醋甲唑胺干預(yù)尾懸吊大鼠眼壓及FVEP的變化

趙 軍 趙宏偉 宮玉波 顧 潼 石 琳 宋飛龍

進(jìn)入太空后,地球吸引力所形成的重力作用消失,環(huán)境呈微重力狀態(tài)。 這種狀態(tài)對(duì)航天員的生理狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生顯著的影響。 航天醫(yī)學(xué)證實(shí),在微重力狀態(tài)下,血液會(huì)在人體內(nèi)重新分配,頭面部及眼部的血液增加,這種供血狀態(tài)的持續(xù)會(huì)導(dǎo)致一系列視覺異常的癥狀和體征,統(tǒng)稱為微重力神經(jīng)眼科綜合征(spaceflight associated neuro-ocular syndrome,SANS)[1]。在SANS 中,眼壓的變化是最早被發(fā)現(xiàn)和報(bào)道的[2]。作為重要的生理指標(biāo)之一,眼壓對(duì)眼內(nèi)結(jié)構(gòu)正常生理功能的維持意義重大。 近年來研究發(fā)現(xiàn),跨篩板壓力差可能是視神經(jīng)損傷的重要危險(xiǎn)因素[3,4]。 本研究采用尾懸吊模擬微重力大鼠模型,通過口服醋甲唑胺干預(yù)眼壓,并通過對(duì)視覺誘發(fā)電位(flash visual evoked potential,FVEP)的觀察,了解上述眼壓變化是否能對(duì)視功能造成影響。

材料與方法

1.實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：選取SPF 級(jí)SD 大鼠[購(gòu)自斯貝福(北京) 生物技術(shù)有限公司,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物許可證號(hào)：SCXK(京)2016-002]32 只,6 周齡,體質(zhì)量為200 ～240g,雌雄不限。 實(shí)驗(yàn)方案經(jīng)中國(guó)人民解放軍戰(zhàn)略支援部隊(duì)特色醫(yī)學(xué)中心動(dòng)物實(shí)驗(yàn)倫理委員會(huì)批準(zhǔn),實(shí)驗(yàn)過程符合國(guó)家科學(xué)技術(shù)部頒布的《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理?xiàng)l例》。

2.藥物：使用醋甲唑胺(商品名：尼目克司,中國(guó)杭州澳醫(yī)保靈藥業(yè)有限公司生產(chǎn), 國(guó)藥準(zhǔn)字：H20003010)制備灌胃溶液。 按每100g 大鼠體質(zhì)量給予醋甲唑胺1.0125mg 計(jì)算,灌胃溶液濃度為1.0125mg/100ml。 灌胃量(ml) = 體質(zhì)量×1.0125mg/100ml。

3.模擬微重力環(huán)境大鼠模型建立：本研究采用尾懸吊法建立大鼠失重模型。 微重力環(huán)境對(duì)人體最主要的影響是體液,尤其是血液的頭向分布增加。 通過大量的實(shí)驗(yàn)研究觀察,-30°尾懸吊大鼠所形成的血液分布狀態(tài)是動(dòng)物模型中最為接近微重力條件下血液頭向分布特點(diǎn)的動(dòng)物模型[5,6]。 大鼠單籠飼養(yǎng),尾部懸吊,使后肢懸空,保持頭低位,并使身體縱軸與水平線呈-30°夾角,前肢著地可自由活動(dòng),自由進(jìn)食、飲水。

4.實(shí)驗(yàn)分組： 32 只大鼠按隨機(jī)數(shù)字表法分為4組：?jiǎn)渭儜业踅M大鼠(n= 8)持續(xù)保持懸吊狀態(tài)14天;水灌胃對(duì)照組大鼠(n= 8)除懸吊外,每日給予0.9%NaCl 溶液灌胃1 次;單倍藥物組大鼠(n=8)除懸吊外,每日給予醋甲唑胺0.9% NaCl 溶液灌胃1次;雙倍藥物組大鼠(n=8)除懸吊外,每日給予醋甲唑胺0.9%NaCl 溶液灌胃2 次。

