（动物学专业论文）乙醇、乙醛对动物依赖行为及心肌电生理特性影响的研究.pdf

摘要 人类有着较长时间的酿酒饮酒历史，但长期、大量摄入酒精的行 为也给酗酒者带来了一系列的安全和健康问题。关于饮酒对人或动物 行为、生理特性的影响，以往的研究多集中于关注乙醇的作用，但乙 醇体内代谢的中间产物乙醛在酒依赖中的作用研究依不太清楚。本研 究从心肌细胞电生理学和动物依赖行为两个方面比较乙醇、乙醛的作 用差异。 我们测定了急性乙醇、乙醛浸润对蟾蜍心肌细胞电生理特性的影 响，结果表明，乙醇可缩短心室肌细胞动作电位的时程( a p d 9 0 ) ，提 高静息电位( r p ) ；对动作电位峰值( a p a ) ，动作电位o 期去极化速 度( v m a x ) 影响不显著。而在乙醛作用下，a p d 9 0 延长，a p a 、v m a x 降低，低浓度乙醛影响下r p 的绝对值增大，而当浓度增后其绝对值 减小。 通过条件位置偏好( c p p ) 和条件味觉偏好( c t p ) 实验研究小 鼠较长时间摄取乙醇、乙醛后其偏好性行为的改变。经乙醇预处理， 训练8 次后，小鼠表现出对乙醇的条件位置偏好，而经乙醛预处理和 训练的小鼠则对乙醛无明显条件偏好行为；当用乙醇、乙醛混合训练 乙醇依赖性小鼠时，其位置偏好行为减弱；乙醇预处理的小鼠味觉偏 好乙醇，而当乙醇中加入少量乙醛时，其味觉偏好现象则显著减弱。 乙醛训练后的小鼠不表现对乙醇的味觉偏好，但选择摄入乙醛或乙 醇、乙醛混合溶液的量有所增加。 乙醇、乙醛对离体心肌标本电生理特性的急性影响和动物行为的 影响有一定的相似性，又各有其特点。乙醛的急性影响效应浓度较乙 醇低，在小鼠酒依赖行为中，乙醛也可能存在一定促进作用。 关键词：乙醇，乙醛，心肌细胞，电生理学，酒依赖 a b s t r a c t t h e r ei sal o n g h i s t o r y o fa l c o h o l d r i n k i n gi nc h i n a ，h o w e v e r , f r e q u e n ta n dh e a v ya l c o h o ld r i n k i n gc a u s es a f e t ya n dh e a l t hp r o b l e m s t h ee f f e c t so fd r i n k i n go na n i m a lb e h a v i o ro rp h y s i o l o g i c a lf u n c t i o nh a v e l a r g e l yb e e nf o c u s e do na l c o h o l ，b u tw ek n o wt h a ta c e t a l d e h y d ei st h e f i r s ti n t e r m e d i a t ep r o d u c ti nt h ep r o c e s so fa l c o h o lm e t a b o l i s ma n di t s e f f e c to na n i m a la l c o h o l d e p e n d e n c ei s s t i l ln o tc l e a rc u r r e n t l y t h e p r e s e n ts t u d ya i m e dt oc o m p a r et h ed i f f e r e n te f f e c t s o fa l c o h o la n d a c e t a l d e h y d eo nb o t he l e c t r o p h y s i o l o g i c a lf u n c t i o no fm y o c y t e sa n d a n i m a ld e p e n d e n c eb e h a v i o r t h ee l e c t r o p h y s i o l o g i c a lf u n c t i o no fi s o l a t e dt o a d sv e n t r i c u l a r m y o c y t e sw a sm e a s u r e da f t e rt r e a t e dw i t ha l c o h o lo ra c e t a l d e h y d e t h e r e s u l ts h o w e dt h a te t h a n o lr e d u c e dt h ea c t i o np o t e n t i a ld u r a t i o n ( a p d 9 0 ) a n dt h ea b s o l u t ev a l u eo fr e s t i n gp o t e n t i a l ( r p ) ，b u tn oo b v i o u se f f e c t so n t h ea m p l i t u d eo fa c t i o np o t e n t i a l ( a p a ) o