实验大鼠负重装置的研制

刘焕滨??江文锦??刘雪萍??张文光

[摘要] 目的 研制既符合大鼠躯干结构，又不影响大鼠心肺功能的试验大鼠负重装置；并且能方便负重负荷装载和质量的调整。方法 选取柔软舒适的布料，根据SD大鼠躯干各部位的周径，设计出符合躯干结构的负重装置；采用化学定量分析法测量大鼠的呼吸速率，评定负重装置对大鼠心肺功能是否有影响。结果 制作出相对简略未外观美化处理的负重装置；经分析有无配戴装置下的呼吸速率数据，表明在实验误差允许范围内不影响大鼠心肺功能。结论 装置将为研究负重的质量不同与骨骼肌损伤程度的关系，及为确定最佳的负重质量等提供一个简便、实用的负重装置；也为骨骼肌损伤研究增加一个可探索研究的负重变量因素。

[关键词] 负重；骨骼肌损伤；大鼠

[中图分类号] R-332 [文献标识码] A [文章编号] 2095-0616（2014）04-29-03

Development of weight-bearing device of lab rats

LIU Huanbin JIANG Wenjin LIU Xueping ZHANG Wenguang

Fujian University of Traditional Chinese Medicine， Fuzhou 350108，China

[Abstract] Objective To develop a weight-bearing device that conforms to the body structure of rats without affecting their cardio-pulmonary function and also is easy to be loaded and adjusted in weights. Methods A weight-bearing device was developed using comfortable and soft fabrics according to the diameters of various body parts in rats. The respiration rate of rats was measured using chemical quantitative analysis to assess the effect of weight-bearing devices on the rats cardio-pulmonary function. Results A simple weight-bearing device without any beautification was developed. The respiration rates of rats were analyzed with and without the weight-bearing device， which showed that this device did not affect the cardio-pulmonary function of rats within the error range. Conclusion This device is very simple and practical and can be used in exploring the relationship between different weights and the muscle damage and identifying the optimal weight. Also， it provides another variable worthy of research in the study of muscle damage.

[Key words] Weight-bearing； Muscle damage； Rats

目前负重跑训练正式跑台负重跑训练方案大部分是参考 Bedford 或闫万军等[1-2]的方法，其负重形式采用在大鼠的腰背部绑缚条形负荷，在大鼠的腰背部施加重物。用腰背部绑缚条形负荷，绑缚可能会对大鼠胸腹部产生束缚感，不符合大鼠的躯干结构，或许会在一定程度上影响大鼠的内脏功能（主要考虑心肺功能的影响）。如果条形负荷因其材质较硬，绑缚不当可能对实验大鼠会造成伤害，影响其负重跑的训练；亦可能会因条形负荷长短不适而抵住大鼠的髋关节，从而限制大鼠腿部的运动，影响大鼠负重跑训练的质量和数据等。除此之外，在最大负重量的获取是通过逐渐增加绑缚在大鼠腰背部的重量，当达到某一重量时，大鼠正常站立行走能力丧失，其最大负重强度就是当前的重量。

若采用腰背部绑缚形式，则需要反复拆卸、重绑条形负荷，可能会带来了许多不便之处，且需较多的时间进行操作[3-6]。

科研界尚无其他确切的符合大鼠的躯干结构，且不影响大鼠的心肺功能的负重跑训练负重装置[7-10]。实验大鼠负重装置克服了上述弊端，使得其更加适合大鼠负重跑训练的研究，将为研究负重的质量不同与骨骼肌损伤程度的关系，及为确定最佳的负重质量提供一个简便、实用的负重装置，该负重装置符合大鼠的躯干结构，且不影响大鼠的心肺功能。同时也为骨骼肌损伤研究增加一个可探索研究的负重变量因素。除此之外，负重装置上设置了一个立体袋，且在负重负荷上选择利用质量、大小一致的钢珠作为负重装置的负重负荷，易于拆卸、调整，便于在最大负重质量的测定及负重跑训练的负重质量上的调整[11]。

