劉 欣，卜 舒, 胥建輝, 楊永錄△

1.成都醫(yī)學(xué)院 體溫與炎癥四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都610500)； 2.蘭州大學(xué)第一醫(yī)院 重癥醫(yī)學(xué)科(蘭州730000)

酒及酒精性飲料是全球消費(fèi)最廣泛的飲品之一。但眾所周知，適量飲酒能促進(jìn)血液循環(huán)，具有養(yǎng)生保健的作用[1]；而過(guò)量或長(zhǎng)期飲酒不僅可嚴(yán)重影響身體健康，且能引起癡呆、肝硬化、乳腺癌和消化道癌等許多疾病[1-2]。另外，給人和動(dòng)物應(yīng)用乙醇也能明顯降低正常體溫，其機(jī)制可能與乙醇能抑制體內(nèi)棕色脂肪組織(brown adipose tissue, BAT)生熱作用有關(guān)[3-8]。BAT是嬰幼兒、成人以及嚙齒類動(dòng)物在冷環(huán)境中機(jī)體產(chǎn)熱的主要來(lái)源，并參與維持能量代謝平衡和體溫恒定[9-10]。支配BAT交感神經(jīng)末梢釋放的去甲腎上腺素通過(guò)激活BAT細(xì)胞內(nèi)的腎上腺素能受體使其產(chǎn)熱增加[9-10]。但目前關(guān)于乙醇對(duì)皮膚散熱作用的報(bào)道結(jié)果并不一致[5-6,8]。因此，本實(shí)驗(yàn)用無(wú)線遙控測(cè)溫技術(shù)觀察乙醇對(duì)正常大鼠體核溫度(core temperature, Tc)、BAT溫度(BAT temperature, TBAT)和尾部皮膚溫度(tail skin temperature, Tsk)的影響，并應(yīng)用電生理技術(shù)觀察乙醇引起大鼠支配BAT交感神經(jīng)放電活動(dòng)的變化，旨在證明乙醇引起大鼠低溫是否與其能抑制BAT交感神經(jīng)活動(dòng)和提高尾部皮膚散熱有關(guān)。

1 材料與方法

1.1 動(dòng)物與試劑

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物為成都達(dá)碩生物醫(yī)學(xué)科技有限公司提供的SPF級(jí)SD雄性大鼠(3～4月齡)65只，體質(zhì)量220～300 g。實(shí)驗(yàn)用無(wú)水乙醇購(gòu)自于美國(guó)Sigma公司，腹腔注射前30 min用0.9%的生理鹽水將其稀釋成20%的溶液，置于35 ℃的恒溫水浴加熱器中備用。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 腹腔和肩胛間區(qū)植入無(wú)線遙測(cè)溫度傳感器 術(shù)前用1%聚維酮碘溶液浸泡手術(shù)器械和無(wú)線遙測(cè)傳感器60 min，用 4%戊巴比妥鈉溶液(40 mg/kg)腹腔注射麻醉動(dòng)物，剃去大鼠腹部與肩胛間區(qū)皮膚手術(shù)部位的鼠毛，然后用1%聚維酮碘溶液消毒手術(shù)部位的皮膚，手術(shù)方法同以往的實(shí)驗(yàn)[7]:首先將DSI公司生產(chǎn)的雙探頭遙測(cè)傳感器(model TA10TA-F40-TT)植入大鼠腹腔，然后往肩胛間區(qū)BAT下埋置遙測(cè)溫度探頭，并用縫合線固定溫度探頭以防移位。為預(yù)防手術(shù)后感染，肌肉注射青霉素2×104U，讓動(dòng)物恢復(fù)7～9 d以上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