rs l o p eo fp h a s e0 d e p o l a r i z a t i o n ( v m a x ) o nt h eo t h e rh a n d ，a c e t a l d e h y d ei n c r e a s e dt h ea p d 9 0 ，r e d u c e d t h ema n dv m a x t h ea b s o l u t ev a l u eo fr pb e c a m el a r g e ra tal o w e r c o n c e n t r a t i o no fa c e t a l d e h y d e ，b u tt h e nr e d u c e dw i t hh i g h e ra c e t y d e h y d e c o n d i t i o n e d p l a c ep r e f e r e n c e ( c p p ) a n d c o n d i t i o n e dt a s t e p r e f e r e n c e ( c r p ) o fm o u s ew e r ec o n d u c t e dt os t u d yt h ee f f e c t so fa l c o h o l i i i a n da c e t a l d e h y d eo nd e p e n d e n c eb e h a v i o r t h em i c es h o w e ds i g n i f i c a n t c p pt oe t h a n o lw h i l et r a i n i n gw i t he t h a n o lf o r8t i m e sa f t e rp r e - t r e a t m e n t w i t he t h a n o l ，b u tn os i g n i f i c a n tc p pe f f e c to na c e t a l d e h y d ew a so b s e r v e d w h i l et r a i n e dw i t he t h a n o la n da c e t a l d e h y d e ，t h ec p pe f f e c tt oe t h a n o l d e c r e a s e d m i c ea l s os h o w e dt h ec t pt oe t h a n o la f t e rd r i n k i n ge t h a n o l ， b u tt h ec t pt oe t h a n o ld e c r e a s e dw h i l ea d d i n ga c e t a l d e h y d e m i c e s h o w e dn oc t pt oe t h a n o la f t e rt r e a t e dw i t ha c e t a l d e h y d e ，b u tt h e d r i n k i n gt ot h ea d m i x t u r eo fe t h a n o la n da c e t a l d e h y d ei n c r e a s e d t h e r e s u l t ss h o w e dt h a t a c e t a l d e h y d e h a d i m p o r t a n t r o l e si na l c o h o l d e p e n d e n c eb e h a v i o ri nm i c e t h o u g ht h ee f f e c to fa l c o h o lo ne l e c t r o p h y s i o l o g i c a lf u n c t i o na n d a n i m a lb e h a v i o rw a ss i m i l a rt oa c e t a l d e h y d e ，t h e r ew e r es o m ed i f f e r e n c e s a c e t a l d e h y d ep l a y e di t s r o l e sa tal o w e rc o n c e n t r a t i o n ，a n da l s oh a da p o s i t i v ee f f e c to na l c o h o ld e p e n d e n c ei nm i c e k e yw o r d s ：a l c o h o l ，a c e t a l d e h y d e ，m y o c y t e s ，e l e c t r o p h y s i o l o g y ， a l c o h o ld e p e n d e n c e i v 附件：学位论文原创性声明与版权使用授权书 湖南师范大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作槲：掷乙 “年月歹日 湖南师范大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属湖南师范大学。 