1 材料与方法

1.1 实验动物

SD大鼠雌性3只，雄性3只，月龄（6.5±0.5）个月。

1.2 实验仪器

ZH-PT大鼠实验跑台（徐州利华电子科技发展有限公司）、烘箱、网兜、大烧瓶、铁架台等。endprint

1.3 实验材料

柔软的布料、裁缝线、弹性呢绒布、剪刀等裁缝工具、负重负荷、Ba（OH）2等。

1.4 实验方法

1.4.1 布料选用 选取柔软的布料和有弹性的呢绒布等，作为装置研制的原材料。装置所采用的材料柔软舒适，从装置质地方面上解决因材质质地而影响实验大鼠负重训练的弊端。

1.4.2 测量 本组实验对象是采用委托福建中医药大学实验动物中心购买的标准SD实验大鼠，大鼠购回适应性喂养1周后，对其进行各部位周径（包括后腿大腿、颈项、颈部至尾巴根部等）的测量（表1），以设计符合大鼠躯干结构的负重跑训练的负重装置。

1.4.3 装置研制 根据测量所得到的大鼠各部位周径的数据，初步制作出相对简略，符合大鼠躯干结构，且不影响大鼠的心肺功能的负重跑训练负重装置。

1.4.4 心肺功能的测评 通过测量大鼠的呼吸速率从而评估大鼠心肺功能是否受到影响，采用化学定量分析法测量大鼠的呼吸速率。利用Ba（OH）2：吸收密封容器内大鼠呼吸所产生的CO2，生成白色的BaCO3沉淀，通过沉淀量计算大鼠的呼吸速率；并通过气体体积的改变显示大鼠呼吸消耗氧气，体积减少量等于玻璃管内液滴的移动的距离乘以横截面积。

2 结果

2.1 负重装置

符合大鼠躯干结构是实验大鼠负重装置的一大创新点，根据所测得的大鼠各部位周径的数据，制作出相对简略的未美观化实验大鼠负重装置（图1），具体叙述如下。

图1 负重装置

1、2由弹性呢绒布制成采用圈套式固定于后腿和前腿腋下，既可以防止大鼠在负重跑训练过程负重装置的脱落，又不会限制腿部的运动；3立体袋开口处有“魔术粘”制成的“盖子”可防止钢珠的跑出；4负重负荷装载处，制成双侧对称的立体袋形式更易于负重负荷的装载，且避免对大鼠产生压迫。

2.2 心肺功能

不影响大鼠的心肺功能是该负重装置的又一大创新、特点，也是该装置的一项核心内容。采用化学定量分析法测量大鼠呼吸速率，大鼠的呼吸速率以耗氧量计算。对测量数据（表2）进行分析，表明在实验误差的允许范围内，表明该负重装置不影响大鼠的心肺功能。

2.3 负重负荷

经过实验观察、对比，在负重负荷的选择上利用质量、大小一致的钢珠作为负重装置的负重负荷，便于在最大负重质量的测定及负重跑训练的负重质量上的调整。

3 讨论

实验大鼠负重装置克服了原有负重形式不符合躯干结构和可能存在影响大鼠心肺功能的弊端，设计符合大鼠的躯干结构，且不影响大鼠的心肺功能的负重装置，使得更加适合大鼠负重跑训练的研究，将为研究负重的质量不同与骨骼肌损伤程度的关系，及为确定最佳的负重质量提供一个简便、实用的负重装置。同时也为骨骼肌损伤研究增加一个可探索研究的负重变量因素。并且能通过负重装置上的立体袋，在最大负重质量的测定及负重跑训练的负重质量上的调整更加简便。为设计符合大鼠躯干结构的负重跑训练的负重装置，需对大鼠进行全身各部位周径的测量，测量过程中需做到细心、耐心，并适时的安抚大鼠，以防大鼠受刺激挠伤、咬伤测量者或因大鼠身体的扭曲等而影响测量数据。理论而言，两组大鼠的呼吸速率（以耗氧量计算）应一致。而本次呼吸速率测定两者存在一定的数据差异，经分析原因可能为：其一，可能是将容器中液体倒出过滤时由于沉淀并未完全洗干净而造成的误差；其二，干燥后将粘在滤纸上的沉淀刮下时造成的损耗也可能导致实验结果有偏差。在实际应用观察中负重装置的穿戴较实验预期结果繁杂，大鼠对负重装置适应时间较长，初期会极力挣脱出来，但是如果能细心、耐心地进行适应性诱导训练，可以利用跑台适应性训练的时间使其适应并能在跑台上进行负重跑训练的实验研究。

