建立大鼠甲基苯丙胺的神经精神毒性模型

摘要 目的: 建立甲基苯丙胺(MA) 慢性依赖大鼠模型及评价体系。方法: SD 大鼠60 只,随机分为6 组: 对照组、
2 mg·kg - 1MA 组、10 mg·kg - 1MA 组、20 mg·kg - 1MA 组、30 mg·kg - 1MA 组、40 mg·kg - 1MA 组。观察记录实验
大鼠给药后刻板行为变化,并检测记录大鼠的体重改变、条件性位置偏爱实验结果。建立MA 依赖大鼠模型。
结果: 根据实验动物给药后行为、体重改变以及是否形成条件性位置偏爱3 个方面的指标变化,建立MA 依赖大鼠
模型和评价指标体系。结论: 成功建立了MA 慢性依赖大鼠模型和评价指标体系。

在近年甲基苯丙胺(methamphetamine,MA) 依
赖及神经毒理病理研究中,动物模型主要基于MA
急性[1]、亚急性[2]中毒和短期给药,并且都以精神
分裂症的动物模型为依据[3],慢性甲基苯丙胺依赖
模型及评价体系未建立。如何建立一个客观评价
MA 慢性依赖的动物模型,本课题组就此进行了大量
实验研究分析,建立了MA 慢性依赖大鼠模型和评价
体系,为MA 神经毒理病理和依赖性机制等进一步研
究提供模型建立依据。

1 材料和方法

1.1 主要试剂

甲基苯丙胺(MA) 毒品由合作单位云南省临沧
市公安局合法提供。云南大学化学科学与工程学院
对甲基苯丙胺毒品进行分离提纯(化学法分离提
取) ,获得较高纯度的盐酸甲基苯丙胺结晶体,纯度为98%以上。

1.2 实验动物及分组处理
♂Sprague - Dawley 大鼠60 只,体重250 g ± s
50 g,由昆明医学院实验动物中心提供(实验动物生
产许可证: SCXK(滇) 2005 - 2008) 。实验前室内分
笼饲养1 周,自由饮水取食,自然节律光照。将SD
大鼠单纯随机分为6 组,每公斤体重给药剂量分别
为: 对照组、2 mg·kg - 1 MA 组、10 mg·kg - 1 MA 组、
20 mg·kg - 1 MA 组、30 mg·kg - 1 MA 组、40 mg·
kg - 1 MA 组,每组各10 只。对照组腹腔注射生理盐
水,实验组大鼠腹腔注射MA,每天1 次(8 am) ,连
续注射7 d,观察记录实验大鼠给药后活动行为变
化、摄食量、饮水量及粪便等情况,并检测记录每只
大鼠的体重改变、条件性位置偏爱(conditioned place
preference,CPP) 实验结果及其刻板行为(stereotyped
behavior,SB) 。

1.3 建立MA 慢性依赖大鼠模型

1.3.1 体重变化给药前记录大鼠体重,并于给药
后每2 d 称量记录大鼠体重。对结果进行统计分
析。

1.3.2 条件性位置偏爱实验(CPP) CPP 实验盒规
格为80 cm × 30 cm × 25 cm,盒正中有两隔板将其分
出两侧完全对称的两个正方体(30 cm × 30 cm × 25
cm) 。其一内侧壁为白底黑条纹,长条形镂空底面,
另一侧壁为黑底白条纹,圆孔镂空底面。当隔板被
抽起后,大鼠可在盒内两侧之间自由活动。训练大
鼠前,观察记录大鼠的自然位置偏爱3 次,判定大鼠
的自然位置偏爱。对照组大鼠每日在其非自然偏爱
侧腹腔注射生理盐水,实验组大鼠每日在其非自然
偏爱侧腹腔注射MA,训练3 h 以上。训练1 周后,
测定CPP 时,大鼠置于两盒中央,将两侧隔板抽出,
让大鼠在盒内自由活动,观察15 min,记录其在相关
侧停留时间。控制实验过程中的光照和声音。

