珍珠梅花揮發(fā)物對小鼠曠場行為及學習記憶能力的影響機制
Ø 摘要
為了探討珍珠梅花揮發(fā)物對環(huán)境的影響,該文采用動態(tài)頂空吸附法和熱脫附22氣質聯(lián)用技術,分析了近自然狀態(tài)下珍珠梅花的揮發(fā)物種類和相對含量;采用不同濃度珍珠梅鮮花對小鼠進行處理,分析了珍珠梅花揮發(fā)物對小鼠曠場行為及學習記憶能力的影響.結果表明:珍珠梅鮮花的揮發(fā)物對小鼠探索性、興奮性、運動性有抑制作用;低濃度揮發(fā)物對小鼠的學習記憶能力無明顯影響,高濃度揮發(fā)物抑制小鼠的學習記憶能力. 珍珠梅鮮花的揮發(fā)物中,含氮化合物含量高,如**胺、1 ,122二甲基脲、煙堿醛等,這些物質可能是對小鼠的曠場行為及學習記憶能力產(chǎn)生影響的主要原因.
Ø 關鍵詞
珍珠梅,揮發(fā)物,小鼠,曠場行為,學習記憶能力
城市綠化是城市生態(tài)環(huán)境建設中的重要組成部分,綠色植物在正常的生長過程中不斷地向周圍環(huán)境釋放揮發(fā)性物質. 植物揮發(fā)性物質中的某些萜烯類物質,在空氣中以極低的濃度存在,增強了空氣的清新感,對人的身心具有良好的調節(jié)作用,使人感到舒緩和安逸,有助于消除疲勞,重新恢復飽滿的精神狀態(tài). 然而某些揮發(fā)物則對人體健康不利. 例如苯及苯系物,輕度中毒時,可感到頭暈、**、眩暈,神志恍惚,步伐不穩(wěn);有時會引起嗜睡,手足麻木,視力模糊;也可能引起消化系統(tǒng)反應,如惡心、嘔吐等;也可能明顯刺激呼吸道和眼結膜等. 隨著植物揮發(fā)性物質分析手段的不斷改進,植物揮發(fā)性物質對人體 健 康 的 影 響 越 來 越 多 的 受 到 人 們 的 重視.珍珠梅(Sorbaria kirilowii Maxim.)是北京各公園、綠地、庭院常見的觀賞灌木,具有較特殊的揮發(fā)性成分. 為進一步了解這些揮發(fā)性有機物在空氣中的存在形式、種類、濃度以及對城市綠化建設質量的影響,本文針對珍珠梅鮮花揮發(fā)性物質進行了分析測定及小鼠生測試驗,分析珍珠梅鮮花的揮發(fā)性物質對小鼠學習記憶能力和曠場行為的影響,為改善城市綠化植物的合理配置,建設既美觀又對人類健康有利的自然環(huán)境提供理論依據(jù).
1. 材料與方法
1.1.1 動物實驗材料
ICR 小白鼠,5 周齡,雄性,由北京大學醫(yī)學部實驗動物部提供.
1.1.2 植物實驗材料
珍珠梅鮮花采自北京林業(yè)大學校園內.
1.1.3 處理方法
被測小鼠分為對照、處理1、處理2共3個組,每組10只,分別放入3個測試箱(60 cm×30 cm×30cm) , 將珍珠梅花采下插入水瓶,放入箱內,花重量分別為0、7、37 g ,每天早晨取出舊花,放入等量新鮮的花,連續(xù)處理6 d.每天8 :00觀測小鼠行為指標.
1.1.4 實驗儀器
MORRIS水迷宮，型號XR-XM101:采用黑色橡膠板制成(80cm×40 cm×40 cm) ,水深30 cm ,水溫30℃. 本裝置共設3個盲端,終點有臺階,小鼠可通過臺階上岸躲避溺水威脅.曠場分析箱:自制,去頂透明玻璃箱體(80 cm×0 cm×60 cm) ,箱底墊硬紙板等分劃成9個方格(27m×27 cm) ,沿玻璃墻稱為外周格.水迷宮分析系統(tǒng)可由上海欣軟信息科技有限公司提供。
Ø 實驗方法
1511 動物學習記憶能力測定將各處理組的小鼠依次進行水迷宮試驗,每天訓練3次,記錄每只小鼠在游泳中進入盲端的次數(shù)及游出時間.
1.5.2 曠場分析
將小鼠放入正中格內,觀察5 min內動物活動情況,記錄以下指標:跨格次數(shù)、中央格次數(shù)、中央格時間、站立次數(shù)、理毛次數(shù)、理毛時間、糞便粒數(shù).珍珠梅鮮花揮發(fā)物分析鮮花揮發(fā)物收集采用離體植物動態(tài)頂空套袋采集法.揮發(fā)物的測定采用TCT22GCPMS(Thermal- desorptionold Trap22Gas ChromatographyPMass Spectrometer ,熱脫附P氣相色譜P質譜聯(lián)用)法分析
Ø 實驗結果
珍珠梅花揮發(fā)物成分的種類及含量圖1是離體珍珠梅花揮發(fā)物成分的總離子流(Total Ion Current TIC)色譜圖. 珍珠梅花揮發(fā)物的質譜數(shù)據(jù),用計算機內的NIST98標準質譜數(shù)據(jù)庫檢索和質譜數(shù)據(jù)手冊對照,綜合保留時間信息,確定出45個組分,并將總離子流色譜圖中的各峰面積進行歸一化,得到珍珠梅花揮發(fā)物中各組分的相對含量,結果見表1.珍珠梅鮮花活體與離體的揮發(fā)性化合物經(jīng)分析比較,主要成分相同,只有個別微量成分有差異.