5.大鼠眼壓測(cè)量方法：大鼠采用10% 水合氯醛腹腔注射麻醉,麻醉成功后眼壓測(cè)量采用ICare 回彈式眼壓計(jì)(芬蘭愛科公司)。 大鼠俯臥狀態(tài),充分暴露角膜,測(cè)量過程中保持探針方向與角膜緣平面垂直。 測(cè)量6 次后,取平均值。

6.視覺誘發(fā)電位測(cè)量方法：大鼠采用10% 水合氯醛腹腔注射麻醉,麻醉成功后將針形記錄電極穿刺于大鼠尾根部(地電極)、兩耳后緣連線的中點(diǎn)骨膜表面(記錄電極)及鼻部(參考電極)。 使用重慶國(guó)特醫(yī)療視覺電生理檢查系統(tǒng),采用閃光視覺誘發(fā)電位模式,每只眼睛測(cè)量3 次。 結(jié)果取穩(wěn)定的NPN 波形,N1谷底至P1峰值為N1-P1的振幅,起始至P1頂峰的時(shí)間為P1潛伏期。

7.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法：應(yīng)用SPSS 20.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。 眼壓數(shù)據(jù)結(jié)果以均數(shù)± 標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,根據(jù)數(shù)據(jù)特點(diǎn),采用單因素、多因素及重復(fù)測(cè)量的方差分析,樣本均數(shù)間的多重比較采用LSD方法,以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.眼壓的變化：雙倍藥物組在受試后第1 天即出現(xiàn)明顯的眼壓下降,并持續(xù)于較低水平(P＜0.001),其中在受試后3、7、14 天,雙倍藥物組眼壓下降與其他組比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P分別為0.014、0.002、0.027)。 其余各組眼壓均無顯著變化(P＞0.05)。 單倍藥物組及水灌胃對(duì)照組出現(xiàn)眼壓波動(dòng),但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P分別為0.469、0.425),詳見表1。

表1 各組大鼠眼壓變化(mmHg,±s)

表1 各組大鼠眼壓變化(mmHg,±s)

組別受試前受試后1 天受試后3 天受試后7 天受試后14 天單純懸吊組7.25 ±1.677.88 ±1.367.88 ±1.368.00 ±1.077.13 ±1.36水灌胃對(duì)照組8.00 ±0.827.50 ±0.586.50 ±0.586.75 ±0.987.75 ±2.22單倍藥物組7.29 ±1.386.86 ±1.867.57 ±2.518.14 ±2.977.14 ±2.12雙倍藥物組7.80 ±0.846.00 ±0.715.20 ±0.453.80 ±0.844.40 ±1.14

2.FVEP-P1波變化：雙倍藥物組P1波波幅波動(dòng)的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.042)。 其中在受試后第1 天,出現(xiàn)P1波波幅的上升,在受試后3 天(P=0.015)和7 天(P=0.024)上升達(dá)到峰值,與其他組比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。 其余各組P1波波幅均無顯著的變化,詳見表2。 各組P1波潛伏期在受試前后均無顯著的變化(P＞0.05)。

表2 各組大鼠FVEP-P1 波幅變化(μV,±s)

表2 各組大鼠FVEP-P1 波幅變化(μV,±s)

組別受試前受試后1 天受試后3 天受試后7 天受試后14 天單純懸吊組7.65 ±2.425.53 ±4.903.71 ±2.644.39 ±2.505.40 ±3.36水灌胃對(duì)照組6.07 ±1.566.80 ±4.227.59 ±5.358.38 ±3.607.41 ±2.20單倍藥物組7.05 ±4.269.64 ±4.6412.20 ±8.689.96 ±7.298.74 ±5.42雙倍藥物組5.59 ±2.988.46 ±3.5312.39 ±7.4612.84 ±7.828.43 ±5.77

討 論

近年來,跨篩板壓力差概念出現(xiàn)在SANS 相關(guān)研究中。 由于眼球和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的解剖特點(diǎn),在視盤處形成了跨篩板的接觸。 在微重力狀態(tài)下,眼內(nèi)壓和顱內(nèi)壓均會(huì)發(fā)生波動(dòng),由此造成跨篩板壓力差的變化,從而對(duì)視神經(jīng)造成影響[7～9]。