1.3.3 刻板行为在训练大鼠CPP 同时,观察记录
每只大鼠刻板行为(SB) 。参考Sams - Dodd 评分方
法,评分标准: 0 分,静止不动,几乎或根本没有活
动; 1 分,正常活动,偶尔有向前的运动; 2 分,活动伴
随反复的向前探索; 3 分,继续地向前探索; 4 分,重
复地抬头,摇头或旋转; 5 分,迅速地摇头、旋转或摇
头的背腹运动; 以刻板行为评分≥2 分,刻板行为持
续时间≥15 min 为精神分裂症合格模型。观察记录
实验大鼠连续30 min 内刻板行为,并记录大鼠刻板
行为持续时间,获取实验大鼠典型刻板行为,在
Sams - Dodd 评分基础上进行适当的调整,建立能贴
切反映MA 依赖大鼠模型刻板行为特征的评分方法。

1.4 统计分析
MA 依赖大鼠模型大鼠体重变化比较,采用配
对样本t 检验或配对样本秩和检验。MA 依赖大鼠
模型条件性位置偏爱实验(CPP) 结果比较,采用配
对样本t 检验或配对样本秩和检验。若无特殊说
明,所得统计学结论以P 值< 0.05 为显著性界限,
且均为双侧概率。

2 结果

2.1 实验动物刻板行为变化

甲基苯丙胺用药后,大鼠有明显的行为改变,如
竖尾、易激惹、探索增强、摇头、点头、抬头、后退、旋
转、流涎、粪便增多、不能直立、瘫趴等。不同剂量组
大鼠,行为改变各有不同特点: 2 mg·kg - 1 组大鼠有
点头摇头,持续时间不超过8 min; 10 mg·kg -1组大鼠
摇头、点头症状明显,间歇有连续向前探索; 20 mg·
kg - 1组大鼠摇头、点头症状明显,间歇有连续缓慢探
索,并有不能直立、流涎、粪便明显增多等症状; 30
mg·kg - 1组大鼠持续性摇头点头,流涎明显、粪便
明显增多,不能直立持续时间较长; 40 mg·kg - 1 组
大鼠倒退,不能直立、趴地摇头,甚至出现侧翻四肢
向上。

甲基苯丙胺给药实验大鼠的典型症状:

(1) 摇头、点头典型症状: 第1 次给药后,10 -
30 min 出现摇头点头症状,1
周后0.5 - 5 min 出现
摇头点头症状,2
周后4 - 9 min 出现摇头点头症状。
考虑与行为敏化及适应有关。甲基苯丙胺用药后
(10 mg·kg - 1、20 mg·kg - 1 ) 大鼠摇头点头症状明
显,但少有抬头、背腹运动,大剂量(30 mg·kg - 1、40
mg·kg - 1 ) 有快速后退、旋转。

(2) 激惹症状: 各剂量组大鼠观察刻板行为结
束后,抓取时,都有四肢张开现象。2 mg·kg - 1 组大
鼠无明显激惹症状, 10 mg·kg - 1 组、20 mg·kg - 1 组
大鼠给药后激惹症状明显、持续时间长(几分钟- 5
h 以上) ,20 mg·kg - 1 组大鼠甚至在受到声音刺激
时突然跃起,并撞击笼壁。

(3) 流涎、瘫趴: 30 mg·kg - 1组、40 mg·kg - 1 组
大鼠激惹症状不明显,流涎、瘫趴明显,摇头、点头,
并有间断后退、旋转。给药8 - 10 h 后见明显自残
行为,用药3 - 5 d 后发生死亡,死亡大鼠体表均能
见咬伤、抓伤,甚至一只爪的部分或全部缺失。

(4) 给药后期行为改变: 10 mg·kg - 1 组大鼠给
药5 h 后与对照组相似在笼中角落处于安睡状态,20 mg·kg - 1组大鼠给药5 h 后处于笼中央位置,甜
食粪便、咬木屑,继而(8 h 以上) 梳理皮毛、舔阴,并
有自残行为。

