光照对小鼠活动节律及生长的影响.pdf

西郑医学 2 0 0 8 年 3月 第2 0 卷第2 期Me dJ We s t C h i n a ， Ma r c h2 0 0 8 ， V o l . 2 0 ， N o . 2 光照对小鼠活动节律及生长的影响 朱小云， 江 舟， 王正荣. ， 刘延友， 段志青， 赵京卉， 林 丽， 张 宇， 要然 ( 卫生部时间生物学重点实验室 四川大学华西基础医学与法医学院， 四川成都6 10o 4 1) 【 摘要】 目的探讨光照周期变化对小民活动节律及生长的影响。方法利用不同光暗周期( L D S /5、 L D 10八0. L D 1 2 / 1 2 、 L D 1 4 / 1 4 、 L D 1 6 / 1 6 ) 对小民施加影响， 现察小友活动性变化， 并检刹其生长速度和血装皮质翻水平。结果各 组小民活动性周期与光暗循环周期一致， L D S /5、 L D 1 6 / 1 6 组的生长速度快于其余三组， L D S / 5 、 L D 1 6 / 1 6 血策皮质翻水 乎高于L D 1 2 / 1 2 组。 结论小成的活动可以很好的适应环境变化， 但超过其近日节律可调范围( 2 0 28 h)的光暗循环条 件可影响其生长， 很可能使其处于应激状态。 【 关键词】 光暗循环; 近日 节律; 生长速度; 血桨皮质朋 E 中图分类号】 Q s l l . 3 ， R 3 1 8 . 0 4【 文献标识码】 A【 文t编号】 1 6 7 2 一 3 5 1 1 ( 2 0 0 8 ) 0 2 一 0 2 2 9 一 0 2 E f f e c t o f d a r k 一 l i g h t c y c l e s o na c t i v i t yr h y t h ma n dg r o w t hi n 】 】 1 】 Ce Z H UX i a o 一 y u n ， J I A N GZ h o u ， WA N GZ o n g 一 r o n g ， 以时 ( B i ，edical 肠91: ， ， 9众户 口 八 二 t ， 环 几 招Chi 二 a入 介 d ic a l C 州 t ，of s ic h ua二 价毖 谓 豆 勺， 场 亡 二 gdu6 1 0 0 4 1 ， Chi 二 a ) A bst r a c t 】 o b j ec t i v e TO s t u d yt h ee f f e c t o f d a r k 一 l i g h t c y c l e so nt h ea c t i v i t yr h y t h ma n dg r o w t hi nm i c e . Me t h ods U n d e r t h e c o n d i t i o n o f d i f f e r e n t d a r k 一 l i g h t c y c l e s o f L D S / 5 ， L D l o / 1 0 ， L D 1 2 / 1 2 ， L D 1 4 八4 a n d L D 1 6 / 1 6 ， t h e a c t i v i t yv a r ia n c e so f m i c ew a so b s e r v e da n dt h e i r g r o w t hv e l o c i t ya n dp l a s m acor t i c o s t e r o n el e v e l sw e r em e a s u r e d . R e s u l t s T h eb i o l o g ic a l r h y t h m so f 1 o c o m o t o r a c t i v i t yi nt h e s em i c ew e r es y nch r o n i ze dw i t ht h er e l a t i v el i g h t 一 d a r k c y c l e s . T h e c o r t i c o s t e r o n e l e v e l a n d g r o w t h v e l oci t y i n L D 5 / s a n d L D 1 6 / l 6 c i r c l e s w e r e h ig h e r t h a n t h o s e i nL D l 0 八0 ， L D 1 2 八Za n dL D 1 4 八4o n e s .Con c l u s i o nT h ea c t i v i t yo f m i c ec a na c com m o d a t e， a r i a t io no fe n v i r o n m e n tw e l l ， h o w e v e r ， t h e i r g r o w t h c o u l d b e i n f l u e n c e d b y t h e d a r k 一 l ig h t c y c l e s ， w h i c h i s b e y o n d t h e a d j u s t a b 1 e r a n g e o f c i r c a d i a n a n d m a y b e m a k e s t h e mi na s t r i n g e n t s t a t e . K e y w o r d s D a r k 一 l i g h t c y c l e ，C i r c a d i a n ， G r o w t h v e l o c i t y ; C o r t i c o s t e r o n e 从简单的单细胞生物到复杂的哺乳动物体内均存 在着近似2 4 h为周期的生物节律， 我们称之为近日 节 律l， 2 。 