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南师范大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可v j , 采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口。 作槲：袁拢哺言翥，等专善百 导师签名：秒暖日期：册【月r 日 u 一 乙醇、乙醛对动物依赖行为及心肌电生理特性影响的研究 第一章引言 人类有着悠久的酿酒、饮酒历史，至今已有4 0 0 0 多年。在我国 原始社会末期的龙山文化遗址中就出土了大量的陶制酒器，酿酒在商 代就己成为奴隶主的一种风气。世界上其它国家酿酒的历史以古埃及 的啤酒为最早，约始于公元前1 2 0 0 年，后一直在欧洲流传。随着 社会的发展和知识的积淀，人类对酒的各种特性和作用，以及饮酒对 人体影响的认识开始深入。一方面，饮酒促进血液循环，提高大脑兴 奋性，甚至有提高免疫力的功能；另一方面，长期、过量饮酒又会增 加了中枢神经系统、心脑血管患病的几率。如何合理利用酒对人类有 利的作用，避免其对人类造成伤害，成为人们关注的课题。 酒的主要效应成分是乙醇( e t h a n 0 1 ) ，是一种极性小分子物质， 能与水互溶，同时也具有较好的脂溶性，具有较高的膜透性，在体内 的扩散能力很强；其第一步代谢产物乙醛( a c e t a l d e h y d e ) ，由乙醇 在体内被氧化产生，常温下也是无色有刺激性气味的液体，密度小于 水，能与水、乙醇互溶，也具很好的脂溶性，其在人体内的膜透性和 扩散能力也与乙醇相似。人一次性较大量饮酒后，这两种物质在人体 内浓度急剧升高，改变膜透性和细胞组织工作方式，影响人体的各种 生理活动；而当人体组织长期性暴露在低浓度乙醇、乙醛下时，又可 n n z 3 1 起类似慢性酒精中毒的表现。慢性酒精中毒有弥漫性大脑损害， 累及大脑皮层和白质局部脑血流( r c b f ) 和葡萄糖利用率降低，可能引 发大脑皮层细胞萎缩、缺失，甚至神经细胞轴突和树突减少等损害乜1 ， 改变大脑的功能。 1 硕+ 学何论文 由于酒的种类越来越多，产量越来越大，使用越来越广泛，人们 对其作用也越来越重视，研究也不断的深入。 1 1 饮酒对人体健康的影响 李时珍在本草纲目一书中指出“适量饮酒可消冷积寒气，燥 湿痰、开郁结、止水泻。酒可以利小便，坚大便，沈赤目肿痛”。现代 医学证明，少量饮酒可加速血液循环，消除疲劳，酒和药的结合还有增 强药效的作用n 3 。 根据饮酒量的不同可将健康人群分为非饮酒者( 每月饮酒不足 l l 克) ，适度饮酒者( 根据个体差异饮酒量可有不同) 和重度饮酒者( 每 周饮酒4 0 0 克以上) 。饮酒对人体的作用是比较复杂的，不同的饮酒 量、饮酒方式、酒的种类，甚至个体对酒的敏感性差异都影响酒精对 人体作用的结果1 。大量饮酒有害己成共识，但“少量饮酒 却多认 为是有益的。在养生中有句格言：“动为纲、素经常、酒少量、莫愁 肠 。尽管如此，就养生而言人们对饮酒所持的态度还有一种坚定的 “戒酒说”，认为凡是饮酒就一定有害n 1 。 1 1 1 饮酒的益处 流行病学调查结果表明：适度饮酒者的死亡率均低于非饮酒者和 重度饮酒者，这与适度饮酒对人体的保健防病作用有关1 。适度饮酒 可促进血液循环，可提高大脑兴奋性，降低工作高度紧张时的焦虑情 绪；增强免疫力，防止某些传染性疾病，避免肥胖症的发生等等。 乙醇、乙醛对动物依赖行为及心肌电生理特性影响的研究 少量酒精也能兴奋神经系统，有助于消除疲劳，提高工作效率： 适量酒精还能刺激味觉，引起消化液分泌的增加，有增强食欲之效果。 大量的科学研究证实，根据个人不同的耐受程度，采取适度的饮酒量， 科学的饮酒方式，饮酒能够保健防病，益受延年：相反，过量饮酒则 会对人体造成严重损害。 关于宏观安全限量，目前认为每千克体重的人每天可饮酒1 克， 一个6 0 千克体重的人每天可饮6 0 克，即6 0 度的酒1 0 0 克陌1 。但已 有许多学者对此提出异议，认为这个限量还嫌太宽。w h o 药物滥用项 目主任汉斯厄布兰德医生说：“不存在不影响健康的饮洒最低限度 ， “少量饮酒有益健康是缺乏严格科学根据的，很大程度上是为了牟利 而蛊惑人心、酒精是仅次于烟草的第二号杀手。它引起的死亡比所有 非法法药物引起的死亡加起来还多1 。这提示科研人员的观点可 能因为与企业之间存在经济关系而具有不利于公共福利的倾向。 1 1 2 饮酒的危害 随着我国经济的发展和人们生活水平的提高，酒在社会交往及日 常生活中的作用己增添了不少新的内容，由于长期大量饮酒而导致的 躯体损害和精神障碍也随之增多。 临床研究表明：长期、过量饮酒对中枢神经系统、心脑血管、消 化系统、周围神经末梢都有严重损伤，导致心衰、中毒性脑病、肝病( 包 括酒精肝、脂肪肝、肝硬化) 、微量营养素缺乏口1 及多发性神经炎及 种种癌症阳3 病患等。