Ø 討論
行為是觀察到的動物對環(huán)境的反應,是對變化環(huán)境條件的適應活動. 隨著生活環(huán)境條件的改變或受到外界環(huán)境的刺激后,動物會在**神經(jīng)系統(tǒng)控制下,做出一系列的行為反應(向性、趨性、反射、本能、學習和推理).曠場行為分析主要反映動物對新環(huán)境的探索、習慣以及伴隨的情緒變化,跨格次數(shù)及站立次數(shù)是動物探索行為及興奮性、運動性活動水平的反映. 采用不同濃度珍珠梅花對小鼠處理,結果表明:隨著處理天數(shù)的增加,對照組和處理組小鼠跨格次數(shù)及站立次數(shù)呈下降趨勢,對照組的跨格次數(shù)及站立次數(shù)下降與郭德玉等研究相一致. 處理組跨
格次數(shù)及站立次數(shù)在處理過程中明顯低于對照組,說明珍珠梅花對小鼠的探索性、興奮性、運動性具有抑制作用,使小鼠的運動量下降. 珍珠梅花的揮發(fā)物對動物的神經(jīng)行為產(chǎn)生影響,可降低心理運動的穩(wěn)定性和敏捷度,對大腦思維活動產(chǎn)生負面影響.小鼠的本能習性喜歡沿著墻根走,而避開空曠的中央?yún)^(qū),這是小鼠天生的防御反應,是嚙齒類動物的本能行為. 從實驗結果看出, 隨著處理天數(shù)的增加小鼠的空間認識能力增加,對照組和處理組進入中央格時間縮短,次數(shù)減少;對照組和處理組之間無明顯差異. 可能是由于小鼠的運動量下降導致進入中央格次數(shù)減少,時間減短.不同處理條件下,對照組和處理組在處理過程中理毛次數(shù)無明顯變;隨著處理天數(shù)的增加,對照組和處理組小鼠的理毛時間延長說明小鼠對環(huán)境逐漸滿足. 理毛時間處理組低于對照組,說明珍珠梅花揮發(fā)物對小鼠的行為產(chǎn)生影響,使小鼠變得情緒不穩(wěn)定.可以看出:對照組排便數(shù)逐漸減少,說明小鼠對環(huán)境逐漸適應,反映小鼠的緊張程度降低;處理組第1 d排便數(shù)明顯低于對照組,說明小鼠對新環(huán)境反映遲鈍,可能是由于珍珠梅揮發(fā)物影響的結果.
學習行為是動物在成長過程中通過生活經(jīng)驗和嘗試而建立起來的新的行為活動,小鼠的學習記憶能力極強,在水迷宮中不斷地探索,*終逃離溺水上岸,這一復雜的行為過程是由內外因素混合控制的.在實驗過程中,,隨著處理天數(shù)的增加,訓練次數(shù)的增加,其游出的時間明顯減少,錯誤次數(shù)也減少,*后能熟練地迅速游出迷宮;處理2水迷宮游出時間無明顯變化,錯誤次數(shù)略有增加. 說明低濃度珍珠梅的揮發(fā)物對小鼠學習記憶無明顯影響;而高濃度珍珠梅的揮發(fā)物對小鼠的學習記憶能力有抑制作用.在實驗過程中,當小鼠被放入曠場觀察箱的中央格后,小鼠立即跑到邊上,停在玻璃墻邊,向四周觀看,然后開始轉圈跨格運動,并伴隨進行爬玻璃墻站立,似乎在尋找逃跑的通路,隨后有的通過中央格進行運動,但時間很短. 在2 min后小鼠開始兩爪離地站立,并出現(xiàn)短時間理毛,這時小鼠的情緒開始穩(wěn)定,離開玻璃墻,邊跨格邊站立,在4 min左右,小鼠多進行理毛和周邊格站立. 處理組這時理毛時間較長,跨格和站立運動較少.
總之,小鼠經(jīng)過珍珠梅花揮發(fā)物的處理,其運動量明顯下降,反應變慢,比對照組遲鈍得多. 對珍珠梅花的揮發(fā)物成分分析顯示其中含有大量的含氮化合物,如**胺、1 ,1 -二甲基脲、乙酰苯、煙堿醛等,還有異戊醇、2 -甲基丙烯醛,它們是有刺激性或是有毒性的化合物. 胺類、苯類對人體健康有害,而這兩類物質對人體的皮膚有較強的吸附作用,由于小鼠的大量呼吸和皮膚接觸有害揮發(fā)物,導致小鼠的運動量下降. 小鼠經(jīng)過珍珠梅處理后,其行為主要指標變化明顯,都是趨于減慢,說明珍珠梅揮發(fā)物對小鼠行為產(chǎn)生負影響,可抑制小鼠的興奮性、運動性活動. 雖然尚未做人體生理學指標測定,但是根據(jù)動物的行為學研究結果,可以初步認為,珍珠梅作為一
種綠化樹種,對人體健康可能會產(chǎn)生負面影響,種植時*好遠離居民住宅,且種植密度宜低不宜高.
