一、中枢神经系统药理学研究中的选择与应用
(一)镇静催眠和抗精神病药物实验
1.实验动物的选择:研究动物行为药理学最常用的动物有小鼠、大鼠、猫、鸽、猴等。实验时常用两个种属的动物。第一种是用实验比较方便的动物,如小鼠、大鼠。第二种是用非啮龄类动物,最好选用猴子或猩猩。选择动物时应注意各种系动物的特点。第二种适用于作刺激研究,因为大鼠视觉、嗅觉较灵敏,做条件反射等实验反应良好。但大鼠对许多药物易产生耐药性。猫和狗的自然行为多样而稳定,常用于神经药理、神经生理以及生为观察的补充实验。猴子和猩猩则更接近于人类。大鼠和小鼠的活动在夜间比白天多,故研究中枢神经抑制药在夜间进行实验较好。不同种属的动物对药物的反应可以有明显差异。如吗啡对大鼠、兔、狗和猴的作用是抑制性的。便对小鼠、猫、鹅和马的作用是兴奋性的。所以做实验时要包括不同种属的动物。
猫
2.药物对动物一般活动的影响:常用且简易的方法是采用直接观察法,观察动物的一般行为和特殊情绪,如激怒、躁狂、瞳孔大小、对捕捉抵抗等行为。为便于记录,可用评定行为改变和行为分级的方法,采用定性和定量来记录动物行为。如常用Norton对猴、猫、地鼠的行为定量分级,将对照组和用药组动物进行定时观察,并按下述行为分级法打分记录(表10-28),求出每组平均数,进行七检验,确定有无显著性。
表10-28 Norton行为分级法
动物 |
地 鼠 |
猴 |
猫 | |
活动分级 | ||||
一般活动: |
1 |
张 口 |
呼 噜 声 |
跳 |
2 |
推动粪便 |
温 驯 |
喵 喵 叫 | |
3 |
吃 食 |
跟着观察者 |
走 动 | |
4 |
紧贴身子睡 |
取 东 西 |
站 立 | |
5 |
睡 眠 |
走 动 |
竖 尾 | |
满 足: |
6 |
排 尿 |
玩 耍 |
清洁身体 |
7 |
搔 抓 |
叫 |
揉 捏 | |
8 |
吃 食 |
修饰动作 |
呜 呜 叫 | |
9 |
清洁身子 |
吃 食 |
触 摸 | |
10 |
抬 头 |
休息(坐) |
休 息 | |
兴 奋: |
11 |
取 食 |
吱 吱 叫 |
嚎 叫 |
12 |
走 路 |
张 口 |
竖 毛 | |
13 |
爬 行 |
跳 |
甩 尾 | |
14 |
攫 取 |
格 格 声 |
瞳孔扩大 | |
15 |
嗅 |
注 意 听 |
多 动 | |
防御动作: |
16 |
排 便 |
缩 回 |
咆 哮 |
17 |
踢 |
排 尿 |
嘶 嘶 叫 | |
18 |
吱 吱 叫 |
咬 牙 |
耳 动 | |
19 |
站起防御 |
撒 回 |
缩 回 | |
20 |
左右摇晃 |
张 嘴 |
踡 曲 | |
激怒动作: |
21 |
粗 叫 声 |
怒 叫 |
猛 扑 |
22 |
拖 拉 |
低 头 |
站 立 | |
23 |
追 逐 |
踡 缩 |
咬 | |
24 |
咬 |
向前猛冲 |
抓 | |
25 |
站 立 |
拍 击 |
拍 击 |
3.常用催眠药对各种动物的影响:各种动物的催眠剂量见表10-29。
表10-29 药物对各种动物的催眠剂量(荻原弥四郎1971)
药 物 |
静脉注射的催眠剂量(mg/kg) | ||||||
小白鼠 |
大白鼠 |
豚鼠 |
兔 |
猫 |
狗 |
猴 | |
异戊巴比妥钠 |
54 |
55 |
50 |
40 |
40 |
50 |
40 |
巴比妥钠 |
234 |
190* |
175 |
200 |
220 |
||
戊巴比妥钠 |
35 |
25 |
30 |
30 |
25 |
25 | |
环已巴比妥钠 |
47 |
75* |
25 |
25 |
30 |
||
苯巴比妥钠 |