大鼠负重跑是在原有实验性动物模型制作的基础上增加大鼠负重这一变量。负重是通过负重装置装载负重负荷，将其背在大鼠背上进行大鼠跑台训练。负重跑加快骨骼肌损伤，缩短动物模型的制作时间，从而也缩短了大鼠的喂养时间，避免实验动物房资源的浪费，节省动物房喂养的开支，节省实验经费，并提高模型制作的效率。同时这种模型更符合负重训练造成骨骼肌损伤的机制。

[参考文献]

[1] 闫万军.负重跑训练改善老龄大鼠肌肉丢失的效果与机理[D].石家庄：河北师范大学，2008：40-44.

[2] 闫万军，赵斌，刘丰彬，等.负重跑训练对老龄大鼠肌肉丢失的影响[J].中国体育科技，2009，45（4）：120-124.

[3] 张胜年，陆爱云.骨骼肌运动损伤实验研究中的动物模刑[J].中国运动学杂志，2000，19（2）：185-188.

[4] 刘迅雷.6周递增负荷训练大鼠骨骼肌IGF-I及血清GH，IGF-I水平影响的研究[J].山西师大体育学院学报，2003，18（1）：75-76.

[5] 朱晓兰，杨辉.我国青年田径运动员不同载荷下足部三维特征的研究[J].北京体育大学学报，2008，31（12）：1649-1650.

[6] Kraemer WJ，Ratamess NA，French DN.Resistance training for health and performance[J].Curr Sports Med Rep，2002，1（3）：165-171.

[7] 王峰，王彦伟，赵斌，等.负重训练对老龄大鼠骨生物力学性能的影响[J].天津体育学院学报，2011，26（5）：440-443.

[8] 黄诚胤，李国泰.不同负重强度运动对去势大鼠股骨生物学指标的影响[J].武汉体育学院学报，2011，45（9）：46-49.

[9] 赵晓明，王航平，王廷华.不同负重游泳训练对大鼠肾上腺BDNF和trkB表达的影响[J].四川解剖学杂志，2011，19（4）：17-19.

[10] 王静，苏有存，卢健.负重爬梯训练对大鼠胖肠肌IGF-Ⅰ、IGF-IEa、MGF和MSTN基因表达的影响[J].山东体育学院学报，2011，27（5）：55-58.

[11] 李海鹏，卢健，陈彩珍.SARCOYENIA 机制研究进展[J].体育科学，2007，27（11）：66-69.

（收稿日期：2013-12-31）endprint

1.3 实验材料

柔软的布料、裁缝线、弹性呢绒布、剪刀等裁缝工具、负重负荷、Ba（OH）2等。

1.4 实验方法

1.4.1 布料选用 选取柔软的布料和有弹性的呢绒布等，作为装置研制的原材料。装置所采用的材料柔软舒适，从装置质地方面上解决因材质质地而影响实验大鼠负重训练的弊端。

1.4.2 测量 本组实验对象是采用委托福建中医药大学实验动物中心购买的标准SD实验大鼠，大鼠购回适应性喂养1周后，对其进行各部位周径（包括后腿大腿、颈项、颈部至尾巴根部等）的测量（表1），以设计符合大鼠躯干结构的负重跑训练的负重装置。

1.4.3 装置研制 根据测量所得到的大鼠各部位周径的数据，初步制作出相对简略，符合大鼠躯干结构，且不影响大鼠的心肺功能的负重跑训练负重装置。

1.4.4 心肺功能的测评 通过测量大鼠的呼吸速率从而评估大鼠心肺功能是否受到影响，采用化学定量分析法测量大鼠的呼吸速率。利用Ba（OH）2：吸收密封容器内大鼠呼吸所产生的CO2，生成白色的BaCO3沉淀，通过沉淀量计算大鼠的呼吸速率；并通过气体体积的改变显示大鼠呼吸消耗氧气，体积减少量等于玻璃管内液滴的移动的距离乘以横截面积。