2.2 实验动物体重变化
安静隔离环境下,对照组大鼠,2
d 后体重对比
原体重差异无统计学意义; 5 d、7 d 后体重对比原体
重结果,差异有统计学意义。可认为对照组大鼠腹
腔注射生理盐水5 d、7 d 后体重与原体重不同,体
重增加。给药10 mg·kg - 1、20 mg·kg - 1组大鼠,2

5、7 d 后体重对比原体重结果,差异无统计学意义,
尚不能认为腹腔注射MA 10 mg·kg - 1大鼠2、5、7 d
后体重与原体重不同,体重无变化。统计学结果: 安
静隔离环境下,对照组大鼠腹腔注射生理盐水后体
重增加,腹腔注射MA 10 mg·kg - 1 组及20 mg·
kg - 1组大鼠体重无变化。
有噪音日常环境下,给药10 mg·kg - 1、20 mg·
kg - 1组大鼠,3
d 后体重对比原体重差异无统计学意
义; 7 d 后体重对比原体重差异有统计学意义,可认
为腹腔注射MA 10 mg·kg - 1大鼠7 d 后体重与原体
重不同,体重下降。统计学结果: 有噪音日常环境
下,腹腔注射MA 10 mg·kg - 1 组及20 mg·kg - 1 组
大鼠体重下降。

2.3 CPP 实验
对照组天然偏爱侧与非天然偏爱侧停留时间差
异无统计学意义。10 mg·kg - 1 组天然偏爱侧与伴
药盒停留时间比较,差异有统计学意义,可认为大鼠
在双侧停留时间不同,已形成位置条件性偏爱效应。
20 mg·kg - 1组天然偏爱侧与伴药盒停留时间差异
无统计学意义。

3 讨论

3.1 MA 依赖实验大鼠刻板行为的变化
反复给予动物中枢兴奋剂会引起行为敏化,又
称反向耐受,表现为随着用药次数的增加,动物对药
物的行为反应(自主活动或刻板行为) 进行性增
强[4]。通过观察记录动物刻板行为及持续时间,可
作为甲基苯丙胺精神依赖模型的评价指标。我们研
究发现,不同剂量组大鼠,甲基苯丙胺用药后的行为
改变各有不同特点。低剂量甲基苯丙胺组大鼠主要
表现用药后活动增加、摇头、点头、易激惹症状,与甲
基苯丙胺依赖人群相似,表现为用药后急性症状,常
伴精神愉悦感、欣快感; 高剂量甲基苯丙胺组大鼠表
现为肢体震颤、流涎、自残、不能直立、瘫趴,甚至出
现侧翻四肢向上。考虑为高剂量MA 用药后出现严
重中毒症状, 30 mg·kg - 1组、40 mg·kg - 1 组大鼠用
药后高死亡率也证实这一现象。
甲基苯丙胺实验大鼠给药后的典型症状: (1)
摇头、点头症状: MA 第一次给药后,大鼠10 - 30
min 出现摇头点头症状,一周后0.5 - 5 min 出现摇
头点头症状,两周后4 - 9 min 出现摇头点头症状。
考虑与行为敏化[5]及耐受适应有关; (2) 易激惹症
状、抓取时大鼠四肢张开现象,考虑为用药后DA 等
中枢兴奋性神经递质含量增高后所致的感受敏化、
精神持续紧张亢奋状态。

3.2 MA 依赖实验大鼠体重变化
研究发现: 安静实验环境下,对照组体重增
加,而10 mg·kg - 1、20 mg·kg - 1 组大鼠体重都无
明显统计学意义; 日常有噪音实验环境下,对照组
体重无明显统计学意义,而10 mg·kg - 1、20 mg·
kg - 1组大鼠体重明显下降。该研究结果表明,使用
甲基苯丙胺后体重下降与环境关系明显。实验中
可见用药后大鼠对周围环境敏感、易激惹,认为使
用甲基苯丙胺后致使体重下降即是由于环境噪音
激惹所致大鼠活动增加,长期处于紧张激动状态、
机体消耗较大,引起体重减轻。这与滥用甲基苯
丙胺人群体重减轻,所处环境相吻合。故建议,以
减肥为目的使用抑制食欲型苯丙胺类药物(如芬
氟拉明) 时,应当在有噪音环境下用药、活动,将会
达到更明显的减肥效果。

