前庭功能锻炼对运动病大鼠血浆应激相关激素水平的影响*

汤冠荣， 蒋 锐， 姜正林△， 沈华祥， 李 霞

(1南通大学航海医学研究所，江苏 南通 226001； 2徐州医药高等职业学校，江苏 徐州 221116)

前庭功能锻炼对运动病大鼠血浆应激相关激素水平的影响*

汤冠荣1,2， 蒋 锐1， 姜正林1△， 沈华祥1， 李 霞1

(1南通大学航海医学研究所，江苏 南通 226001；2徐州医药高等职业学校，江苏 徐州 221116)

目的探讨前庭功能锻炼对运动病大鼠接受旋转刺激后血浆应激相关内分泌指标的变化，进一步阐明激素与运动病的内在联系。方法旋转刺激72只雌性SD大鼠，根据大鼠条件性味觉厌恶程度判断其运动病敏感性。用放射免疫分析法测定血浆皮质酮、促肾上腺皮质激素(ACTH)、促肾上腺皮质素释放激素(CRH)和精氨酸加压素(AVP)水平，观察旋转刺激对血浆激素水平的影响。接着，进行前庭功能锻炼1个月，等大鼠对运动病产生耐受后，再观察旋转刺激对血浆激素水平的影响。结果(1)大鼠经过1个月的前庭功能锻炼后，糖精水厌饮行为完全被抑制，说明达到了习服的效果；(2)旋转刺激可引起大鼠血浆皮质酮、ACTH和AVP水平升高(P<0.05或P<0.01)，但经前庭功能锻炼后，旋转刺激对皮质酮的升高作用明显减弱；(3)不敏感组大鼠血浆皮质酮、ACTH、CRH和AVP的水平均高于敏感组，尤其是旋转刺激后的皮质酮、ACTH水平与CRH的基础水平(P<0.05或P<0.01)。并且，经过前庭功能锻炼，皮质酮、ACTH与CRH的基础水平在2组均高于前庭功能锻炼前(P<0.05或P<0.01)，AVP基础水平也有一定程度的升高。结论(1)给大鼠进行前庭功能锻炼可以达到习服的目的，抑制运动病的发生；(2)大鼠运动病敏感性的个体差异可能与血浆应激相关激素基础水平的高低相关。

大鼠； 运动病； 前庭功能锻炼； 精氨酸加压素; 皮质酮； 促肾上腺皮质激素； 促肾上腺皮质素释放激素

人乘坐交通工具，受到不适宜运动环境刺激，可诱发运动病，包括晕车、晕船、晕机、航天病、模拟器病等，影响人们的旅行和在特殊环境下的作业。目前运动病的防治药物主要是一些受体的激动剂或拮抗剂，前者如拟交感药，后者如抗胆碱药、抗组胺药等，效果肯定，但副作用也很明显[1]。此外，生姜等中草药有一定的抗运动病作用，副作用较小，值得开发利用[2-3]。前庭习服是指前庭系统受到一系列相同的刺激后，表现出前庭植物神经反应性逐渐降低，机体运动病耐力提高，运动病症状可减轻甚至消除[4-5]。前庭适应性功能锻炼无副作用，但训练周期较长，停止训练引起脱适应[4]；并且，对一种刺激适应后，对新的刺激仍然敏感[6]。因此，制定有效、合理的训练方案是目前抗运动病研究的方向之一。

国内外学者对运动刺激后内分泌改变方面的研究发现，血液中一些激素的水平与运动病敏感性个体差异存在联系，如精氨酸加压素(arginine vasopressin, AVP)、皮质醇或皮质酮、促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropic hormone, ACTH)、肾上腺素、去甲肾上腺素等[7-8]。旋转可诱发啮齿类动物如大鼠、小鼠发生条件性味觉厌恶(conditioned taste aversion, CTA；如厌饮糖精水)、异食癖(如异嗜高岭土)等症状，可以此为运动病指标研究运动病的机制、防治方法与药物[9]。本研究制作大鼠运动病模型，并进行前庭功能锻炼，检测大鼠在旋转刺激前后及前庭功能锻炼后血浆皮质酮、ACTH、促肾上腺皮质素释放激素(corticotropin-releasing hormone,CRH)和AVP水平的变化，探讨运动病发病机制与内分泌激素的联系，为采用前庭锻炼方法防治运动病提供实验依据。