而精神损害的种类则有急性醉酒、病理性醉酒、 硕十学位论文 酒依赖、酒中毒性幻觉症等阳1 。 乙醇作为中枢神经系统的抑制剂，它最重要的药理作用是抑制大 脑皮质的高级活动。大量时还可抑制皮层下的较低级的中枢。长期饮 酒白于造成维生素缺乏或酒精的直接毒性作用还可引起神经系统广 泛损害包括周围神经系统n0 | 。乙醇对中枢神经系统的作用机理与麻药 相似。乙醇的兴奋效应并非真正的兴奋，实际上是大脑抑制功能减弱 的结果。过量饮者丧失自制能力，同时其辨别力、记忆力、集中力及 理解力亦减弱或消失，视力也常出现障碍。饮酒后可抑制血管运动中 枢，皮肤血管扩张而使大量的热量损失，更增加冻死的危险性。大量饮 酒( 超过3 8 0 m l ) 可蓄积而造成中毒，重者陷入昏迷状态，甚至死亡1 。 酒精的代谢中产物乙醛可刺激皮肤和粘膜，长期低浓度接触，可 引起类似慢性酒精中毒的表现n 引。慢性酒精中毒有弥漫性大脑损害， 累及大脑皮层和白质局部脑血流( r c b f ) 和葡萄糖利用率降低，大脑皮 层细胞萎缩、缺失，神经细胞轴突和树突减少等损害，抑制大脑的功 能。 1 2 人体中酒精的吸收、分布和代谢 乙醇水溶性极强，极易为消化道吸收。饮酒，特别是烈性酒，一般 通过口腔、食管、胃、肠粘膜等吸收到体内的各种组织器官中，并于 5 m i n 即可出现于血液中，待到3 0 6 0 m i n 时，血液中的酒精浓度就可达 到最高点。研究表明，胃内可吸收2 0 的酒，十二指肠则吸收8 0 。一 次饮用的酒6 0 于- d , 时内吸收，- d , 时可全部吸收n 驯。酒精在人体 乙醇、乙醛对动物依赖行为及心肌电生理特性影响的研究 内氧化和排泄速度缓慢，所以积聚在血液和各组织中。酒精吸收后主 要分布于含水量较多的器官和组织( 脑组织中的酒精浓度是血液酒精 浓度的1 0 倍) ，骨和脂肪因含水量少，乙醇分布亦极少阳1 。 进入体内的酒精，其中2 0 没有氧化分解而直接经。肾从尿中排出 或经肺从呼吸道呼出或经皮肤汗腺随蒸发排除。而8 0 的酒精，则通 过肝脏转化逐步分解成c 0 2 和h 2 0 。这种分解转化都要在机体内各种 酶的作用下进行，大体过程如下： z 醇脱氡醯 c h 3 c h 2 0 h 乙醛脱氢酶 n a d + n a d h + h + n a d +n a d h4 - h + c h 3 c h o c h 3 c o o h 三兰譬堡! c o ：+ h ：o + 。册 图卜1 乙醇的代谢途径 这样转化的时间大约2 - 4 小时，其解酒的速度取决于各种酶的活 性和数量，一般酶的活性和数量越大，其解酒的速度越快。反之，则 解酒速度就慢，导致酒精和分解产物乙醛( a c e t a l d e h y d e ) 大量积存在 血液中而不能及时转化，尤其是乙醛会造成机体各系统功能的损害。 肝脏是酒精代谢最主要的器官，占总代谢量8 0 - 9 0 的酒精在肝 脏代谢，其余在肾脏、肌肉及其他组织器官中代谢。不同的人肝酶水 平不一样，导致酒精消除速率因人而异，长期饮酒者肝酶活性增高，具 有较高的酒精消除率。近年的研究表明，乙醇脱氢酶( a d h ) 和乙醛脱氢 酶( a l d h ) 都有多型性，亚洲人与欧洲人相比，缺失a l d h 者较多，因而 更易于醉酒喊9 l 。 在肝细胞的不同亚结构中，存在着氧化乙醇的不同酶系，其重要 s 硕十学位论文 氧化途径有三： 1 、a d h 途径：在肝细胞胞液及线粒体中，有醇脱氢酶( a d h ) 及醛 脱氢酶( a l d h ) ，可分别催化乙醇氧化为乙醛，乙醛再氧化为乙酸( 图 1 - 1 ) 。在线粒体内，部份乙酸在辅酶a 参与下可被激活为乙酰辅酶a ， 再进入三梭循环彻底氧化成c 0 2 和h 2 0 ，并释放出少量能量。少量乙 醇，一般对健康无害，而且，由于乙醇对消化系统、心血管系统及神 经系统的轻微刺激可促进消化液分泌、增进食欲，加速血液循环、兴 奋神经，并具有舒适感。此途径所产生的能量营养学上称之为“空白 热量”。 钒m o f _ 芦鼍一- 啪。t 1 t o _ 7 掣 一午g o o h l l o a 硒+ 玛。丁岫s o o a t 图1 - 2a d h 途径 2 、m e o s 途径：乙醇摄入较多时，肝细胞滑面内质网的微粒体氧 化酶系( m e o s ) 启动，在分子氧存在下，氧化乙醇成乙醛，并产生水 及n a d p + ( 图卜2 ) 。 矾啦o i l + q 竺鼍唑缸- + 玛o ： 图1 - 3m e o s 途径 3 、c a t 途径：存在于肝细胞内过氧化物酶体中的过氧化氢酶( c a t ) 也可催化乙醇和h 2 0 2 反应生成乙醛和水( 图卜3 ) 。 c 1 t 4 ，c b o h + b 伤c a 一1 一，( = | c 幻+ 2 h , t l 图卜4c a t 途径 从上述三条氧化途径可知，乙醇主要被氧化生成乙醛。乙醇氧化 为乙醛的过程可以依是否需要乙醇脱氢酶而分为两个独立的代谢系 乙醇、乙西 ；对动物依赖行为及心肌电生理特性影响的研究 统：a d h 氧化系统和非a d h 乙醇氧化系统。