affects social behavior and anxiety during early brain development[J].ProgNeuropsychopharmacolBiolPsychiatry， 2014, 55(1): 94-100.

Effects of 5-HT1Areceptor antagonist on ethanol induced hypothermia and behavioral thermoregulatory response in rats

YANG Yong-lu△, ZAN Wang, BU Shu, LUO Rong, XU Jian-hui

(Key Laboratory of Thermoregulation and Inflammation of Sichuan Higher Education Institutes, Chengdu Medical College, Chengdu 610500, China)

Objective: To observe the effects of 5-HT1Areceptor antagonist p-MPI on ethanol induced hypothermia and behavioral thermoregulatory response in rats. Methods: Core temperature and motor activities were monitored in undisturbed male SD rats using radiotelemetry. The behavioral thermoregulatory response and core temperature were monitored in rats using radiotelemetric temperature gradient apparatus.The rats were placed in a temperature gradient that permitted the selection of ambient temperature ranging from 15℃ to 40℃．Effect of ethanol (3 g/kg) and 5-HT1Areceptor antagonist p-MPPI(1 mg/kg) on core temperature, motor activities, and the behavioral thermoregulatory response were observed in rats. Results: ①Ethanol led to a rapid reduction in core temperature. The hypothermic responses were accompanied with a preference for cooler ambient temperature. ②5-HT1Areceptor antagonist attenuated the hypothermia induced by ethanol, and accompanied with a selection for warmer ambient temperature. Conclusion: ①Behavioral thermoregulatory observations suggested that the ethanol could decrease the thermoregulatory set point,because rats treated with ethanol selected cooler ambient temperature facilitates the reduction in core temperature.②5-HT might be involved in ethanol-induced hypothermia and behavioral thermoregulatory response.

ethanol； hypothermia； rat； behavioral thermoregulation; 5-HT1Areceptor antagonist

四川省教育廳科研基金資助項(xiàng)目(12ZB204)；成都醫(yī)學(xué)院學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助(CYXK2012003)

2015-09-30 【修回日期】2016-06-26

R364.6

A

1000-6834(2017)01-026-05

△【通訊作者】Tel: 028-62739330; E-mail: ylyang9@sohu.com