材 料 和 方 法

1动物

SD雌性大鼠72只，体重220～260 g，由南通大学实验动物中心提供。

2条件性味觉厌恶检测与前庭功能锻炼

旋转刺激装置根据Crampton等[10]的报道仿制而成。实验时将大鼠无束缚地放入旋转刺激装置的有机玻璃笼内，绕水平轴以16°/s2的角加速度开始加速旋转，达到最高角速度120°/s后立即以-48°/s2的角加速度减速旋转，直至旋转停止，历时10 s，然后反方向旋转，如此反复刺激60 min。

给大鼠编号，分别置于实验动物盒内，自由饮水、摄食，适应性饲养3～4 d后让其自由饮用0.15%糖精水24 h，记录糖精水饮用量，然后给予旋转刺激60 min，再让其自由饮用0.15%糖精水24 h，观察经旋转刺激后糖精水饮用量的变化。同批大鼠休息1周，恢复正常饮水，重复实验1次，计算2次大鼠旋转刺激后糖精水饮用量减少的百分比均值，将大鼠分为敏感组和不敏感组，即糖精水饮用量减少的百分比>15%的为敏感组，<15%的为不敏感组。

随机选取36只大鼠，按运动病敏感性分成敏感与不敏感2组后，正常饮水，每隔1 d给予1次旋转刺激，每次60 min，如此持续1个月，再次进行旋转前后24 h糖精水饮用量测定，判断敏感组大鼠是否发生前庭习服，不敏感组作为对照。

3激素水平测定

对大鼠进行前庭功能锻炼前，旋转刺激组在60 min旋转刺激结束后的30 min内采血，对照组不进行旋转刺激，与旋转刺激组同时采血。前庭功能锻炼1个月后，隔日对旋转刺激组进行60 min旋转刺激，刺激结束后30 min内采血，对照组同样不进行旋转刺激，与旋转刺激组同时采血。这样可检测对照组不进行旋转刺激时的血浆激素基础水平和旋转刺激组旋转刺激后的血浆激素水平。由于激素的分泌呈周期性节律变化，因此旋转刺激及采血均选择在下午进行。采血时，大鼠以10%水合氯醛腹腔注射麻醉，打开胸腔，剪开心包，用5 mL注射器心尖部采血4～5 mL，迅速置入肝素抗凝管中混匀，置于冷冻离心机中，4 ℃、3 000 r/min离心15 min，取上清液即血浆分装于EP管中待测。各激素测定具体操作步骤按试剂盒说明书进行。

4统计学处理

数据以均数±标准误(mean±SEM)表示，旋转刺激前后糖精水饮用量的比较采用配对t检验，旋转刺激前后及前庭功能锻炼前后激素水平的比较均采用成组设计的t检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

1前庭功能锻炼对大鼠运动病的影响

表1显示，72只大鼠接受60 min旋转刺激后，糖精水饮用量明显减少(P<0.01)，前后2次实验结果一致，表明已形成CTA，即旋转刺激诱导大鼠运动病的模型复制成功。

表1大鼠条件性味觉厌恶

Table 1. Conditioned taste aversion in rats (mL.Mean±SEM.n=72)

TreatmentFirsttestRepeatedtestBeforerotation50.3±2.353.7±2.5Afterrotation40.0±1.2**44.2±1.6**

**P<0.01vsbefore rotation.

对36只运动病敏感与不敏感的大鼠同时进行前庭功能锻炼。敏感组大鼠经前庭功能锻炼，旋转刺激后糖精水饮用量与旋转前比较无显著差异(P>0.05)，见表2。这表明敏感组大鼠对运动刺激产生了适应，即获得习服。不敏感组无明显变化。

表2 前庭功能锻炼对大鼠条件性味觉厌恶的影响

**P<0.01vsbefore rotation.

2前庭功能锻炼前旋转刺激对大鼠血浆激素水平的影响

2.1皮质酮 如表3所示，无论敏感组与不敏感组大鼠，旋转刺激后的血浆皮质酮水平均较基础水平升高(P<0.01)；不敏感组的皮质酮基础水平与旋转刺激后的水平均较敏感组高，但仅旋转刺激后的差异有统计学意义(P<0.05)。