近日 节律在授时因 子作用下对机体的多项生理 和病理活动进行调节， 如血液、 循环系统以及肿瘤等。 据报道， 某些内分泌活动也呈现出近似近日 节律相的 节律性波动， 如褪黑素、 生长激素等s. 们 . 而光线除了作 为最重要的授时因子发生作用， 也能直接影响生物体 的各种生理、 生化反应， 如睡眠s3。我们研究不同的光 照变化对小鼠外周节律的影响， 以及这些情况下小鼠 生长速度的改变。 1 方法 1 . 1 实验动物昆明小鼠， 体重1 0 1 2 9 ， 由四川大 学华西实验动物中心提供。 1 . 2 动物分组3 0 只小鼠随机分为5 组， 每组6 苍金项目: 国家自然科学基金( N o .3 0 5 7 0 9 0 2 ， N O . 3 0 4 7 0 6 8 4 ) 通讯作者: 王正荣， E 一 皿1 1 : w a o g z h e n g r o n g 1 2 6 . c o m 只， 分别置于光暗周期为L D S / 5 、 L D l o / 1 0 、 L D 1 2 / 1 2 、 L D 1 4 / 1 4 、 L D 1 6 / 1 6 的相同带有转轮和数据自动记录 系统的鼠笼饲养箱中.控制环境温度( 24士2 ) ， 隔 离光线和外界噪音， 自由进食、 进水， 饲养三周。另 1 2 0只相同批次小鼠随机分为3 组， 每组40 只。 各组 光暗循环分别为: L DS / 5 、 L D1 2 / 1 2 和L D1 6 / 1 6 。 自 由进水进食， 控制环境温度( 24士2 )， 隔离外界 噪音和光线， 饲养箱与前述相同， 饲养三周。 1 . 3 小鼠活动性检测利用带有转轮和数据自动记 录系统的鼠笼和与记录系统相连接的数据分析系统， 每3 分钟1 次连续检测记录小鼠活动性。 1 . 4 小鼠 生长速度检测 分别于不同时间点， 在红光 环境下检测各组小鼠体重。 1 . 5 小鼠皮质酮水平检测L D S /5、 L D 1 2 / 1 2 、 L D 1 6 /16 组于实验结束时， 按时间点分批摘除眼球取 血， 放射免疫法测定血浆皮质酮水平。 1 . 6 统计学方法 采用S P S Sl o . o T i m e s s e r i e s 分 万方数据 西部医学 2 0 0 8 年3月 第2 0 卷第2 期Me dJ We s t C h i n a ， Ma r c h2 0 0 8 ， V o l . 2 0 ， N o . 2 析小鼠活动性周期。方差分析小鼠激素水平和生长速 度。以a =0 . o 5 为检验水准。 2 结果 2 . 1 小鼠活动性周期与光暗周期保持一致在光暗 循环周期 L D S / 5 、 L D l o / 1 0 、 L D 1 2 / 1 2 、 L D 1 4 / 1 4和 L D 1 6 / 1 6 状态下， 小鼠活动性周期分别为1 0 h 、 Z o h 、 2 4 h 、 2 8h 和3 2 h ， 与预设光暗周期相符。 2 . 2 不同光暗周期对小鼠生长速度的影响五组中 L D S/5 组生长速度最快、 L D 1 6 / 1 6 次之， 后三组依次 为1 ， 0 1 4 / 1 4 、 L o l o / 1 0 、 L D 1 2 八2 组， 统计分析有差别 ( 尸 0 . 05) ， 其余任意两组比较均不同( q为 7 . 29一15. 00， 均 尸0 . 0 5 ) ， 其余任意两时点比较均 不同匆为6 . 8 6 2 1 . 5 2 ， 均P 0 . 0 1 ) 。 和 32h 组， 这说明， 光线也可以影响小鼠的生长; 在血 浆皮质酮水平检测中， 10h和32 h 组也高于24 h组， 说明光线也能有效的影响血浆皮质酮的分泌。肾上腺 皮质激素对包括生长发育在内的多方面功能有调节作 用， 对大鼠的研究中 ， 发现， 肾上腺皮质激素可以促进 幼鼠的发育和生长。近日 钟系统本身存在一个可调节 范围， 超过此范围， 机体内源性节律将无法调节至与外 界环境同步的状态10 ， 使机体内环境发生紊乱。 本研 究的两项结果均显示: 近日节律范围外的光暗循环对 小鼠产生了相对更强的刺激， 更大的影响了小鼠的生 理功能。 考虑到皮质酮在应激反应中的重要作用， 可以 推测 10 h和32h 光暗周期超出小鼠近日节律可调节 的范围， 诱发机体的应激反应。 本实验中， 小鼠活动性周期与光暗周期同步， 但未 知其内源性节律是否同时改变， 与小鼠的生长以及血 浆皮质酮的分泌是否有关联。 另外， 光线直接作用还是 通过节律的改变影响小鼠的生长和血浆皮质酮分泌， 或是两者皆有， 等等一系列问题还有待进一步研究。 【 参考文献】 衰 1 小暇血浆皮质酮水平 T a b l e1 T 七 .1 . v . 1 . ot t b el， l ”mac o rtl c ost e r o 此 c o u c e . t r a t l o ” I nml 沈 Gr o u P L DS / 5 8 : 0 0h1 4 : 0 0h2 0 : 0 0h2 : 0 0h L D 1 2 / 1 2 L D1 6 / 1 6 2 5 7 ， 0 士2 3 . 32 5 4 . 4 士2 7 . 52 5 7 . 6 士3 3 . 22 4 4 . 7 士2 7 . 1 1 3 9 . 0 士1 7 . 41 9 8 . 3 士1 4 . 13 0 5 。 8 士4 1 . 81 9 2 . 2 士1 2 . 4 2 4 9 . 8 士2 7 . 72 4 3 . 