醋甲唑胺干预尾悬吊大鼠眼压及FVEP的变化

赵 军 赵宏伟 宫玉波 顾 潼 石 琳 宋飞龙

进入太空后,地球吸引力所形成的重力作用消失,环境呈微重力状态。 这种状态对航天员的生理状态会产生显著的影响。 航天医学证实,在微重力状态下,血液会在人体内重新分配,头面部及眼部的血液增加,这种供血状态的持续会导致一系列视觉异常的症状和体征,统称为微重力神经眼科综合征(spaceflight associated neuro-ocular syndrome,SANS)[1]。在SANS 中,眼压的变化是最早被发现和报道的[2]。作为重要的生理指标之一,眼压对眼内结构正常生理功能的维持意义重大。 近年来研究发现,跨筛板压力差可能是视神经损伤的重要危险因素[3,4]。 本研究采用尾悬吊模拟微重力大鼠模型,通过口服醋甲唑胺干预眼压,并通过对视觉诱发电位(flash visual evoked potential,FVEP)的观察,了解上述眼压变化是否能对视功能造成影响。

材料与方法

1.实验动物：选取SPF 级SD 大鼠[购自斯贝福(北京) 生物技术有限公司,实验动物许可证号：SCXK(京)2016-002]32 只,6 周龄,体质量为200 ～240g,雌雄不限。 实验方案经中国人民解放军战略支援部队特色医学中心动物实验伦理委员会批准,实验过程符合国家科学技术部颁布的《实验动物管理条例》。

2.药物：使用醋甲唑胺(商品名：尼目克司,中国杭州澳医保灵药业有限公司生产, 国药准字：H20003010)制备灌胃溶液。 按每100g 大鼠体质量给予醋甲唑胺1.0125mg 计算,灌胃溶液浓度为1.0125mg/100ml。 灌胃量(ml) = 体质量×1.0125mg/100ml。

3.模拟微重力环境大鼠模型建立：本研究采用尾悬吊法建立大鼠失重模型。 微重力环境对人体最主要的影响是体液,尤其是血液的头向分布增加。 通过大量的实验研究观察,-30°尾悬吊大鼠所形成的血液分布状态是动物模型中最为接近微重力条件下血液头向分布特点的动物模型[5,6]。 大鼠单笼饲养,尾部悬吊,使后肢悬空,保持头低位,并使身体纵轴与水平线呈-30°夹角,前肢着地可自由活动,自由进食、饮水。

4.实验分组： 32 只大鼠按随机数字表法分为4组：单纯悬吊组大鼠(n= 8)持续保持悬吊状态14天;水灌胃对照组大鼠(n= 8)除悬吊外,每日给予0.9%NaCl 溶液灌胃1 次;单倍药物组大鼠(n=8)除悬吊外,每日给予醋甲唑胺0.9% NaCl 溶液灌胃1次;双倍药物组大鼠(n=8)除悬吊外,每日给予醋甲唑胺0.9%NaCl 溶液灌胃2 次。

5.大鼠眼压测量方法：大鼠采用10% 水合氯醛腹腔注射麻醉,麻醉成功后眼压测量采用ICare 回弹式眼压计(芬兰爱科公司)。 大鼠俯卧状态,充分暴露角膜,测量过程中保持探针方向与角膜缘平面垂直。 测量6 次后,取平均值。

6.视觉诱发电位测量方法：大鼠采用10% 水合氯醛腹腔注射麻醉,麻醉成功后将针形记录电极穿刺于大鼠尾根部(地电极)、两耳后缘连线的中点骨膜表面(记录电极)及鼻部(参考电极)。 使用重庆国特医疗视觉电生理检查系统,采用闪光视觉诱发电位模式,每只眼睛测量3 次。 结果取稳定的NPN 波形,N1谷底至P1峰值为N1-P1的振幅,起始至P1顶峰的时间为P1潜伏期。

7.统计学方法：应用SPSS 20.0 统计学软件对数据进行统计分析。 眼压数据结果以均数± 标准差(±s)表示,根据数据特点,采用单因素、多因素及重复测量的方差分析,样本均数间的多重比较采用LSD方法,以P＜0.05 为差异有统计学意义。

结 果

1.眼压的变化：双倍药物组在受试后第1 天即出现明显的眼压下降,并持续于较低水平(P＜0.001),其中在受试后3、7、14 天,双倍药物组眼压下降与其他组比较,差异有统计学意义(P分别为0.014、0.002、0.027)。 其余各组眼压均无显著变化(P＞0.05)。 单倍药物组及水灌胃对照组出现眼压波动,但差异无统计学意义(P分别为0.469、0.425),详见表1。

表1 各组大鼠眼压变化(mmHg,±s)