2.2ACTH 与皮质酮的变化类似，不论敏感组与不敏感组大鼠，旋转刺激后血浆ACTH水平均较基础水平升高(P<0.01)，见表3；不敏感组的ACTH基础水平与旋转刺激后的水平均较敏感组高，但也是旋转刺激后的差异有统计学意义(P<0.05)，见表3。

表3 旋转刺激对血浆皮质酮与ACTH水平的影响

**P<0.01vsbasal level;#P<0.05vssusceptible group.

2.3CRH 旋转刺激后，敏感组与不敏感组大鼠的血浆CRH水平与基础水平比较均无显著差异(P>0.05)，但不敏感组的CRH基础水平较敏感组高(P<0.05),见表4。

2.4AVP 旋转刺激后，无论敏感组与不敏感组大鼠，血浆AVP水平均较基础水平升高(P<0.05)；不敏感组的AVP基础水平与旋转刺激后的水平均高于敏感组，但无显著差异(P>0.05),见表4。

表4 旋转刺激对血浆CRH与AVP水平的影响

*P<0.05vsbasal level;#P<0.05vssusceptible group.

3前庭功能锻炼后旋转刺激对大鼠血浆激素水平的影响

3.1皮质酮 前庭功能锻炼后，在敏感组与不敏感组大鼠，旋转刺激后皮质酮水平均较基础水平有所升高，但无显著差异(P>0.05)，见表5。然而，2组大鼠的皮质酮基础水平与前庭功能锻炼前比较，均有统计学意义(P<0.05或P<0.01)，见表3、5。并且，前庭功能锻炼后，不敏感组皮质酮基础水平明显高于敏感组(P<0.05)，见表5。

3.2ACTH 前庭功能锻炼后，大鼠旋转刺激后ACTH水平在敏感组与不敏感组，均较基础水平升高，但差异无统计学意义(P>0.05)，见表5；不敏感组的ACTH基础水平与旋转刺激后的水平均高于敏感组，但差异无统计学意义(P>0.05)，见表5。然而，2组大鼠旋转刺激前的ACTH基础水平与前庭功能锻炼前比较，均有显著升高(P<0.05或P<0.01)，见表3、5。

表5 前庭功能锻炼后旋转刺激对血浆皮质酮与ACTH水平的影响

△P<0.05,△△P<0.01vsbasal level before training;#P<0.05vssusceptible group.

3.3CRH 前庭功能锻炼后，不论敏感组与不敏感组大鼠，旋转刺激后的CRH水平均较基础水平有所升高，但差异无统计学意义(P>0.05)，见表6。然而，不敏感组CRH基础水平与旋转刺激后水平均明显高于敏感组(P<0.01)，并且不敏感组的CRH基础水平高于前庭功能锻炼前(P<0.05)，见表6。

3.4AVP 前庭功能锻炼后，在敏感组与不敏感组大鼠，旋转刺激后的AVP水平均较基础水平升高，但仅敏感组旋转刺激后的改变有统计学意义(P<0.01)，且不敏感组的基础水平高于敏感组(P<0.01)，见表6。

表6 前庭功能锻炼后旋转刺激对血浆CRH与AVP水平的影响

△P<0.05vsbasal level before training;**P<0.01vsbasal level;##P<0.01vssusceptible group.

讨 论

上世纪50年代至今，许多研究证实，运动病存在着敏感性的个体差异和性别差异。同时，人们还发现运动病存在明显的种族差异，国外流行病学和遗传学研究发现，中国人和日本人发病率高，而英国人发病率低[11]，运动病还有明显的家族聚集倾向。为什么运动病存在明显的个体差异，其发生机制如何，引起了运动病研究者们的极大兴趣。除了近年来增多的有关基因水平上的差异探讨外，以往许多学者对运动病敏感性个体差异机制的研究主要是从内分泌的角度进行了探讨，如许多文献报道AVP、皮质醇、ACTH、肾上腺素、去甲肾上腺素与运动病敏感性个体差异存在联系，本研究是这些探讨的延续与补充。