a d h 氧化途径在a d h 的 作用下进行；非a d h 乙醇氧化途径不需要a d h 参与。当血液中酒精 浓度不高时，主要是a d h 系统起作用；当酒精浓度过高时两者共同 发挥作用。非a d h 乙醇氧化途径包括3 个氧化系统：微粒体乙醇 氧化系统e m e o s ；过氧化氢氧化酶系统 c a t ；( 如前面所介绍) 以 及膜结合离子转送系统( 由细胞膜上的钠钾a t p 酶使a t p 水平增 高，促进线粒体呼吸加快，通过a t p 系统促进乙醇代谢) 3 。 乙醛在体内进一步的分解产物为乙酸。乙醛氧化成乙酸的反应主 要在线粒体内进行，酒精的代谢速度决定于呼吸链再氧化n a d h 的速 率，依靠此途径，乙醇被代谢成乙醛后，再经a l d h 作用使其氧化成 乙酸。乙酸通过参与柠檬酸循环，生成a t p 、水、二氧化碳等终产物； 较少部分通过柠檬酸循环生成脂肪、蛋白质等被人体利用。 1 3 乙醇及乙醛对神经系统影响的相关研究进展 早期的研究发现酒精是脂溶性物质，能进入几乎所有神经细胞 膜，并改变膜脂质的包衣，从而引起膜流动性的增加，并认为这主要是 酒精作用的基础n 利。但这种观点无法解释酒精对神经细胞作用的选择 性。因此，现在观点认为：膜流动性增加并不是酒精生物学作用的主 要机制，而是由于酒精引起神经细胞膜脂质分子包衣的改变，影响了 一些特异性膜蛋白质的功能，其中最易受影响的膜蛋白是受体一离子 通道复合体n5 1 ，电生理学的研究证实了上述观点：如乙醇戒断时伴有 腹侧被盖核、伏核d a 神经活性的降低，主要表现为神经元白发放电 硕十学位论文 频率动作电位和峰电位数值降低，绝对不应期、相对不应期延长，提 示酒精对d a 神经元的抑制并非是通过改变膜的流动性，而是延长了 不应期，由此推测酒精改变的是离子通道的活性n 引。f r e u n d 等证实， 长期酒滥用( 其标准为纯酒精超过8 0 克天，时间超过1 0 年) 可使额 叶的m 型胆碱受体明显减少；他们还证实，壳核处胆碱受体也减少， 而苯二氮草受体却未受损n6 | 。组织学研究发现，额叶并无萎缩的表现。 提示乙醇不仅具有区域选择性，而且具有受体选择性。关于乙醇( 及 乙醛) 对神经系统的影响，下面将分别从神经干与神经细胞，酶和蛋 白，神经递质和受体等方面分别阐述。 1 3 1 对神经与神经细胞的影响 动物神经细胞保持正常活性状态有较高的生理环境要求，乙醇、 乙醛的存在导致了细胞膜透性n0 l ，酶活性等条件的改变n7 l ，使神经细 胞动作阈刺激刺激强度( 图1 一i ) ，电位峰值( 图卜2 ) ，不应期( 图 卜3 ) 等功能变化m 1 。 图卜5乙醇、乙醛对神经干刺激阈值的影响 乙醇、乙醉对动物依赖行为及心肌电生理特性影响的研究 图卜6 乙醇、乙醛对神经干复合动作电位峰值影响的差异比较 a 刺激时间间隔为2 5m sb 刺激时间间隔为2 0m s c 刺激时间间隔为1 5m sd 刺激时间间隔为1 0m s 图卜7 ，乙醇、乙醛对神经干刺激不应期的影响。固定时间间隔条件下，药物浓 度一相对峰值关系图。横轴为药物浓度值，浓度单位为m ，纵轴为神经干相对峰 值；_ 标记曲线为乙醇，标记曲线为乙醛。 9 硕十学位论文 对这些变化的解释集中在关于乙醇对神经细胞生理活性影响的 研究。 过量乙醇可使自由基生成增加，清除剂消耗增多。机体正常代谢 产生少量自由基( r9 ，而乙醇极易与r 反应。乙氧基自由基( c 2 h 5 0 ) ， 还可与羟自由基( o h ) 作用，形成羟乙基自由基( c h 3 c h o h ) 。这些 自由基均可诱发脂质过氧化反应，引起生物膜性损伤，导致细胞结构 及功能的破坏，此外，急性大量饮酒可使粗面内质网膜所结合的多聚 核蛋白体解聚，而使蛋白质生物合成受抑n 9 l 。 生物膜的基本结构为脂质双层，膜上蛋白质的种类和数目关系到 其功能。乙醇可作用于膜蛋白而影响膜功能。有研究表明，慢性酒精 中毒可增加神经元和星形细胞上分子量为1 1 6 6 3 、6 0 、11 6 、6 4 k d a 蛋白的磷酸化，但神经元上d - 9 5 、d - 6 3 蛋白，星形细胞上d 一7 8 、d 一5 4 蛋白磷酸化减少眨0 1 。乙醇还可使大脑皮质膜蛋白总量减低。膜蛋白可 分为乙醇敏感蛋白和乙醇非敏感蛋白，乙醇中毒可使敏感膜蛋白含量 减少甚至消失，这可能是乙醇导致膜流动性改变或膜破坏的原因乜。 乙醇可直接影响神经细胞和神经胶质细胞而产生毒作用。i b a n e z 等 用核测定法测定短期酒精染毒大鼠内嗅皮质各层神经元，发现内嗅皮 质i i 、i i i 、v 、层神经元核区域均减小，其中v 、层神经元减小 尤甚，认为此可能引起记忆或其它识知功能的下降，在皮质颗粒细胞 培养中，加入酒精可致神经细胞死亡，其程度与接触酒精的时间和剂 量有关1 。长期乙醇染毒可触发或抑制脑细胞凋亡，其作用环节，可在 凋亡基因的转录、翻译，还可影响凋亡基因蛋白产物的修饰乜2 1 。慢性 乙醇、乙醛对动物依赖行为及心肌电生理特性影响的研究 酒精中毒还可引起白质和旧皮质的体积重量比减小，导致脑功能损 坏。此外，乙醇可使颞叶和额叶神经胶质细胞减少乜3 j 。 神经胶质细胞是中枢神经系统的主要细胞器之一，占全脑细胞 5 0 以上，是脑的主要组成部分乜制。