1.2.2 大鼠尾部皮溫的測(cè)量 實(shí)驗(yàn)前一天下午將遙控測(cè)溫傳感器(model TA10TA-F20) 固定于大鼠尾部背側(cè)距離根部1.5 cm處，讓動(dòng)物進(jìn)行適應(yīng)性過(guò)夜，第二天上午7∶00 開(kāi)始連續(xù)測(cè)量尾部的皮溫[11]。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)分組與觀察 實(shí)驗(yàn)分為對(duì)照組(生理鹽水)和乙醇組，每組的例數(shù)見(jiàn)圖1～3。用DSI遙測(cè)系統(tǒng)測(cè)量大鼠Tc、TBAT和Tsk。為了讓動(dòng)物適應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)前一天下午將動(dòng)物稱體質(zhì)量后，移入實(shí)驗(yàn)所需要的22 ℃或10 ℃人工實(shí)驗(yàn)環(huán)境氣候箱中進(jìn)行適應(yīng)過(guò)夜，并讓動(dòng)物處于自由活動(dòng)、進(jìn)食和進(jìn)水狀態(tài)。人工氣候箱內(nèi)開(kāi)燈和關(guān)燈的時(shí)間設(shè)置為12∶12 h，分別于上午6∶00 開(kāi)燈與下午6∶00 關(guān)燈。實(shí)驗(yàn)當(dāng)天上午7∶00開(kāi)始記錄大鼠Tc、TBAT和Tsk，10∶00往大鼠腹腔注射20%乙醇溶液(3 g/kg)或等容量生理鹽水[7]，連續(xù)觀察大鼠Tc、TBAT和Tsk8 h。

1.2.4 記錄BAT交感神經(jīng)放電活動(dòng)的方法 用17%氨基甲酸乙酯和1%氯醛糖混合液(5 mL/kg)腹腔麻醉大鼠,在肩胛區(qū)正中線切開(kāi)約2 cm的縱向切口，用玻璃分針?lè)蛛x肩胛區(qū)下BAT的交感神經(jīng)，并防止?fàn)坷瓝p傷神經(jīng)。神經(jīng)分離后，用細(xì)線結(jié)扎外周端，在靠近結(jié)扎處的外周端將其剪斷。具體手術(shù)方法見(jiàn)筆者以前的實(shí)驗(yàn)[12]。用成都泰盟科技有限公司生產(chǎn)的BL-420S生物機(jī)能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)記錄神經(jīng)放電，觀察腹腔注射生理鹽水或乙醇溶液(3 g/kg)對(duì)支配BAT交感神經(jīng)放電活動(dòng)的影響。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 乙醇對(duì)熱中性環(huán)境中大鼠Tc、TBAT和Tsk變化的影響

腹腔注射乙醇前，大鼠的平均Tc和TBAT分別為(36.54±0.17)℃和(35.63±0.15)℃, TBAT比Tc平均低0.91 ℃。上午10∶00腹腔注射乙醇后能快速引起Tc和TBAT降溫反應(yīng)。注射1.5 h后 Tc和TBAT分別平均降低到(35.16±0.35)℃(△T為-1.38 ℃；n=7,t=4.851,P<0.001)和(34.57±0.24)℃(△T為-1.06 ℃；n=7,t=3.808,P=0.005；圖1A)。注射乙醇6 h后，Tc和TBAT逐漸恢復(fù)到給藥前的基線水平(圖1A)。對(duì)照組注射生理鹽水前Tc和TBAT與乙醇組給藥前相似，注射生理鹽水后Tc和TBAT只出現(xiàn)輕度的應(yīng)激性升高，大約50 min后恢復(fù)到基線水平(圖1B)。

注射乙醇前大鼠Tsk變化范圍為(29.72 ± 0.54)℃～(30.33 ± 0.70)℃，與對(duì)照組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P>0.05,圖1C)。有趣的是乙醇也能快速引起大鼠Tsk降低，注射乙醇1 h后Tsk降低到(24.95±0.83)℃(△T 為-4.55℃；n=6,t=5.308,P<0.001)，這種低溫反應(yīng)約持續(xù)3 h (圖1C)；然后逐漸恢復(fù)，注射乙醇后6.5 h后恢復(fù)到基線水平(圖1C)。對(duì)照組給生理鹽水后，只能輕微引起短暫的Tsk降低反應(yīng) (圖1C)。

圖1 22 ℃環(huán)境中乙醇對(duì)大鼠體核溫度(Tc)和BAT溫度(TBAT)及尾部皮膚溫度的影響

2.2 乙醇對(duì)較低環(huán)境中大鼠Tc、TBAT和Tsk變化的影響

將大鼠置于10 ℃環(huán)境溫度中，腹腔注射乙醇前，Tc和TBAT與22 ℃熱中性環(huán)境中的動(dòng)物比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05，圖2A～2B)。上午10∶00腹腔注射乙醇后，Tc和TBAT分別出現(xiàn)快速降溫反應(yīng)(△T分別為-2.41 ℃和-1.58 ℃)，其降溫反應(yīng)均明顯大于22 ℃環(huán)境中Tc和TBAT的降溫效應(yīng)，Tc和TBAT分別較22 ℃環(huán)境中的低0.99 ℃和0.5 ℃(圖2A～2B)。

