现代社会普遍存在应激, 当应激过于持久或强烈, 超过机体自身调节范围, 就会引起神经、内分泌、免疫系统功能的紊乱或应激副损伤^{〔1, 2〕}。长期在应激状态下会增加机体对许多疾病的易感性, 成为潜在的公共卫生问题。按照应激源不同和机体反应的特点, 应激可分为心理应激和躯体应激两大类, 不同类型的应激对机体的损伤机制是否相同尚无定论。铁、锌、钙、镁等4种元素是体内含量较多的金属元素, 对机体有广泛的生物学意义, 是维持生命过程和机体健康必需的营养物质^{〔3, 4〕}。本实验采用束缚应激(趋向于心理应激)和热应激(趋向于躯体应激) 2种动物模型^{〔5, 6〕}, 观察应激后其全血中铁、锌、钙、镁等4种元素含量的变化。

实验动物:健康C57BL/ 6纯系小鼠, 体重20~25 g, 雌雄兼用(大连医科大学实验动物中心)。

小鼠随机分为4组, 每组16只。(1)束缚应激组^〔7〕 :将小鼠装入带有通气孔的可以限制其各个方向活动的束缚器中, 室温下每天维持8 h, 连续应激8 d。(2)热应激组^〔7〕 :将小鼠置于42 ℃恒温孵箱中, 每次维持30 min, 每天应激2次, 连续应激8 d。(3)饥饿对照组:小鼠禁食禁水24 h后, 自由饮食12 h, 如此重复直至采血。(4)正常对照组:小鼠留置原饲养笼中正常饲养。除对饥饿应激组小鼠饮食单独控制外, 其余3组小鼠在应激期间均禁食禁水。

观察并逐一记录各组小鼠的生活状态及生存情况。小鼠在应激前与应激后分别在天平上测量体重, 计算应激前后体重变化率。体重变化率=(应激后体重-应激前体重) /应激前体重×100%。

(1)血样采集和处理:结束应激12 h后, 摘取小鼠眼球采血, 肝素抗凝。(2)测定方法:用原子吸收分光光度法(AA370MC原子吸收分光光度计)分别检测4种元素的含量。(3)仪器工作条件:铁、锌、钙、镁检测波长分别为248.3, 213.9, 422.7, 285.2 nm; 光谱通带:铁为0.2 mm, 其他3种元素均为0.7 mm; 灯电流:铁、锌为6 mA, 钙、镁为4 mA; 空气流量均为6 L/ min, 乙炔气流量均为0.75 L/ min。取抗凝血(待检标本), 用去离子水稀释, 40倍稀释后用于锌的测定, 100倍稀释后用于铁、钙、镁的测定。(4)结果判定:在仪器最佳工作条件下测定吸光度, 根据标准曲线计算出1 ml全血中元素的含量。

应用SPSS 10.0软件进行分析, 显著性水准P < 0.05。

(1)一般状态:束缚应激组小鼠每日解除束缚后, 全身颤抖, 蜷缩成团; 热应激组小鼠从孵箱中取出后全身大汗淋漓, 烦燥, 多动; 2组小鼠均逐渐活动减少, 被毛蓬乱无光泽。饥饿对照组小鼠禁食一定时间后, 多动, 啃咬鼠笼, 重新饮食后可恢复正常; 正常对组小鼠各方面均无异常。(2)体重变化:不同组小鼠应激前后体重变化率分别为, 束缚应激组下降(11.90±11.08) %; 热应激组下降(9.18±7.59)%; 饥饿对照组下降(12.12±4.57)%; 正常对照组(5.92±4.22)%; 比较可见, 对照组小鼠体重增高, 束缚应激组小鼠、热应激组小鼠和饥饿对照组小鼠体重降低。3个观察组小鼠体重变化与对照组比较, 差异均有统计学意义(均P < 0.005);各观察组之间互相比较, 差异均无统计学意义(P > 0.05)。