己知星形胶质细胞可调节神经元 代谢的离子环境，结合神经递质，分泌神经营养因子，参与损伤修复， 对神经元结构起支持隔离作用，并可引导神经元的定向迁移促使神经 系统建立完整的功能联系乜5 j 。由于胶质细胞膜上存在多种离子通道和 受体结合位点，因此，胶质细胞功能正常是膜结构稳定的基础。屈卫 东等研究发现，酒精、乙醛对星形胶质细胞膜脂质的荧光偏振度、流 动度有明显影响心3 | 。随剂量递增，荧光偏振度显著下降，呈显著负相 关关系：流动度( l f u ) 显著升高，呈显著正相关关系。酒精、乙醛对细 胞膜脂质流动性的改变可能是酒精和乙醛均属亲脂性溶剂，有较高的 脂水分配系数，通过影响膜脂合成或降解过程引起膜组分，特别是膜 脂质和磷脂的改变瞳引，影响两种细胞膜脂质的流动性。另一方面进入 膜脂中的酒精、乙醛诱导膜有序结构紊乱或膜蛋白和膜脂相互作用引 起膜结合蛋白空间构象改变和脂质双分子层的改变，从而导致星形胶 质细胞膜脂质流动性增大眩3 j 。 屈卫东等的另一项研究结果表明乙醇、乙醛均可明显抑制星形胶 质细胞增殖，乙醛的抑制作用强度明显高于乙醇乜引。从体外实验这一 侧面，进一步说明，乙醇在体内所致脑组织结构和功能改变很可能是 乙醇及其代谢产物乙醛毒性效应抑制了星形胶质细胞增殖致使细胞 大量死亡，从而影响神经细胞定向迁移过程，导致神经元分化成熟受 硕十学位论文 到抑制晗引，致使与之相关的神经元功能异常，阻止轴突延伸和神经元 回路形成，进而导致语言、学习记忆能力下降瞳9 1 。 1 3 2 对酶和g 蛋白的影响 关于乙醇对酶影响的阐述，由于n a + k + - a t p 酶在细胞电生理过程 中的特殊作用，以及血小板单胺氧化酶( m a o ) 与酒依赖检测的相关 性，特选择对这两者做重点的介绍。 n a + k + - a t p 酶在神经细胞中是一种膜结合的酶蛋白，其作用在于 维持细胞内外n a + 、k + 浓度。有研究表明，人脑匀浆接触0 5 浓度乙醇 时，n a + k + 一a t p 酶活性无影响，而在5 浓度时，酶活性明显受抑。而另 一种m 9 2 * _ p n p p a s e ( m 9 2 + 泵) 活性在两种浓度下均增强。但鼠脑匀浆分 别接触o 5 、5 浓度乙醇时，其n a + 、k + - a t p 酶均被抑制，m 9 2 + - p n p p a s e 活性则无改变口0 | 。 大量研究一致报道长期大量饮酒使血小板m a o 在酒依赖患者体 内活性降低。血小板m a o 易测定，又与脑m a o 特征相同，因此许多学 者更倾向于将m a o 活性看作是酒依赖的状态标志口。 g 蛋白是受体和效应器之间的偶联蛋白，在细胞膜的信号转导中 起着重要的作用。有报道表明，酒精中毒者颞叶细胞膜g s ( g 蛋白的一 种) 的水平下降。乙醇可提高g t p ( 鸟苷三磷酸) 与膜上g s 和g i oq ( 也 是g 蛋白的一种) 的光亲和力，但在酒精中毒者，g t p 与g s 和g i oq 光 亲和力增加的程度下降b 引。 乙醇、乙醛对神经细胞、活性酶和g 蛋白功能的影响，是其对动 乙醇、乙醉对动物依赖行为及心肌电生理特性影响的研究 物依赖性行为的，及用药或戒断药物后其行为变化影响的神经学基 础。 1 3 3 乙醇、乙醛的动物依赖性行为进展 药物依赖体现为动物对特定药物的主观需求和戒断反应。长期过 量饮酒，也会产生酒依赖和戒断综合症，患者无法摆脱酒的纠缠，对 酒形成心理和躯体依赖，称为酒依赖1 | 。基于乙醇、乙醛对中枢神 经系统的影响，其对动物行为的影响主要体现在长期摄入乙醇动物的 药物依赖性行为的产生和断药给药后其行为的变化。 酒精摄入后，通过一系列途径进入中枢神经系统。也有研究证明 乙醇吸收后，其代谢产生的乙醛也能通过各种途径对神经中枢产生影 响。动物的乙醇依赖性行为可能是由乙醇及其代谢物乙醛共同作用造 成的n 1 | 。乙醇、乙醛进入中枢的途径很多，通过直接渗透穿过脑血屏 障进入在脑内，脑内的乙醇也能通过醇脱氢酶、过氧化氢酶等代谢途 径生成乙醛( 图1 - 8 ) o ( 血液内)( 脑内) 乙醇 醇脱氢酶( 脑微脉管系统) 。7 醛 乙醇 过氧化氢酶( 脑内) 。7 醛 乙醇 其他途径 7 - 醛 乙醇 直接渗透 。7 醴 图1 - 8 乙醇在脑内的代谢过程 腹腔内注射乙醇也能引起脑内乙醛浓度的升高n 引。一些研究证 硕十学位论文 明，醇脱氢酶( a d h ) 和细胞色素p - 4 5 0 2 e 1 参与到脑内的乙醇代谢， 乙醇通过脑微脉管系统酶脱氢代谢产生乙醛，透过血脑屏障进入脑 内。这也是脑内乙醛的一个来源n 9 j 。其余大约脑内5 0 的乙醛是通 过脑内过氧化氢酶将乙醇氧化而来的乜引。不过还有一些是未知途径积 累的。 乙醇作为中枢神经系统的抑制剂，它最重要的药理作用是抑制大 脑皮质的高级活动。大量时还可抑制皮层下的较低级的中枢。乙醇对 中枢神经系统的作用机理与麻药相似。乙醇的兴奋效应并非真正的兴 奋，实际上是大脑抑制功能减弱的结果。过量饮者丧失自制能力，同时 其辨别力、记忆力、集中力及理解力亦减弱或消失，视力也常出现障 碍。