6 士1 4 . 32 4 8 。 7 士3 9 . 7 2 4 2 . 5 士2 0 . 3 注: 调整 己二0 . 0 12 7 3 讨论 在自然环境调节下， 生物体的活动性总是与环境 变化相同步， 两者间形成固定的联系。 其原理就是生物 钟系统获得环境的节律性变动信息， 并据此调整自己 的振荡节律， 发出指令调节动物活动性周期。实验表 明 7 ， 光线能 作为授时因 子影响 小鼠 生 物节律和活动 性。本实验中， 小鼠活动性周期与预设光暗周期一致。 研究表明8j， 不同的光暗循环可以影响大鼠的生 长速度、 摄食等. 本研究中， 周期处于近日 节律范围内 ( 2 0 2 8 h ) 的2 0 、 2 4 和2 8 h组小鼠生长速度低于1 0 1 0 刘延友， 王正荣. 生物节律系统的研究进展J . 西部医学， 2007， 1 9 ( 2 ) : 1 6 1 一 1 6 2 . 江舟， 刘延友， 郭莉， 等. 不同周期光暗循环对小鼠生长的影 响口 . 西部医学， 2 0 0 5 ， 1 7 ( 2 ) : 9 7 一 9 8 · C s e r n u :V ， M e ， : B .B io r h y t h m 。 。 n dp i n e a l g l a n d J .N e u r o E n d ocr i nol L e t t ，2 0 0 3 ， 2 4 ( 6 ) : 4 0 4 一 1 1 . WA N G Z h e ng一 r o n g ，C H E N S h a n 一 g u a n g ，J IZ h i 一 h o n g ，et al. R e s e a r c h P r o g r e s s i n C h r o n o b i o l o g y J . S p a o Me d Me d i1 E n g i n ， 2 0 0 6 . 1 9 ( 4 ) : 3 0 9 一 3 1 2 . B u 玉j : R M， v a nEde n C G ， G o n c h a r u kV D ， eta l . T h e b i o l o g i c a l c l ockt u n e s t h e o r g a n s o f t h ebod y . t i m i n gb yh o r m o n e s a n dt h e a u t o n o m ic ner v o u 。 。 y s t e m J . JE n d ocr i n o l ， 2 0 0 3 ， 1 7 7 ( 1 ) : 1 7 - 2 6 . Ma u r oA， Zor d a nC， R o s a t o bE， ttal.P h o t i c e n t r a i n m e n t o f t h e c i r c a d ia n c l ock : fr o mDro s o p h i l atom a m m a l s J .Cel l Dev e l o p B i o l . 2 0 0 1 ，1 21 3 1 7 一 3 2 8 . o is h i K ，S h io t aM， Sak a m oK， tta l .F e e d i n gi sn o t am o r e p o t e n tZei t g e b e rt hant he l i g h t 一 d a r k。 y c l ei nDro s o p h i l a J . N e u r or e P o r t ， 2 0 0 4 ， 1 5 ( 4 ) : 7 3 9 一 4 3 . V i l a p l a na J ， Ma d r id J A， 弘nch e z 一 V 6 叫 u e 名 J ， 以al. I n f l u e nce o f 讲r i o dl e n g t ho f l i g h t / d a r kc y c l e s o nt h eb 记yw e i g h t a nd f 侧 记 i n t a k e o f y o u n gr a t s D . P h y s i o l Beh a v ， 1 9 9 5 ， 5 5 : ， 一 1 3 . Wi n maie r E P .G l u c o s eh o m e o s t a s i s a n dh y 卯t h a l a m i c 一 p i t u it a r y - a d r e n oco r t i c a l a x i， d u r i n g d e v e l o p men t n rat s . A mJ P h y ， 1 0 1 ， 1 9 9 0 ， 2 5 9 ( SP t l ) : E 6 O I 一 6 1 3 . R e d l i nU .N e u r a l bas i s a nd b io l o g ic a l f u nct io no f m a s k i n gb y IJ工月J ，工，曰 rL脚.L 一IJ，esJ ，口4 r.LleeJ l ig h ti nm a mm a l : : s u p p r e s s io no lm e la t o n i na n d l oco m o t o r a c t i v i t y J . C h ronob io l l n t ， 2 0 0 1 ， 1 1 8 : 7 3 7 一 7 5 8 . ( 收稿 日期: 2 0 0 7 一 0 子1 8 ; 修回日期: 2 0 0 7 一 1 2 一 1 0 . 编辑:陈彬) 万方数据