134 |
100 |
100* |
200 |
180* |
80 |
100* |
司可巴比妥钠 |
30 |
17.5 |
20 |
22.5 |
25 |
175 | |
水合氨醛 |
400* |
300* |
|||||
副 醛 |
120 250* |
550* |
110 |
80225* |
100 |
125 |
|
乌 拉 坦 |
780* |
1500* |
1000 1000* |
1250 1500 |
1000 |
||
氯 醛 糖 |
114* |
55* |
175* |
120 |
70.50* |
100 |
*表示腹腔注射
(二)抗精神病药物的行为实验
去水吗啡能增强大白鼠舔、嗅、咬等定向行为,这是由于药物增强黑质--经纹状体脑内多巴胺(DA)能系统功能的缘故。安定剂抑制大白鼠的定向运动的作用强度与安定剂抑制脑内DA能受体功能有相关性。常选用150~200克大白鼠,皮下注射去水吗啡2mg/kg,作定向运动强度实验。
去水吗啡引起的攀爬行为是动物黑质-纹状状体系统内DA能功能增强的表现。Costentin发现小白鼠注射去水吗啡后喜欢垂吊在铁丝网上,应用安定剂可拮抗去水吗啡引起的小白鼠垂吊现象,这一拮抗作用与安定剂作用的强弱有较好的平行关系。
僵住症是动物锥体外系运动功能失调的一种表现,常选用150~200克大白鼠作此实验。
(三)抗惊厥和抗震颤麻痹药实验
1.化学物质引起惊厥法:常选用小白鼠,也可采用大白鼠,猫或兔则可作特殊观察。采用戊四唑惊厥法,在小鼠皮下注射85mg/kg(最大也有用150mg/kg,此剂量已是LD98),腹腔注射为100mg/kg(最大175mg/kg)作实验时,不同种系小鼠可有不同反应,Bastian曾比较过由8处供应的4个种系的小鼠,其中CFW种小鼠在持续惊厥后立即死亡的发生率为100%,而其它3种有10~30%动物在持续惊厥后存活很长时间不死亡。因此作药物活性比较时,应选用同一品种。
2.听源性发作法:某些敏感动物(主要是鼠类)在受到强铃声刺激时,能产生一种定型的运动性发作,称为“听源性发作”(Audiogenic seizure),这是研究抗癫痫药物的一种常用模型。如果选用DBA/2J系小鼠(听源阳性鼠)供科研用。也可采用一些药物来提高大鼠听源性发作阳性率。如在亚惊厥剂量的戊四唑(16mg/kg)、士的宁(1mg/kg)、若味毒(1mg/kg)或咖啡因(150mg/kg)作用基础上,给予铃声刺激,可使部分听源阴性鼠也能产生发作。上述药物所致的阳性发作率分别为47.%、66.5%、38.4%、18.1%。
3.慢性实验性癫痫模型:各种动物的大脑皮质感觉动物区是致痫敏感区之一,特别是猴极易在此区形成癫痫病灶。将铝剂注入到中央前回和中央后回比单注入中央前回易于形成;将铝剂注入到猴和猫的颞叶前部,可引起运动性和精神运动性发作;大脑皮质其区区域不敏感。此外,还报导注于杏仁壳核也可引起发作。病理模型的形成以猴最为敏感,猫次之,其他动物不敏感。所以,常选用猴作此实验,麻醉后无菌条件以猴最为敏感,猫次之,其他动物不敏感。所以,常选用猴作此实验,麻醉后无菌条件下将消毒后的4%氢氧化铝乳剂用皮内针头注到前脑和后脑皮质感觉运动区,注射两点或数点,勿使药液外流于软脑膜内,可在注后35-60天,出现自发性癫痫发作。如果铝剂形成的病灶严重,也可在注后2-3周发作。医学全.在线提供
钴可引起大白鼠、小白鼠和猫的慢性实验性癫痫,而猴对钴却不敏感,常选用大白鼠,在麻醉消毒下,开颅将消毒的市售钴粉(200筛孔)约30mg,放在皮层运动区的前侧(面积为10mm2),安好电极,缝合,动物约在放置钴粉后2~3周,出现置钴对侧肢体发生阵挛,少数动物于局部阵挛后出现全身发作。