饮酒后可抑制血管运动中枢，皮肤血管扩张而使大量的热量损失， 更增加冻死的危险性。大量饮酒可麻痹延脑中枢而导致循环虚脱。大 量饮酒( 超过3 8 0 m l ) 可蓄积而造成中毒，重者陷入昏迷状态，甚至死 亡。 乙醛对人的毒作用主要是刺激皮肤和粘膜，长期低浓度接触，可 引起类似慢性酒精中毒的表现。慢性酒精中毒有弥漫性大脑损害，累 及大脑皮层和白质局部脑血流( r c b f ) 和葡萄糖利用率降低，大脑皮层 细胞萎缩、缺失，神经细胞轴突和树突减少等损害n 1 ，抑制大脑的功 能。 长期过量饮酒，会产生酒依赖和戒断综合症。酒精通过兴奋内源 性阿片受体；对多巴胺受体的兴奋作用，兴奋“愉快中枢”；酒精直 接作用于5 一羟色胺3 受体，影响优核多巴胺释放；使中枢神经系统 乙醇、乙醛对动物依赖行为及心肌电生理特性影响的研究 中主要抑制神经递质y 一氨基丁酸减少等中枢神经递质变化，以及乙 醇产生的乙醛与儿茶酚胺相缩合，形成与吗啡生物碱相似的四氢异喹 啉。从而使患者无法摆脱酒的纠缠，对酒形成心理和躯体依赖，形成 酒依赖。我国酒依赖的患病率约为3 7 3 ，酒依赖者一旦停止饮用或 骤然减量就可出现一系列的中枢神经系统抑制为主的酒精依赖性戒 断综合症。 神经学研究证明，酗酒同其他的药物滥用一样，在老鼠中能产生 很大程度的行为变化。乙醇能产生的行为冲动引，行动敏感化凹3 ， 自言自语症聃1 ，条件性位置偏好( c p p ) ，条件性位置厌恶( c p a ) 口驯 尽管乙醇是人类中最滥用的一种药物，不过乙醇的奖赏效应一直 都有争议。许多研究证明乙醇在不同的老鼠品系中能自我供给口3 l 。相 对而言，位置条件性研究显示在未经过选择的幼鼠中，乙醇会产生位 置厌恶性b4 j 。然而，经过长期慢性乙醇处理的小鼠，会显示出位置偏 好性心8 | 。同时不同品系的小鼠遗传决定了对乙醇的偏好强弱1 。因此 根据不同的因素，例如乙醇的剂量，乙醇的代谢途径，遗传特性和过 去饮酒经验，乙醇能既能产生正性的偏好性和能产生厌恶性。 乙醇给机体带来一系列的药物性和行为性影响，如增强，厌恶，镇 痛，失忆和刺激效应而乙醛，作为乙醇的一种初级代谢产物，一直被 认为与这些影响有关乙醛也被假定认为至少在啮齿动物中会产生奖 赏效应然而，乙醛和乙醇的作用是一个非常具有争议的话题，有的 科学家认为乙醛对与乙醇产生的效应无关，而有的科学家却认为乙醛 与乙醇产生的所有重要效应都相关。 硕十学位论文 最近几年，乙醛作为乙醇的第一代谢产物，它的正性加强作用和 厌恶效应收到很多关注。长期依赖，乙醛就被当作一种高效的厌恶剂。 一些研究挑战传统的关于乙醛厌恶性的假设，证明乙醛也有正性的偏 好特性。通过位置条件训练，当脑室内注射乙醛后和腹腔内注射乙醛， 甚至达到了毒性的浓度，引起了乙醛的位置偏好性。然而，一些研究 仍然报道乙醛引起厌恶行为。在人类中，饮酒后导致血液中的乙醛浓 度升高可能避免了酗酒乜4 | 。 也有说乙醇所产生的这些行为效应是通过乙醇的代谢物乙醛调 节的啪1 。通过神经药理学的数据，将乙醇代谢分为两种不同的方法研 究，一种是直接研究得出证据说明用乙醛处理产生的行为效应同乙醇 产生的效应相同。乙醛通过自我给要药进入脑室系统和后腹侧被盖区 域引，说明乙醛有强化偏好效应。为了之支持这个原理，实验证明乙 醛通过脑内注射法后能产生位置偏好性乜引除此之外，集中处理乙醛 能产生行为活动和可能作为酒精产生的自言自语行为的调节因子啪1 。 另一种方法，以前的研究报道在脑内，乙醛能通过过氧化氢酶一h 2 0 2 系统产生。为了阐明这种可能性，证明了通过降低或激活脑内过氧化 氢酶的活性来调节中枢神经系统乙醇的代谢能调节乙醇所引起的效 应。 1 4 乙醇及乙醛对心脏影响的相关研究进展 心脑血管疾病是在世界范围内死亡人数中所占比例最高的疾病。 近年来随着心血管系统疾病发病率的逐渐增高，研究饮酒对心血管系 乙醇、乙醛对动物依赖行为及心肌电生理特性影响的研究 统的影响已越来越受到人们的关注。研究表明，在乙醇摄入量与心血 管发病率之间存在一种“u 型关系。有关乙醇与冠心病、中风等心 血管疾病的研究几乎一致肯定了轻、中度饮酒对心血管功能以及降低 心血管疾病发病率都有益。这可能与( 1 ) 提高血中高密度脂蛋白胆固 醇的含量；( 2 ) 增加纤溶的活性：( 3 ) 降低血小板聚集性：( 4 ) 增加胰岛 素敏感性等间接的心血管保护s j l $ i j 有关n 1 。因此，饮酒是一把“双刃 剑”，正确认识饮酒的利弊，从整体、细胞、分子多个层次更为深入的 研究乙醇及其代谢产物对心脏的作用，必将为人类的健康带来更多的 益处。饮酒对心血管系统的作用包括对心脏本身和循环系统的作用， 此处着重于对心脏的作用的阐述。 过量饮酒对心肌的损害作用主要与其对血压、自主神经活动性以 及心肌的直接不良作用有关。关于乙醇对心脏的自主性神经活动的影 响主要是指乙醇导致的心律失常。长期饮酒已被证实是人类心律失常 的病因之一，而且电生理学研究证实，在大量饮酒者中急性摄入乙醇 可促进快速型心律失常的发生，尤其是特发性房颤。 目前研究得最多的是乙醇对心肌的直接作用。乙醇可直接或间接 作用于心肌细胞，改变心肌细胞膜的通透性，导致细胞内钾、磷、镁的 丢失、钙内环境平衡的破坏、低镁血症h 1 。