3.3 CPP 实验结果
药物依赖性的动物实验研究中,身体依赖性实
验模型有自然戒断实验、替代实验、催促实验; 精神
依赖性实验模型有自身给药实验、药物辨别实验、
CPP 实验[6]。本实验选择CPP 实验建立MA 精神
依赖模型。
据实验结果,MA 10 mg·kg - 1 组大鼠用药一周
后形成CPP 效应,说明已产生精神依赖,20 mg·
kg - 1组未产生CPP 效应,考虑为MA 给药剂量过高,
实验大鼠表现以神经精神毒性作用为主。

3.4 MA 依赖大鼠模型的建立
对照甲基苯丙胺滥用者使用过程中出现的精神
神经症状以及产生的后果,我们通过观察实验动物
给药后行为、体重改变以及是否形成CPP 三个方面
的指标变化,认为10 mg·kg - 1 组大鼠建立甲基苯
丙胺依赖模型最能模仿甲基苯丙胺依赖人群。剂量
较高出现中毒症状更明显、更剧烈,甚至出现自残及
死亡,似甲基苯丙胺中毒人群表现。
基于系统的MA 用药后大鼠行为改变、体重改
变、CPP 试验,参考Sams - Dodd 方法,我们认为以
下条件更有助于甲基苯丙胺依赖大鼠模型的客观评
价。

MA 实验大鼠用药后,对其行为改变连续观察
30 min,并记录评分,评分标准如下: 0 分,静止不动;
1 分,反复探索; 2 分,连续快速探索; 3 分,慢频率摇
头合并连续缓慢探索; 4 分,点头、摇头; 5 分,快速点
头、摇头或后退、旋转。评分≥4 分,≥15 min 为甲
基苯丙胺依赖大鼠模型成功建立。

4 参考文献

[1]王雪,黄明生,李静,等. 甲基苯丙胺的机体毒性研究[J]. 华西医学,2003,18(1) : 75 - 76

[2]王雪,祝三平,李静,等. 甲基苯丙胺的神经毒性及5 - 羟色胺转运体信使RNA 的表达[J]. 中国临床康复,2006,
10(10) : 118 - 120

[3]宣志恒. 甲基苯丙胺依赖鼠相关脑区HSP70 和Gα12
表达的研究[D]. 昆明: 昆明医学院,2008

[4]Robinson TE,Berridge KC. The psychology and neurobiology of addiction: an incentive - sensitization view[J]. Addiction,
2000,95(Suppl 2) : S91 - S117

[5]Avena NM,Hoebel BG. Amphetamine - sensitized rats show sugar - induced hyperactivity (cross - sensitization) and sugar
hyperphagia[J]. Pharmacol Biochem Behav,2003,74(3) : 635 - 639

[6]闫剑群,赵晏,主编. 神经生物学概论[M]. 西安: 西安交通大学出版社,2007

摘要 目的: 建立甲基苯丙胺(MA) 慢性依赖大鼠模型及评价体系。方法: SD 大鼠60 只,随机分为6 组: 对照组、
2 mg·kg - 1MA 组、10 mg·kg - 1MA 组、20 mg·kg - 1MA 组、30 mg·kg - 1MA 组、40 mg·kg - 1MA 组。观察记录实验
大鼠给药后刻板行为变化,并检测记录大鼠的体重改变、条件性位置偏爱实验结果。建立MA 依赖大鼠模型。
结果: 根据实验动物给药后行为、体重改变以及是否形成条件性位置偏爱3 个方面的指标变化,建立MA 依赖大鼠
模型和评价指标体系。结论: 成功建立了MA 慢性依赖大鼠模型和评价指标体系。

在近年甲基苯丙胺(methamphetamine,MA) 依
赖及神经毒理病理研究中,动物模型主要基于MA
急性[1]、亚急性[2]中毒和短期给药,并且都以精神
分裂症的动物模型为依据[3],慢性甲基苯丙胺依赖
模型及评价体系未建立。如何建立一个客观评价
MA 慢性依赖的动物模型,本课题组就此进行了大量
实验研究分析,建立了MA 慢性依赖大鼠模型和评价
体系,为MA 神经毒理病理和依赖性机制等进一步研
究提供模型建立依据。

