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为探究捕获性肌病(CM),研究人员用大鼠模型开展研究,发现 MBC 样暴露存在性别差异,增强了模型有效性。
在广袤的大自然中,每年都有大量野生动物被捕获并迁移,其中大规模兽栏捕获(Mass boma capture,MBC)是捕获有蹄类动物的常用方法。想象一下,动物们被直升机追赶,被迫进入狭小黑暗的空间,与家人分离,还要持续暴露在人类和嘈杂的压力源中,这对它们来说无疑是一场巨大的 “灾难”。而这场 “灾难” 往往会引发一种名为捕获性肌病(Capture myopathy,CM)的代谢疾病,导致动物出现肌红蛋白尿、体温升高等横纹肌溶解(Rhabdomyolysis)症状,严重时甚至会造成器官衰竭和死亡。
目前,人们对 CM 的病理生物学机制了解甚少,尤其是环境因素在其中所起的作用。而且,由于研究大型野生动物的困难重重,开发有效的 CM 管理和预防策略也面临着巨大挑战。在这样的背景下,建立一个可靠的动物模型就显得尤为重要。
来自西北大学(North-West University)、比勒陀利亚大学(University of Pretoria)等机构的研究人员,为了深入了解 CM 的发病机制和相关生理行为变化,开展了一项关于大鼠的研究。他们的研究成果发表在《BMC Veterinary Research》上。
研究人员通过模拟 MBC 过程,让大鼠在跑步机上进行强迫运动(forced treadmill running,FTR),并同时暴露在厌恶噪声中,以此来诱导大鼠出现类似 CM 的症状。研究中,他们使用了 60 只成年 Sprague Dawley 大鼠,将其分为三个实验组,分别测量大鼠在急性、延迟以及有无情境提示(contextual reminder,即厌恶噪声)情况下的行为、代谢和神经化学变化。
研究人员用到的主要关键技术方法包括:首先,对大鼠进行 FTR 训练,使其适应跑步机运动,模拟野生动物在捕获过程中的剧烈运动;其次,通过测量直肠温度、尿液肌红蛋白、血浆乳酸脱氢酶(LDH)、乳酸和肌酸激酶(CK)等生化指标,评估大鼠的代谢状态;最后,利用光暗测试(Light dark test,LDT)和社会互动测试(Social interaction test,SIT)来评估大鼠的焦虑行为。
研究结果如下:
- 对直肠温度的影响:MBC 样暴露使雄性和雌性大鼠直肠温度显著升高,表明这种模拟暴露有效引发了热应激反应。
- 对急性和延迟尿液肌红蛋白及骨骼肌代谢物的影响:雌性大鼠在 MBC 样暴露后,尿液肌红蛋白浓度急性显著增加,且高于雄性大鼠,但 14 天恢复期后该值显著降低。在乳酸、LDH 和 CK 浓度方面,暴露、性别和时间存在不同程度的相互作用。例如,雌性大鼠基线时血浆 LDH 浓度较高,但 MBC 样暴露后急性浓度降低;CK 浓度在暴露和时间上存在显著相互作用,虽然未观察到显著差异,但 MBC 样暴露的雌性大鼠急性 CK 浓度有高于假暴露组的趋势。
- 对急性和延迟行为结果的影响:在光暗测试中,雌性假暴露大鼠在亮区停留时间显著少于雄性假暴露大鼠,而 MBC 样暴露的雌性大鼠在暴露后有在亮区停留时间增加的趋势,表明其可能存在焦虑行为。在社会互动测试中,MBC 样暴露对大鼠的社会行为没有显著影响,仅时间和性别对结果有影响。
- 情境触发暴露对延迟尿液肌红蛋白和骨骼肌代谢物的影响:重新暴露于厌恶噪声(情境触发)后,雌性大鼠尿液肌红蛋白浓度显著降低,且无触发条件下的雌性大鼠尿液肌红蛋白浓度高于雄性大鼠。对于 CK,雄性大鼠在无触发条件下浓度较高,且高于触发暴露组。
- 情境触发暴露对延迟行为结果的影响:虽然没有显著的双向交互作用,但情境触发有影响大鼠社会行为的趋势,触发暴露的雌性大鼠比无触发条件下的雌性大鼠更倾向于聚集在一起。
研究结论和讨论部分表明,该研究成功建立了一种新型啮齿动物模型,用于研究 MBC 相关的病理生理和神经认知并发症。MBC 样暴露会导致大鼠出现热应激、尿液肌红蛋白增加等症状,且在性别上存在差异,雌性大鼠似乎更敏感,雄性大鼠则更具抵抗力。例如,在生化指标变化方面,雌性大鼠在 MBC 样暴露后的急性反应更为明显;在行为上,雌性大鼠在暴露后表现出更明显的焦虑倾向。此外,情境提示对雌性大鼠的代谢和行为也有显著影响。这一研究不仅增强了模型的有效性,还为深入了解 CM 相关反应提供了重要依据,为未来研究性激素在强制运动对生物行为影响中的作用指明了方向,也为野生动物 CM 的研究和防治提供了有价值的参考。不过,研究也存在一些局限性,比如需要考虑更合适的生物标志物收集时间,分析单胺类物质和皮质酮等,这些都为后续研究提供了方向。