Zhao 等[10]對(duì)不同跨篩板壓力差的大鼠進(jìn)行了觀察,發(fā)現(xiàn)在不同壓力差下,視網(wǎng)膜及視神經(jīng)的功能發(fā)生了明顯的變化。 Eklund 等[11]通過對(duì)不同體位的跨篩板壓力差的觀察發(fā)現(xiàn)不同角度的體位,跨篩板壓力差差異顯著。 Marshall-Goebel 等[12]研究顯示,在不同角度頭低位模擬微重力狀態(tài)下,眼內(nèi)壓是持續(xù)升高的,但顱內(nèi)壓只在-18°時(shí)才開始發(fā)生變化,這使得跨篩板的壓力差比在正常狀態(tài)下發(fā)生明顯改變,而這種壓力差會(huì)導(dǎo)致視神經(jīng)的損害。 Nelson 等[13]在觀察了各種不同形式模擬微重力的結(jié)論數(shù)據(jù)后認(rèn)為,眼內(nèi)壓和顱內(nèi)壓的變化是在微重力即時(shí)發(fā)生的,而顱內(nèi)壓和眼內(nèi)壓的壓差對(duì)眼部的結(jié)構(gòu)和功能會(huì)產(chǎn)生影響。 在微重力短期內(nèi),跨篩板壓力差所產(chǎn)生的影響是可以忽略不計(jì)的,但長(zhǎng)期的跨篩板壓力差是否對(duì)視網(wǎng)膜及視神經(jīng)產(chǎn)生影響,則需要進(jìn)一步的觀察[14]。

長(zhǎng)期處于微重力環(huán)境下,視神經(jīng)會(huì)發(fā)生形態(tài)學(xué)的變化。 Wahlin 等[15]采用磁共振方法觀察國(guó)際空間站返回的航天員的視神經(jīng)形態(tài)學(xué)變化。 發(fā)現(xiàn)在航天員返回后,視神經(jīng)的長(zhǎng)度較之前增長(zhǎng),主要表現(xiàn)為視乳頭的前移。 Rohr 等[16]在航天員在軌飛行半年返回后研究發(fā)現(xiàn),航天員返回恢復(fù)期內(nèi)視神經(jīng)的彎曲度變小,視神經(jīng)截面積增加,而視神經(jīng)鞘的截面積變小。因神經(jīng)鞘的截面積取決于顱內(nèi)壓,因此也驗(yàn)證了顱內(nèi)壓的變化。 視神經(jīng)形態(tài)學(xué)的變化意味著視神經(jīng)可能有伴隨的功能學(xué)的改變。

VEP 能敏感地反映視神經(jīng)的功能。 Zhao 等[17]研究發(fā)現(xiàn),大鼠在尾懸吊12 周后,視覺誘發(fā)電位的P100波潛伏期延長(zhǎng),波幅下降。 趙軍等[18,19]進(jìn)行的人體臥床實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),在-6°條件下,在受試后第2 天及第5 天,高空間頻率下的VEP-P100波幅有明顯的下降,而在中低空間頻率下無明顯改變。

本研究通過探討醋甲唑胺干預(yù)眼壓后發(fā)現(xiàn),尾懸吊大鼠在給予足夠劑量的醋甲唑胺后眼壓有所下降。與之對(duì)應(yīng)的組別研究發(fā)現(xiàn),VEP-P1波的波幅有顯著的升高后逐步下降到正常,結(jié)果提示,醋甲唑胺干預(yù)眼壓后,眼壓的波動(dòng)對(duì)視神經(jīng)功能有明顯的影響,結(jié)果驗(yàn)證了跨篩板壓力的變化可能對(duì)視神經(jīng)功能具有明顯的影響。

隨著在軌飛行時(shí)間的延長(zhǎng),航天員面臨著生理功能受損的風(fēng)險(xiǎn),研究結(jié)果提示應(yīng)關(guān)注跨篩板壓力差的變化對(duì)航天員視神經(jīng)功能的影響,注重做好相關(guān)的醫(yī)療保障工作。