1 材料和方法

1.1 主要试剂

甲基苯丙胺(MA) 毒品由合作单位云南省临沧
市公安局合法提供。云南大学化学科学与工程学院
对甲基苯丙胺毒品进行分离提纯(化学法分离提
取) ,获得较高纯度的盐酸甲基苯丙胺结晶体,纯度为98%以上。

1.2 实验动物及分组处理
♂Sprague - Dawley 大鼠60 只,体重250 g ± s
50 g,由昆明医学院实验动物中心提供(实验动物生
产许可证: SCXK(滇) 2005 - 2008) 。实验前室内分
笼饲养1 周,自由饮水取食,自然节律光照。将SD
大鼠单纯随机分为6 组,每公斤体重给药剂量分别
为: 对照组、2 mg·kg - 1 MA 组、10 mg·kg - 1 MA 组、
20 mg·kg - 1 MA 组、30 mg·kg - 1 MA 组、40 mg·
kg - 1 MA 组,每组各10 只。对照组腹腔注射生理盐
水,实验组大鼠腹腔注射MA,每天1 次(8 am) ,连
续注射7 d,观察记录实验大鼠给药后活动行为变
化、摄食量、饮水量及粪便等情况,并检测记录每只
大鼠的体重改变、条件性位置偏爱(conditioned place
preference,CPP) 实验结果及其刻板行为(stereotyped
behavior,SB) 。

1.3 建立MA 慢性依赖大鼠模型

1.3.1 体重变化给药前记录大鼠体重,并于给药
后每2 d 称量记录大鼠体重。对结果进行统计分
析。

1.3.2 条件性位置偏爱实验(CPP) CPP 实验盒规
格为80 cm × 30 cm × 25 cm,盒正中有两隔板将其分
出两侧完全对称的两个正方体(30 cm × 30 cm × 25
cm) 。其一内侧壁为白底黑条纹,长条形镂空底面,
另一侧壁为黑底白条纹,圆孔镂空底面。当隔板被
抽起后,大鼠可在盒内两侧之间自由活动。训练大
鼠前,观察记录大鼠的自然位置偏爱3 次,判定大鼠
的自然位置偏爱。对照组大鼠每日在其非自然偏爱
侧腹腔注射生理盐水,实验组大鼠每日在其非自然
偏爱侧腹腔注射MA,训练3 h 以上。训练1 周后,
测定CPP 时,大鼠置于两盒中央,将两侧隔板抽出,
让大鼠在盒内自由活动,观察15 min,记录其在相关
侧停留时间。控制实验过程中的光照和声音。

1.3.3 刻板行为在训练大鼠CPP 同时,观察记录
每只大鼠刻板行为(SB) 。参考Sams - Dodd 评分方
法,评分标准: 0 分,静止不动,几乎或根本没有活
动; 1 分,正常活动,偶尔有向前的运动; 2 分,活动伴
随反复的向前探索; 3 分,继续地向前探索; 4 分,重
复地抬头,摇头或旋转; 5 分,迅速地摇头、旋转或摇
头的背腹运动; 以刻板行为评分≥2 分,刻板行为持
续时间≥15 min 为精神分裂症合格模型。观察记录
实验大鼠连续30 min 内刻板行为,并记录大鼠刻板
行为持续时间,获取实验大鼠典型刻板行为,在
Sams - Dodd 评分基础上进行适当的调整,建立能贴
切反映MA 依赖大鼠模型刻板行为特征的评分方法。

1.4 统计分析
MA 依赖大鼠模型大鼠体重变化比较,采用配
对样本t 检验或配对样本秩和检验。MA 依赖大鼠
模型条件性位置偏爱实验(CPP) 结果比较,采用配
对样本t 检验或配对样本秩和检验。若无特殊说
明,所得统计学结论以P 值< 0.05 为显著性界限,
且均为双侧概率。