在10 ℃環(huán)境中，注射乙醇前大鼠的Tsk變化范圍為(22.65 ± 1.60)℃～(23.75 ± 0.72)℃，平均較22 ℃環(huán)境中的Tsk低6.9 ℃(圖2C)。注射乙醇1.5 h后大鼠Tsk快速降到(16.31±0.89)℃[△T 為(-8.2 ± 0.83)℃(圖2C)]；其降溫作用明顯大于22 ℃環(huán)境溫度中的動(dòng)物(n=6,t=5.408,P<0.001)；低溫反應(yīng)約持續(xù)4 h (圖2C)；然后逐漸恢復(fù)，注射乙醇7 h后恢復(fù)到基線水平(圖2C)。

圖2 不同環(huán)境溫度(Ta)對(duì)乙醇引起大鼠Tc和TBAT及Tsk變化的影響

2.3 乙醇對(duì)支配BAT交感神經(jīng)放電活動(dòng)的影響

對(duì)照組和乙醇組動(dòng)物在注射生理鹽水和乙醇前，支配BAT交感神經(jīng)自發(fā)放電頻率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；腹腔注射20%乙醇后，支配BAT交感神經(jīng)的放電頻率出現(xiàn)快速降低反應(yīng)，給藥60 min后放電頻率平均降低達(dá)63%(n=7,t=3.885,P=0.005)，然后逐漸出現(xiàn)恢復(fù)，到給乙醇后150 min放電恢復(fù)給藥前80%(圖3A～3B)。對(duì)照組動(dòng)物注射生理鹽水后，其放電頻率無(wú)明顯變化，與給藥前相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05,圖3C)。

圖3 腹腔注射乙醇對(duì)支配大鼠BAT交感神經(jīng)放電活動(dòng)(BAT-SNA)的影響

3 討論

乙醇可引起嚙齒類動(dòng)物出現(xiàn)明顯的調(diào)節(jié)性低溫反應(yīng)[3,13]。實(shí)驗(yàn)證明，給人服用乙醇后也能引起調(diào)節(jié)性低溫反應(yīng)[3,13]。本研究用無(wú)線遙控測(cè)溫技術(shù)同步觀察乙醇對(duì)大鼠Tc和TBAT的影響，腹腔注射乙醇能引起中性環(huán)境溫度(22 ℃)和較低環(huán)境溫度(10 ℃)中大鼠Tc明顯降低，并伴有TBAT明顯降低反應(yīng)(圖1～2)，表明乙醇引起的低溫反應(yīng)與其抑制BAT產(chǎn)熱有關(guān)，因?yàn)锽AT溫度的變化是反映BAT產(chǎn)熱的一個(gè)重要指標(biāo)[14]。需要指出是，在10 ℃環(huán)境中，乙醇對(duì)Tc和TBAT降溫效應(yīng)更明顯，可能與其進(jìn)一步抑制BAT的產(chǎn)熱有關(guān)。實(shí)驗(yàn)也證明，環(huán)境溫度降低能促進(jìn)乙醇的降溫作用，提示當(dāng)乙醇中毒患者來(lái)自較低的環(huán)境溫度時(shí)，要注意是否伴有低溫現(xiàn)象。在10 ℃環(huán)境中，注射乙醇前大鼠的Tc和TBAT分別與22 ℃環(huán)境中同時(shí)間動(dòng)物的Tc和TBAT比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(圖2A～2B)，這是當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，機(jī)體具有維持體溫恒定的調(diào)節(jié)機(jī)制[15]。