点燃效应(Kindling Effect,KE)引起发作是一种较好的慢性实验性癫痫模型。其形成方法是以一定的刺激强度和时间间隔刺激脑的一定部位。动物常选用大白鼠、猫、猴、兔等。刺激强度:大白鼠杏仁核和海马为50~400μA,猫为100~500μA,猴和狒狒为200~400μA。
4.抗震颤麻痹药物筛选方法:目前筛选抗震颤麻痹药物的方法,常采用药物诱发震颤和损伤锥体外系某些核团以诱发震颤。如常选用豚鼠药物诱发震颤法,按0.002%水杨酸毒扁豆碱溶液以0.3mg/kg剂量注往前右侧颈动脉,注射速度要严格控制在20~25秒之间,并在注射时暂夹住左侧颈动脉,以保证药液进右侧椎动脉。动物多于注射毒扁豆硷后15~20秒出现症状,典型阳性反应是头左偏,身体强迫性向左侧旋转作环形运动,同时可伴有眼球左偏并向对侧震颤,全部症状持续5分钟。还可选用小白鼠,按25mg/kg腹腔注射0.25%槟榔硷溶液;腹腔注射0.5%匹鲁卡品,50mg/kg;腹腔注射0.0014%氯化震颤素0.14mg/kg,均可出现明显震颤。
(四)镇痛药物实验
目前国内外筛选镇痛药的常用致痛方法,概括有物理性(热、电、机械)和化学性刺激法。这些方法各有优缺点,其中以热、电刺激及钾离子皮下透入致痛法使用居多。常用的动物有小白鼠、大白鼠、豚鼠、家兔、狗、猴等。动物实验中常用的痛反应指标为嘶叫、舔足、甩尾、挣扎及皮肤、肌肉抽搐等。
应用猴子研究镇痛剂的依赖性较为理想,因为镇痛剂对它的信赖性表现与人较接近,戒断症状又较明显且易于观察,已成为新镇痛剂进入临床试用前必须的试验。
(五)解热、抗炎药实验
炎热和炎症都是临床常见的症状。实验室常用病毒、细菌、细菌产物、内毒素和抗原抗体复合物引起发热,也有用微量前列腺素(PGE)直接注入动物脑室或丘脑下部原抗体复合物引起发热,也有用微量前列腺素(PGE)直接注入动物脑室或丘脑下部进行致热。
常用的致炎方法有以血管通透性增加为主的足蹠浮肿法、无菌性胸(腹)膜炎、佐剂性关节炎、紫外线红斑法、放射线照射法以及其它菌性炎症;有观察白细胞游走的羧甲基纤维素囊法、大白鼠角膜法、毛细管法和小室滤膜法;有制造肉芽肿模型的棉球法、纸片法、琼脂法、巴豆油囊袋法和受精鸡卵法等。此外亦有用妊娠大白鼠子宫自发收缩为指标,间接反应炎症过程的方法。
实验性炎症应该选用哺乳类动物,并根据实验模型的不同采用不同种属的动物。例如足跖浮肿模型须采用大白鼠,形成过敏性炎症应首选豚鼠,而家兔则最易产生发热反应。此外,幼小动物(如小狗、小兔、小白鼠)炎症反应相当微弱,甚至可以完全不出现。家兔对刺激的炎症反应与其毛色有关,白毛兔比有色毛兔的炎症强度和炎症经过均较剧烈。曾致炎组织比初次炎症刺激时反应微弱,因此不宜在同一部位反复复制炎症。
动物种属、年龄和形态特点,对发热反应有明显影响。例如小白鼠、豚鼠,有时包括大白鼠,均不宜用于复制发热模型。这些动物的恒温机能差,对发热刺激的反应低,有时对热源性物质的刺激体温反而下降。而兔的发热反应典型恒定,因而常用。但须注意,家兔年龄在20~30天以内者可不发生发热反应,而体重在2kg左右者,结果最为满意。大白鼠则以体重150~200g为最适宜。同种动物形态上的差异也会影响到体温反应,如毛家兔和长毛狗的体温比短毛者上升的慢。狗对外界环境的变动反应稳定,但小白鼠和大白鼠的体温波动很大。动物长时间捆绑时,体温可显著降低。当动物挣扎时则可使体温升高。因此通常把动物固定在木盒内,以限制其多余的活动。给动物注射菌液或内毒素时,注射量并不与发热反应强度成正比。注入量过大时的体温可不上升,故剂量的选择必须恰好处。静注菌液或内毒素等引起的发热较皮下注射迅速而强烈。但注射化学刺激剂则必须注射到动物皮下才会引起较强反应。可能是该类物质刺激皮下组织造成无菌性炎症所致。