2 结果

2.1 负重装置

符合大鼠躯干结构是实验大鼠负重装置的一大创新点，根据所测得的大鼠各部位周径的数据，制作出相对简略的未美观化实验大鼠负重装置（图1），具体叙述如下。

图1 负重装置

1、2由弹性呢绒布制成采用圈套式固定于后腿和前腿腋下，既可以防止大鼠在负重跑训练过程负重装置的脱落，又不会限制腿部的运动；3立体袋开口处有“魔术粘”制成的“盖子”可防止钢珠的跑出；4负重负荷装载处，制成双侧对称的立体袋形式更易于负重负荷的装载，且避免对大鼠产生压迫。

2.2 心肺功能

不影响大鼠的心肺功能是该负重装置的又一大创新、特点，也是该装置的一项核心内容。采用化学定量分析法测量大鼠呼吸速率，大鼠的呼吸速率以耗氧量计算。对测量数据（表2）进行分析，表明在实验误差的允许范围内，表明该负重装置不影响大鼠的心肺功能。

2.3 负重负荷

经过实验观察、对比，在负重负荷的选择上利用质量、大小一致的钢珠作为负重装置的负重负荷，便于在最大负重质量的测定及负重跑训练的负重质量上的调整。

3 讨论

实验大鼠负重装置克服了原有负重形式不符合躯干结构和可能存在影响大鼠心肺功能的弊端，设计符合大鼠的躯干结构，且不影响大鼠的心肺功能的负重装置，使得更加适合大鼠负重跑训练的研究，将为研究负重的质量不同与骨骼肌损伤程度的关系，及为确定最佳的负重质量提供一个简便、实用的负重装置。同时也为骨骼肌损伤研究增加一个可探索研究的负重变量因素。并且能通过负重装置上的立体袋，在最大负重质量的测定及负重跑训练的负重质量上的调整更加简便。为设计符合大鼠躯干结构的负重跑训练的负重装置，需对大鼠进行全身各部位周径的测量，测量过程中需做到细心、耐心，并适时的安抚大鼠，以防大鼠受刺激挠伤、咬伤测量者或因大鼠身体的扭曲等而影响测量数据。理论而言，两组大鼠的呼吸速率（以耗氧量计算）应一致。而本次呼吸速率测定两者存在一定的数据差异，经分析原因可能为：其一，可能是将容器中液体倒出过滤时由于沉淀并未完全洗干净而造成的误差；其二，干燥后将粘在滤纸上的沉淀刮下时造成的损耗也可能导致实验结果有偏差。在实际应用观察中负重装置的穿戴较实验预期结果繁杂，大鼠对负重装置适应时间较长，初期会极力挣脱出来，但是如果能细心、耐心地进行适应性诱导训练，可以利用跑台适应性训练的时间使其适应并能在跑台上进行负重跑训练的实验研究。

大鼠负重跑是在原有实验性动物模型制作的基础上增加大鼠负重这一变量。负重是通过负重装置装载负重负荷，将其背在大鼠背上进行大鼠跑台训练。负重跑加快骨骼肌损伤，缩短动物模型的制作时间，从而也缩短了大鼠的喂养时间，避免实验动物房资源的浪费，节省动物房喂养的开支，节省实验经费，并提高模型制作的效率。同时这种模型更符合负重训练造成骨骼肌损伤的机制。

[参考文献]

[1] 闫万军.负重跑训练改善老龄大鼠肌肉丢失的效果与机理[D].石家庄：河北师范大学，2008：40-44.

[2] 闫万军，赵斌，刘丰彬，等.负重跑训练对老龄大鼠肌肉丢失的影响[J].中国体育科技，2009，45（4）：120-124.