乙醇还可阻碍心肌细胞的 氧化磷酸化、蛋白质的合成和脂肪酸的氧化，破坏细胞n a + 一k + 一a t p 酶， 减弱心肌收缩性等啪1 。此处主要包括乙醇( 及乙醛) 对心脏收缩功能、 心肌细胞动作电位、心肌细胞膜电流等方面影响的阐述。 硕+ 学位论文 1 4 1 对心肌收缩功能的影响 乙醇对心肌细胞收缩力的影响乙醇是心脏抑制剂，有明显的急性 负性肌力作用( 减弱收缩力) 3 7 , 3 8 , 3 9 。现有的报道表明，乙醇、乙醛均 能改变心脏活动频率和力度( 表卜1 ，2 ) 。 表1 - 1 心脏经各浓度乙醇处理后相对活性的变化( 工士s d , n = 1 0 ) 表卜2 心脏经各浓度乙醛处理后相对活性的变化( xs d ，n = 1 0 ) 注：各浓度组数据与0i i l m 浓度组进行t 检验，“幸 表示p 4 0 0 ) ，0 9 氯化钠注射液( 安徽双鹤制药 公司) ，糖精，水。 无水乙醇与生理盐水配置浓度为o 8 的乙醇溶液。 无水乙醇、生理盐水、o 0 2 糖精配置1 0 的乙醇溶液。 4 0 乙醛与生理盐水配置浓度为0 4 乙醛溶液。 4 0 乙醛、生理盐水、0 0 2 糖精配置1 的乙醛溶液。 2 1 3 条件性位置偏爱实验( c p p ) 条件性位置偏爱实验( c o n d i t i o n e dp l a c ep r e f e r e n c e ，c p p ) 是 1 9 7 9 年建立并逐渐完善的一种非操作式行为药理学实验方法口0 1 。方 法简单，近年来应用广泛。 原理：对于能引起行为效应的刺激来说，根据受试者表现出接近 或远离反应而将其分为奖赏性刺激与惩罚性刺激两种。根据巴甫洛夫 的条件反射学说，如果把奖赏刺激与某个特定的非奖赏性中性刺激 ( 例如某特定环境) 反复相联系之后，后者便可获得奖赏特性，即这 一特定环境便可以诱发最初与非条件性奖赏联系在一起的那种非条 件性行为效应。这一现象称为“反应性强化 ( r e s p o n d e n t 硕十学位论文 r e i n f o r c e m e n t ) 。条件性位置偏爱试验便是建立在这一理论基础上的 判定物质奖赏效应的新方法。 小鼠预处理方法臼1 | ：用含有1 0 乙醇或1 乙醛的自来水作为小 鼠( n = 6 ) 的饮用水源，用可以由小鼠自由采食的饮水瓶给水，培养 7 天以形成依赖性小鼠模型。 给药方法：常用腹腔注射法。对小鼠采用手持法进行注射，即用 左手小指和环指将鼠尾夹住，迅速用其他三指抓住鼠耳及颈部皮肤， 使其腹部朝上，右手将注射针头刺人下腹部腹白线稍外侧处，注射针 与皮肤面呈4 5 。夹角，当针尖通过腹肌后抵抗消失时，保持针头不动， 轻轻注入药物。腹腔注射应防止把针头刺人肠、肝、膀胱等内脏器官， 因此针头刺人后应轻轻回抽，如无肠内容物、尿液或血液被抽出，表 明针头未刺入内脏。 训练方法口：黑白箱训练。将小白鼠分组，每组6 只。将其随机 分为乙醇组、乙醛组。和阴性对照组。第1 - - 4 天以注射法形成依赖 模型，每天注射两次，上午将受试药物注射给予小白鼠后，将其放置 于白箱，并封闭两箱通道，1 5 m i n 后将小白鼠取出。同天间隔约9 h 注射给予小白鼠生理盐水，并将其放入黑箱中，时间相同。第5 天对 小白鼠进行测试。在不给药的条件下将小白鼠放入黑箱，并使两箱间 的通道处于开放状态，观察小白鼠于1 5 m i n 内在两箱中分别停留多长 时间。停留时间长的一侧被视为偏爱侧，停留时间短的一侧为非偏爱 侧。对结果的统计可与进行条件训练之前预实验的结果进行自身对 照，也可以与设置的对照组进行比较。在使用小鼠避暗仪即黑白箱式 乙醇、乙醉对动物依赖行为及心肌i 乜生理特性影响的研究 偏爱装置时，由于小白鼠生性喜爱暗环境，自然在黑箱中时间长，所 以实验设计将白箱为伴药侧，经过训练后，测试时若小白鼠在白箱中 的时间明显长于黑箱中的时间，则其偏爱效应更可靠。第6 9 天研 究乙醛对乙醇依赖性小白鼠的作用，以注射乙醛的方法对已形成乙醇 依赖性的小白鼠进行训练。第1 0 天进行测试。 检测方法1 ：利用小鼠避暗仪检测小鼠位置偏好性。使小鼠避暗 仪黑白箱间的通道打开，将小自鼠放入黑箱，打开仪器使其开始计时， 用秒表记录下小白鼠在黑白箱中分别停留的时间，1 5 m i n 后停止检测。 记录其在白箱内停留的时间，与未经处理的小鼠在白箱中停留时间进 行比较，研究其位置偏好性的变化。 2 1 4 条件味觉偏好实验( c o n d itio n e dt a s t ep r e f e r e n c e ，c t p ) 条件味觉偏爱实验( c o n d i t i o n e dp l a c ep r e f e r e n c e ，c p p ) 是以 含有不同受试药物的食物或饮水提供给动物自由选择摄取，在实验设 定的时间内检测动物选择摄取含某种受试药物的食物或饮水的量，以 判断相对于可选药物，动物对受选药物的偏好程度口1 i 。 小鼠的预处理方法与位置偏好中预处理方法相同。预处理后，直 接通过在小鼠的饮水中添加一定浓度的乙醇或乙醛，盛在小鼠能自由 摄取的饮水瓶中，在实验设定时间内检测小鼠选择含某种药物饮水的 比例，研究