本研究发现，大鼠经过1个月的前庭功能锻炼后，糖精水厌饮行为完全被抑制，说明达到了前庭习服的效果。在内分泌激素方面，旋转刺激可引起大鼠血浆皮质酮、ACTH和AVP水平升高，但经前庭功能锻炼后，旋转刺激对皮质酮的这一作用明显减弱。此外，不敏感组大鼠血浆皮质酮、ACTH、CRH和AVP的水平均高于敏感组，尤其是不敏感组大鼠旋转刺激后的皮质酮、ACTH水平与CRH的基础水平明显高于敏感组。并且，经过前庭功能锻炼，皮质酮、ACTH与CRH的基础水平在2组均高于前庭功能锻炼前，AVP基础水平也有一定程度的升高。旋转刺激使皮质酮和AVP水平升高，这和邱晓霞等[7]对大鼠的研究结果一致。前庭功能锻炼后，AVP基础水平的升高趋势与Li等[12]在大鼠的研究结果吻合。前庭功能锻炼后，机体对原有运动病诱发刺激的皮质酮升高反应减弱以前未有报道。

以上结果提示，经过前庭功能锻炼，大鼠对运动病诱发刺激产生适应，此时血浆皮质酮、ACTH、CRH和AVP的水平趋于升高，这与前庭功能锻炼前不敏感组大鼠旋转刺激前后血浆皮质酮、ACTH、CRH和AVP的水平均高于敏感组是吻合的。这些激素相对较高的血浆水平，可能有利于机体发挥应对作用，从而减轻机体对原有刺激的植物神经反应，对原有刺激的应激反应也随之减弱(如血浆皮质酮的水平不再明显升高)。本研究结果与Kohl等[13-14]关于运动病敏感性低的受试者血液ACTH水平较高及糖皮质激素受体协同剂地塞米松可抗运动病的研究结果一致，说明提高血浆某些应激相关激素的水平可能有抗运动病作用。

以往的研究认为，AVP是运动病恶心、呕吐发生的原因或诱因。本研究发现，不同敏感性大鼠在前庭功能锻炼前，旋转刺激均诱导血浆AVP水平升高，并且不敏感组大鼠血浆AVP基础水平略高于敏感组；同时，前庭功能锻炼后，大鼠已经对该旋转刺激产生习服，但AVP基础水平有所升高，旋转刺激后仍然引起AVP水平升高，并且不敏感组的水平更高。这些结果提示血浆AVP可能与运动病发病无直接关系，血浆AVP不是运动病的诱发因素，这与我们以前的研究结论一致[12]。

一般来说，当海员或舰员在海上航行时，若精神饱满、心情愉快，特别是遇到紧急情况，情绪高度紧张时，较少发生运动病。可能这时机体处于一定的应激状态，下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴活动增强，甚至交感-肾上腺髓质轴活动也增强，大脑皮质兴奋性升高，注意力也发生了转移，心理暗示作用消除，从而抑制运动病的发生。本研究中，大鼠经过前庭功能锻炼，血浆皮质酮等激素基础水平的升高可能有助于提高大脑皮质的觉醒程度，并且经过反复锻炼，心理上也获得了一定程度的适应，因此运动病受到明显抑制。此外，经过反复锻炼，前庭系统获得对该刺激的习服，感觉冲突不再存在，这种刺激不再构成对机体的应激刺激，故再接受这种刺激时，机体的应激反应减弱，从而表现出接受同样的刺激后，血液应激相关激素皮质酮或皮质醇、AVP等水平不再明显升高。

前庭功能锻炼可使人或动物获得对该前庭刺激的适应，前庭植物神经反应性逐渐降低，机体的抗运动病耐力提高，甚至不发生运动病，从而达到习服，这方面已经有不少文献报道[4-5]。实际航海或航天作业时，海员或航天员随着在船舶或飞船上停留时间的延长，数天后也同样获得适应。经常乘坐交通工具，也能获得一定程度的习服。由于前庭功能锻炼对机体没有任何毒副作用，值得推广应用。

[1] 王志斌，李真真，李 玲，等.抗运动病药物研究进展[J].世界临床药物，2010, 31(2): 111-115.

[2] 黄明方，侯建萍，盖晓波.生姜抗运动病研究进展[J].中华航海医学与高气压医学杂志，2006, 13(3): 192-194.

[3] 郭建生，陈士伟.运动病中医辩治初探[J].江西中医药，2010, 41(9): 19-20.

[4] 黄 炜，季思菊.习服训练治疗运动病57例疗效观察[J].中国疗养医学，2009, 18(4): 412-413.

[5] 黄 炜，季思菊.17例儿童运动病易感者习服训练的效果分析[J].中国疗养医学，2007, 16(10):630-631.