2 结果

2.1 实验动物刻板行为变化

甲基苯丙胺用药后,大鼠有明显的行为改变,如
竖尾、易激惹、探索增强、摇头、点头、抬头、后退、旋
转、流涎、粪便增多、不能直立、瘫趴等。不同剂量组
大鼠,行为改变各有不同特点: 2 mg·kg - 1 组大鼠有
点头摇头,持续时间不超过8 min; 10 mg·kg -1组大鼠
摇头、点头症状明显,间歇有连续向前探索; 20 mg·
kg - 1组大鼠摇头、点头症状明显,间歇有连续缓慢探
索,并有不能直立、流涎、粪便明显增多等症状; 30
mg·kg - 1组大鼠持续性摇头点头,流涎明显、粪便
明显增多,不能直立持续时间较长; 40 mg·kg - 1 组
大鼠倒退,不能直立、趴地摇头,甚至出现侧翻四肢
向上。

甲基苯丙胺给药实验大鼠的典型症状:

(1) 摇头、点头典型症状: 第1 次给药后,10 -
30 min 出现摇头点头症状,1
周后0.5 - 5 min 出现
摇头点头症状,2
周后4 - 9 min 出现摇头点头症状。
考虑与行为敏化及适应有关。甲基苯丙胺用药后
(10 mg·kg - 1、20 mg·kg - 1 ) 大鼠摇头点头症状明
显,但少有抬头、背腹运动,大剂量(30 mg·kg - 1、40
mg·kg - 1 ) 有快速后退、旋转。

(2) 激惹症状: 各剂量组大鼠观察刻板行为结
束后,抓取时,都有四肢张开现象。2 mg·kg - 1 组大
鼠无明显激惹症状, 10 mg·kg - 1 组、20 mg·kg - 1 组
大鼠给药后激惹症状明显、持续时间长(几分钟- 5
h 以上) ,20 mg·kg - 1 组大鼠甚至在受到声音刺激
时突然跃起,并撞击笼壁。

(3) 流涎、瘫趴: 30 mg·kg - 1组、40 mg·kg - 1 组
大鼠激惹症状不明显,流涎、瘫趴明显,摇头、点头,
并有间断后退、旋转。给药8 - 10 h 后见明显自残
行为,用药3 - 5 d 后发生死亡,死亡大鼠体表均能
见咬伤、抓伤,甚至一只爪的部分或全部缺失。

(4) 给药后期行为改变: 10 mg·kg - 1 组大鼠给
药5 h 后与对照组相似在笼中角落处于安睡状态,20 mg·kg - 1组大鼠给药5 h 后处于笼中央位置,甜
食粪便、咬木屑,继而(8 h 以上) 梳理皮毛、舔阴,并
有自残行为。

2.2 实验动物体重变化
安静隔离环境下,对照组大鼠,2
d 后体重对比
原体重差异无统计学意义; 5 d、7 d 后体重对比原体
重结果,差异有统计学意义。可认为对照组大鼠腹
腔注射生理盐水5 d、7 d 后体重与原体重不同,体
重增加。给药10 mg·kg - 1、20 mg·kg - 1组大鼠,2

5、7 d 后体重对比原体重结果,差异无统计学意义,
尚不能认为腹腔注射MA 10 mg·kg - 1大鼠2、5、7 d
后体重与原体重不同,体重无变化。统计学结果: 安
静隔离环境下,对照组大鼠腹腔注射生理盐水后体
重增加,腹腔注射MA 10 mg·kg - 1 组及20 mg·
kg - 1组大鼠体重无变化。
有噪音日常环境下,给药10 mg·kg - 1、20 mg·
kg - 1组大鼠,3
d 后体重对比原体重差异无统计学意
义; 7 d 后体重对比原体重差异有统计学意义,可认
为腹腔注射MA 10 mg·kg - 1大鼠7 d 后体重与原体
重不同,体重下降。统计学结果: 有噪音日常环境
下,腹腔注射MA 10 mg·kg - 1 组及20 mg·kg - 1 组
大鼠体重下降。

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