表1 各组大鼠眼压变化(mmHg,±s)

组别受试前受试后1 天受试后3 天受试后7 天受试后14 天单纯悬吊组7.25 ±1.677.88 ±1.367.88 ±1.368.00 ±1.077.13 ±1.36水灌胃对照组8.00 ±0.827.50 ±0.586.50 ±0.586.75 ±0.987.75 ±2.22单倍药物组7.29 ±1.386.86 ±1.867.57 ±2.518.14 ±2.977.14 ±2.12双倍药物组7.80 ±0.846.00 ±0.715.20 ±0.453.80 ±0.844.40 ±1.14

2.FVEP-P1波变化：双倍药物组P1波波幅波动的差异有统计学意义(P=0.042)。 其中在受试后第1 天,出现P1波波幅的上升,在受试后3 天(P=0.015)和7 天(P=0.024)上升达到峰值,与其他组比较,差异有统计学意义。 其余各组P1波波幅均无显著的变化,详见表2。 各组P1波潜伏期在受试前后均无显著的变化(P＞0.05)。

表2 各组大鼠FVEP-P1 波幅变化(μV,±s)

表2 各组大鼠FVEP-P1 波幅变化(μV,±s)

组别受试前受试后1 天受试后3 天受试后7 天受试后14 天单纯悬吊组7.65 ±2.425.53 ±4.903.71 ±2.644.39 ±2.505.40 ±3.36水灌胃对照组6.07 ±1.566.80 ±4.227.59 ±5.358.38 ±3.607.41 ±2.20单倍药物组7.05 ±4.269.64 ±4.6412.20 ±8.689.96 ±7.298.74 ±5.42双倍药物组5.59 ±2.988.46 ±3.5312.39 ±7.4612.84 ±7.828.43 ±5.77

讨 论

近年来,跨筛板压力差概念出现在SANS 相关研究中。 由于眼球和中枢神经系统的解剖特点,在视盘处形成了跨筛板的接触。 在微重力状态下,眼内压和颅内压均会发生波动,由此造成跨筛板压力差的变化,从而对视神经造成影响[7～9]。

Zhao 等[10]对不同跨筛板压力差的大鼠进行了观察,发现在不同压力差下,视网膜及视神经的功能发生了明显的变化。 Eklund 等[11]通过对不同体位的跨筛板压力差的观察发现不同角度的体位,跨筛板压力差差异显著。 Marshall-Goebel 等[12]研究显示,在不同角度头低位模拟微重力状态下,眼内压是持续升高的,但颅内压只在-18°时才开始发生变化,这使得跨筛板的压力差比在正常状态下发生明显改变,而这种压力差会导致视神经的损害。 Nelson 等[13]在观察了各种不同形式模拟微重力的结论数据后认为,眼内压和颅内压的变化是在微重力即时发生的,而颅内压和眼内压的压差对眼部的结构和功能会产生影响。 在微重力短期内,跨筛板压力差所产生的影响是可以忽略不计的,但长期的跨筛板压力差是否对视网膜及视神经产生影响,则需要进一步的观察[14]。

长期处于微重力环境下,视神经会发生形态学的变化。 Wahlin 等[15]采用磁共振方法观察国际空间站返回的航天员的视神经形态学变化。 发现在航天员返回后,视神经的长度较之前增长,主要表现为视乳头的前移。 Rohr 等[16]在航天员在轨飞行半年返回后研究发现,航天员返回恢复期内视神经的弯曲度变小,视神经截面积增加,而视神经鞘的截面积变小。因神经鞘的截面积取决于颅内压,因此也验证了颅内压的变化。 视神经形态学的变化意味着视神经可能有伴随的功能学的改变。

VEP 能敏感地反映视神经的功能。 Zhao 等[17]研究发现,大鼠在尾悬吊12 周后,视觉诱发电位的P100波潜伏期延长,波幅下降。 赵军等[18,19]进行的人体卧床实验中发现,在-6°条件下,在受试后第2 天及第5 天,高空间频率下的VEP-P100波幅有明显的下降,而在中低空间频率下无明显改变。

本研究通过探讨醋甲唑胺干预眼压后发现,尾悬吊大鼠在给予足够剂量的醋甲唑胺后眼压有所下降。与之对应的组别研究发现,VEP-P1波的波幅有显著的升高后逐步下降到正常,结果提示,醋甲唑胺干预眼压后,眼压的波动对视神经功能有明显的影响,结果验证了跨筛板压力的变化可能对视神经功能具有明显的影响。

随着在轨飞行时间的延长,航天员面临着生理功能受损的风险,研究结果提示应关注跨筛板压力差的变化对航天员视神经功能的影响,注重做好相关的医疗保障工作。