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酒精蒸汽室系统的构建与评价
Construction and evaluation of an alcohol vapor chamber system
越来越多的研究表明，酒精蒸汽室是模拟酒精使用障碍的身体体征的有效方法。尽管研究人员正在世 界范围内开发不同的蒸汽室来研究慢性酒精暴露模型，但在中国很少有研究建立和修改他们自己的蒸汽 室。在这里，我们设计并建立了一个针对小动物的酒精蒸汽室系统。我们描述了一个展示如何控制和监 测整个系统中的酒精浓度的范例。蒸汽室系统有几个优点，包括可容纳多达十个标准的老鼠笼子。此外 ，该系统通过评估小鼠血液酒精浓度和神经元损伤进行测试。重要的是，蒸汽暴露后的酒精戒断会导致 运动协调障碍、抗焦虑症和抑郁样行为。最后，在酒精蒸汽暴露诱导的行为后，n甲基-d-天冬氨酸受体 （NMDAR）介导的谷氨酸能传递发生了改变。对照组和酒精组之间的自发性兴奋性突触后电流的频率和振 幅没有差异，这表明酒精暴露诱导的行为与NMDAR反应的变化有关。综上所述，构建了新的酒精蒸汽室系 统，有助于研究稳定酒精暴露与戒断行为的关系，研究中国慢性酒精暴露引起的疾病。研究中使用了众实科技酒精雾化给药系统。
酒精蒸汽吸入是一种强制使用酒精的模型，可诱导 体内高水平的酒精[4].在这个模型中，动物通过雾 化蒸汽被动地吸入酒精蒸汽[5] .酒精蒸汽通过动物 的肺部被血液吸收，绕过肝脏对酒精的最初代谢，并 将血液酒精浓度（BAC）稳定在一个更高的水平。更 多的酒精通过血脑屏障进入大脑，导致更快地达到 BAC和更多的戒断症状[6].因此，BAC的快速上升和 稳定会引起明显的中毒迹象（在短时间内过度饮酒） 。不像自愿饮酒和不稳定的血液酒精浓度[ 7 ] ，吸入 酒精蒸汽使实验动物很容易在更短的时间内诱发慢性 酒精暴露的体征[6,8].该模型已建立，机器已被商 业制造。然而，现有的机器类型仍需要改进。需要更 多地关注一些变量，如保持室内的平衡压力以防止动 物死亡，保持足够的氧气供应以保持动物健康，以及 控制室内酒精蒸汽的浓度。综上所述，酒精蒸气条件 的建设和调查仍处于探索阶段，我国需要建立酒精蒸 气装置的制造工作。
设计酒精蒸汽室的目的是保持动物的生活条件 和适当的酒精吸入浓度，而不会导致动物死亡。 蒸汽室系统由蒸汽产生模块、环境监测模块、暴 露装置和排气处理装置组成。1a和b)。a)蒸汽产 生模块进一步分为空气压缩机、酒精蒸发器和液 体供给装置（LSD）。空气压缩机将适当比例的空 气和从酒精蒸发器中提取的酒精蒸汽泵入暴露物中腔室通过空气管和稀释管。LSD将酒精提供给酒精 蒸发器。该装置使各种气体在暴露室内保持在相对 稳定的状态。酒精蒸汽的浓度符合模型建立的要求 。b)环境监测模块由一个用于测量酒精浓度的酒精 仪（中国马库斯YC16）和一个用于监测CO含量的控 制器组成2, O2，以及房间里的湿度。c)曝光装置 是一个房间，可容纳多达10个标准的老鼠笼子。d) 排气处理装置处理废气，以保护实验室工作人员的 健康，并保持腔室的压力保持平衡。它也将对环境 的影响最小化。在整个实验过程中，将装有垫料、 食物和水瓶的小鼠放入暴露室。在将酒精泵入蒸发 器后，我们控制泵的力和频率，以使酒精液位保持 在标准水平。然后利用控制器调节空气和稀释管中 的气体速率。这些方法将逐渐增加酒精蒸汽的浓度 ，达到20-27 mg/L的范围，持续约10 min。通过调 节相关参数，我们控制了O2浓度在19%至21%的范 围内，并保持CO2水平低于0%。.3实时监测相对湿 度，并在暴露期间保持在45%至50%的范围内。为了 防止实验事故，必须注意保持蒸发器中的酒精液位 在最低限度之间和最大范围。应定期清理气泵排气阀产生的废弃 物（水蒸气、灰尘等。).应定期更换废气吸收液 ，以确保废气处理效率。在关闭仪表时，应先关 闭气泵，然后再关闭排气处理装置等部件。这将 确保暴露室中的空气压力相对稳定，并保护实验 动物的健康。
通过测定血液酒精浓度来评价酒精蒸汽室系统
用mPFC神经元的Nissl染色法评价酒精蒸汽室系统
小鼠抑郁和抗焦虑样行为的实验装置图和行为评价指标的变化
在蒸汽酒精暴露后，NMDAR-，而不是AMPAR-介导的谷氨酸能传递发生了变化
自发性兴奋性突触后电流的频率和振幅在对照组和酒精组之间没有差异
文中探讨了建模中使用的酒精蒸气浓度与酒精浓度之间的关系。系统条件适合使BAC处于高水平 （1.5-2.0 mg/mL)，包括空气流量、暴露频率和 持续时间、温度和气泵速度。我们没有使用酒精 脱氢酶抑制剂，这在生理上更相关。另一个优势是，暴露时间比其他报告中的暴露时间更短。因 此，对该腔室的评价表明，基于BAC建立动物模型 就足够了。鉴于BAC可以稳定在1.5~2 mg/mL内， 酒精将通过血脑屏障进入大脑。研究结果表明，蒸汽暴露导致神经损伤，这是该系统的另 一个评估。
酒精戒断会导致小鼠的抗焦虑样和抑郁样行为以及运动障碍
考虑到酒精戒断会引起负面后果，将会出现类 似抗焦虑和抑郁的行为[21].因此，我们的研究在 构建蒸汽室系统后，使用测试电池来评估这些行 为，首先对小鼠进行相对侵入性的测试，这将在 随后的低侵入性测试中对行为产生最大的影响[22] ，因此我们先后进行了野外试验、杆杆旋转试验 和强迫游泳试验，尽可能避免试验顺序的影响。我们的研究结果表明，酒精暴露会导致运动协调 障碍、抑郁和焦虑样行为[23–24].三种行为测试 结果表明，慢性酒精暴露的动物模型已成功建立[ 19].最近的研究表明，酒精自我给药降低了谷氨 酸能的可塑性（增加了NMDA/AMPA比值）[25].急 性酒精抑制了NMDA的活性，而慢性酒精消费则增 强了NMDA的功能[26].研究表明，慢性酒精暴露通 过mPFC途径介导了抗焦虑样行为的产生[27–28]. 我们观察到，酒精增加了mPFC中的NMDA/AMPA比值 ，但没有增加AMPAR-EPSCs，这表明酒精阻止了 NMDAR介导的mPFC神经元的反应，这与酒精的报道 一致直接作用于NMDAR[29].我们通过记录PPR和sEPSCs 来验证酒精是否改变了mPFC的突触前传递效率， 结果表明，突触前机制与酒精暴露诱导的行为无关。