[6] Kant GJ, Eggleston T, Landman-Roberts L, et al. Habituation to repeated stress is stressor specific [J]. Pharmacol Biochem Behav, 1985, 22(4): 631-634.

[7] 邱晓霞，姜正林，周维鎔.大鼠运动病敏感性与血浆皮质醇和促肾上腺皮质激素含量的关系[J].中华航海医学与高气压医学杂志，2005, 12(1): 22-25.

[8] 李 霞，姜正林，王国华，等.大鼠运动病敏感性性别差异与血浆和垂体中AVP水平及垂体V1b受体表达水平的关系[J].中国应用生理学杂志，2007, 23(1): 35-40.

[9] 姜正林，沈洪妹，杨 凯，等.大鼠运动病模型-条件性厌食症的建立[J].中华航海医学杂志，2000, 7(2): 97-100.

[10] Crampton GH, Lucot JB. A stimulator for laboratory studies of motion sickness in cats [J]. Aviat Space Environ Med, 1985, 56(5): 462-465.

[11] Klosterhalfen S, Pan F, Kellermann S, et al. Gender and race as determinants of nausea induced by circular vection [J]. Gend Med, 2006, 3(3): 236-242.

[12] Li X, Jiang ZL, Wang GH, et al. Plasma vasopressin, an etiologic factor of motion sickness in rat and human? [J]. Neuroendocrinology, 2005, 81(6): 351-359.

[13] Kohl RL. Endocrine correlates of susceptibility to motion sickness [J]. Aviat Space Environ Med, 1985, 56(12): 1158-1165.

[14] Kohl RL. Dexamethasone mimicks the antimotion sickness effects of amphetamine and scopolamine [J]. Acta Astronaut, 1986, 13(9): 565-571.

Influenceofvestibulartrainingonplasmalevelsofstress-relatedhormonesinratswithmotionsickness

TANG Guan-rong1,2, JIANG Rui1, JIANG Zheng-lin1, SHEN Hua-xiang1, LI Xia1

(1InstituteofNauticalMedicine,NantongUniversity,Nantong226001,China;2XuzhouHigherVocationalSchoolofMedicineandPharmacy,Xuzhou221116,China.E-mail:jiangzl@ntu.edu.cn)

AIM: To investigate the relationship between motion sickness and the plasma levels of stress-related hormones in the rats before and after vestibular training.METHODSConditioned taste aversion (CTA) was induced in 72 female SD rats after rotatory stimulation. The magnitude of CTA was measured to reflect the susceptibility of rats to motion sickness. The plasma levels of corticosterone, adrenocorticotrophic hormone (ACTH), corticotropin-releasing hormone (CRH) and arginine vasopressin (AVP) were analyzed by radioimmunoassay. Hormone levels were determined before and after rotatory stimulation, and after 1 month of vestibular training when the rats obtained habituation to this rotation.RESULTSCTA to 0.15% saccharin solution in rats after the rotatory stimulation was completely inhibited after vestibular training, suggesting that a habituation of the rats to motion sickness was obtained. The rotatory stimulation induced an elevation in the plasma levels of corticosterone, ACTH and AVP, and this response of corticosterone to rotation was greatly reduced after vestibular training. The plasma levels of all 4 hormones in the rats insusceptible to motion sickness were higher than those in susceptible group, especially the plasma levels of corticosterone and ACTH after rotation, and the basal level of CRH. In addition, after vestibular training, the basal plasma levels of corticosterone, ACTH and CRH in both groups were higher than those before training, and a slight elevation was also observed in the basal level of AVP.CONCLUSIONVestibular training may induce a habituation to rotatory stimulation in rats, thus inhibiting the development of motion sickness. The difference of the susceptibility of rats to motion sickness may negatively relate to the basal plasma levels of stress-related hormones.

Rats; Motion sickness; Vestibular training; Arginine vasopressin; Corticosterone; Adrenocorticotrophic hormone; Corticotropin-releasing hormone

R852.33

A

10.3969/j.issn.1000- 4718.2013.06.019

1000- 4718(2013)06- 1065- 05

2012- 06- 20

2013- 04- 17

国家自然科学基金资助项目(No.81071614/H2101);南通大学自然科学研究专项基金资助项目(No.09ZJ005)

△通讯作者 Tel: 0513-85051847； E-mail: jiangzl@ntu.edu.cn