表 1

表 1 各组小鼠全血铁、锌、钙、镁含量比较( x ± s, mg/ L)

表 1 各组小鼠全血铁、锌、钙、镁含量比较( x ± s, mg/ L)

饥饿对照组与正常对照组小鼠铁与锌元素含量差异无统计学意义(P > 0.05), 束缚应激组小鼠铁、锌元素含量均显著低于其他3组(P < 0.005), 热应激组小鼠除与束缚应激组比较差异有统计学意义外(P < 0.005), 与其他2组均差异无统计学意义(P > 0.05)。饥饿对照组小鼠钙元素含量明显高于正常对照组(P < 0.05), 束缚应激组小鼠钙元素含量显著高于其他3组(P < 0.005), 热应激组小鼠钙元素含量除与正常对照组比较差异无统计学意义外(P > 0.05), 明显低于其他2组(P < 0.05)。饥饿对照组小鼠镁含量显著低于正常对照组(P < 0.005), 束缚应激组和热应激组小鼠镁元素含量明显低于正常对照组(P < 0.05), 与饥饿对照组小鼠比较差异均无统计学意义(P > 0.05)。

经相关分析, 除束缚应激组小鼠铁与锌含量有显著相关性外(r=0.854, P < 0.005), 其他组小鼠铁与锌含量均无明显相关性(P > 0.05)。

各种应激刺激由于其性质与环境不同, 对机体生理功能的影响作用机制可能并不相同。为此, 本文采用了2种应激(一般认为热应激趋向于身体应激, 束缚应激趋向于精神应激), 断续应激8 d并有可比性的亚急性应激动物模型^〔7〕, 与对人类造成躯体损害的应激更为接近, 旨在探讨不同应激对机体造成损伤的相关作用机制, 为制定控制策略提供依据。由于应激会导致动物食欲下降^〔8〕, 故饮食因素对小鼠体内各种元素的影响不能忽略。因此, 本实验设置了饥饿对照组。应激组小鼠在应激过程中代谢加快, 所以饥饿对照组小鼠可能要比应激组小鼠食入更少的食物才能达到与应激组小鼠相似的体重。通过控制饮食得到了与应激组相似的体重变化的一组小鼠为饥饿对照组, 其目的是观察和扣除饮食因素对实验的影响。

铁和锌都是人体内重要的必需微量元素, 参与重要的生化过程^〔9〕。本实验结果表明, 饥饿对照组小鼠与正常对照组小鼠全血铁与锌的含量差异并无统计学意义, 表明一定程度的饮食减少对铁与锌含量无影响。束缚应激组小鼠全血中铁与锌的含量较正常对照组明显降低, 这可能由于3方面原因造成: (1)在束缚应激状态下, 机体的分解代谢明显高于合成代谢, 铁与锌由于过多地参与代谢被排出体外。(2)束缚应激状态下小鼠对摄入食物中铁与锌的吸收减少。(3)应激激素介导了铁与锌在体内的重新分布。束缚应激组小鼠铁与锌的变化有显著相关性, 表明在束缚应激状态下, 铁与锌的代谢可能受同一神经通路的调节; 其他组小鼠铁与锌的变化无显著相关性, 说明不同性质的应激对机体不同元素代谢的影响途径不同。

钙虽然在体内含量较大, 但人体内99%的钙都储存于骨骼内, 只有少部分的钙存在于体液中, 体液中的钙浓度必须保持恒定才能维持正常的生命过程^〔10〕。饥饿对照组小鼠全血中钙含量较正常对照组升高, 可能是由于骨骼中钙大量入血的结果。值得注意的是与饥饿对照组比较, 热应激组与束缚应激组全血中钙的含量变化趋势相反, 进一步表明不同性质的应激对机体不同元素代谢的影响途径不尽相同。结果还显示, 镁元素含量主要受食物因素影响, 其他类型的应激对其可能无协同作用。