BAT產(chǎn)熱作用可維持體溫恒定和能量代謝平衡[10]。本實(shí)驗(yàn)顯示，正常大鼠TBAT較Tc低0.91 ℃，這一結(jié)果與筆者以往的研究結(jié)果一致[14]。這是由于肩胛間區(qū)的BAT位于機(jī)體較表淺的皮下，有利于熱量散失，使其溫度較體核溫度低[14]。機(jī)體處于低溫狀態(tài)下，能使交感神經(jīng)興奮引起去甲腎上腺素釋放增加，通過(guò)線粒體內(nèi)膜的分子標(biāo)志蛋白解偶聯(lián)蛋白1(UCP1)將脂肪酸氧化與ATP的產(chǎn)生解偶聯(lián),導(dǎo)致能量直接以熱能形式散失而不生成ATP，使BAT以產(chǎn)熱的形式釋放能量[6,17]。為進(jìn)一步研究乙醇的降溫機(jī)制，本實(shí)驗(yàn)用電生理實(shí)驗(yàn)技術(shù)觀察了乙醇對(duì)支配BAT交感神經(jīng)放電活動(dòng)的影響。給大鼠腹腔注射乙醇能引起B(yǎng)AT交感神經(jīng)放電頻率明顯降低，其持續(xù)時(shí)間達(dá)150 min(圖3B～3C)。實(shí)驗(yàn)表明，乙醇引起正常體溫降低反應(yīng)與其能抑制支配BAT的交感神經(jīng)活動(dòng)而導(dǎo)致BAT產(chǎn)熱減少有關(guān)，因?yàn)锽AT產(chǎn)熱作用受交感神經(jīng)活動(dòng)的控制[16-17]。

機(jī)體散熱主要通過(guò)皮膚血流量變化進(jìn)行調(diào)控。大鼠的尾部是主要的散熱器官，雖然大鼠尾部的皮膚面積只占全身總體表面積的7%，但在中性環(huán)境溫度中，大鼠體內(nèi)的熱量大約25%經(jīng)尾部皮膚血管擴(kuò)張散失[3,11]。關(guān)于乙醇引起低溫與皮膚散熱的關(guān)系，由于以往實(shí)驗(yàn)方法和條件不同，有關(guān)研究結(jié)果也不同[8]。所以，本研究用無(wú)線遙控技術(shù)研究了乙醇引起大鼠Tc降低與大鼠尾部皮溫變化的關(guān)系。有趣的是在熱中性環(huán)境中(22 ℃)，乙醇能引起大鼠尾部皮溫顯著降低反應(yīng)。為進(jìn)一步確定乙醇對(duì)Tsk的影響，筆者又觀察了乙醇對(duì)10 ℃環(huán)境溫度中大鼠尾部Tsk的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，乙醇不僅能明顯促進(jìn)10 ℃環(huán)境溫度中大鼠尾部Tsk的降低反應(yīng)，且Tsk降低反應(yīng)明顯大于22℃環(huán)境中反應(yīng)(圖2C)。這里需要指出的是，本研究使用無(wú)線遙控測(cè)溫技術(shù)，讓動(dòng)物處于無(wú)任何干擾的生理?xiàng)l件下，獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，乙醇不能提高大鼠尾部皮膚散熱反應(yīng)。乙醇引起Tsk降低可能與大鼠尾部血管收縮使血液運(yùn)輸?shù)狡つw的熱量減少有關(guān)。以往的報(bào)道，乙醇引起低溫伴有Tsk升高使散熱增加的現(xiàn)象，可能與人工測(cè)量尾部溫度導(dǎo)致動(dòng)物應(yīng)激反應(yīng)而影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)也顯示，在10 ℃環(huán)境溫度中，正常大鼠尾部Tsk較22 ℃環(huán)境溫度中的Tsk降低約8 ℃，這種現(xiàn)象與環(huán)境溫度降低引起皮膚血管收縮，皮膚血流量減少有關(guān)[3]。

本實(shí)驗(yàn)用無(wú)線遙控測(cè)溫技術(shù)研究的結(jié)果證明，乙醇不僅能引起正常體溫降低，且環(huán)境溫度低于熱中性溫度區(qū)時(shí)能促進(jìn)乙醇引起的低溫反應(yīng)，為臨床乙醇中毒患者在低溫環(huán)境中出現(xiàn)低體溫現(xiàn)象提供了有趣的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。乙醇引起大鼠低溫效應(yīng)的機(jī)制，除與乙醇能啟動(dòng)行為性體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)和引起體內(nèi)5-羥色胺增多有關(guān)外[18],還與其降低BAT交感神經(jīng)活動(dòng)而導(dǎo)致BAT產(chǎn)熱減少有關(guān)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果不支持乙醇引起低溫反應(yīng)伴有尾部皮膚散熱增加的現(xiàn)象，因?yàn)橐掖疾粌H能明顯降低熱中性環(huán)境中大鼠的尾部Tsk,而且隨著環(huán)境溫度的降低乙醇降溫作用更明顯。

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