[3] 张胜年，陆爱云.骨骼肌运动损伤实验研究中的动物模刑[J].中国运动学杂志，2000，19（2）：185-188.

[4] 刘迅雷.6周递增负荷训练大鼠骨骼肌IGF-I及血清GH，IGF-I水平影响的研究[J].山西师大体育学院学报，2003，18（1）：75-76.

[5] 朱晓兰，杨辉.我国青年田径运动员不同载荷下足部三维特征的研究[J].北京体育大学学报，2008，31（12）：1649-1650.

[6] Kraemer WJ，Ratamess NA，French DN.Resistance training for health and performance[J].Curr Sports Med Rep，2002，1（3）：165-171.

[7] 王峰，王彦伟，赵斌，等.负重训练对老龄大鼠骨生物力学性能的影响[J].天津体育学院学报，2011，26（5）：440-443.

[8] 黄诚胤，李国泰.不同负重强度运动对去势大鼠股骨生物学指标的影响[J].武汉体育学院学报，2011，45（9）：46-49.

[9] 赵晓明，王航平，王廷华.不同负重游泳训练对大鼠肾上腺BDNF和trkB表达的影响[J].四川解剖学杂志，2011，19（4）：17-19.

[10] 王静，苏有存，卢健.负重爬梯训练对大鼠胖肠肌IGF-Ⅰ、IGF-IEa、MGF和MSTN基因表达的影响[J].山东体育学院学报，2011，27（5）：55-58.

[11] 李海鹏，卢健，陈彩珍.SARCOYENIA 机制研究进展[J].体育科学，2007，27（11）：66-69.

（收稿日期：2013-12-31）endprint

1.3 实验材料

柔软的布料、裁缝线、弹性呢绒布、剪刀等裁缝工具、负重负荷、Ba（OH）2等。

1.4 实验方法

1.4.1 布料选用 选取柔软的布料和有弹性的呢绒布等，作为装置研制的原材料。装置所采用的材料柔软舒适，从装置质地方面上解决因材质质地而影响实验大鼠负重训练的弊端。

1.4.2 测量 本组实验对象是采用委托福建中医药大学实验动物中心购买的标准SD实验大鼠，大鼠购回适应性喂养1周后，对其进行各部位周径（包括后腿大腿、颈项、颈部至尾巴根部等）的测量（表1），以设计符合大鼠躯干结构的负重跑训练的负重装置。

1.4.3 装置研制 根据测量所得到的大鼠各部位周径的数据，初步制作出相对简略，符合大鼠躯干结构，且不影响大鼠的心肺功能的负重跑训练负重装置。

1.4.4 心肺功能的测评 通过测量大鼠的呼吸速率从而评估大鼠心肺功能是否受到影响，采用化学定量分析法测量大鼠的呼吸速率。利用Ba（OH）2：吸收密封容器内大鼠呼吸所产生的CO2，生成白色的BaCO3沉淀，通过沉淀量计算大鼠的呼吸速率；并通过气体体积的改变显示大鼠呼吸消耗氧气，体积减少量等于玻璃管内液滴的移动的距离乘以横截面积。

2 结果

2.1 负重装置

符合大鼠躯干结构是实验大鼠负重装置的一大创新点，根据所测得的大鼠各部位周径的数据，制作出相对简略的未美观化实验大鼠负重装置（图1），具体叙述如下。

图1 负重装置

1、2由弹性呢绒布制成采用圈套式固定于后腿和前腿腋下，既可以防止大鼠在负重跑训练过程负重装置的脱落，又不会限制腿部的运动；3立体袋开口处有“魔术粘”制成的“盖子”可防止钢珠的跑出；4负重负荷装载处，制成双侧对称的立体袋形式更易于负重负荷的装载，且避免对大鼠产生压迫。

2.2 心肺功能

不影响大鼠的心肺功能是该负重装置的又一大创新、特点，也是该装置的一项核心内容。采用化学定量分析法测量大鼠呼吸速率，大鼠的呼吸速率以耗氧量计算。对测量数据（表2）进行分析，表明在实验误差的允许范围内，表明该负重装置不影响大鼠的心肺功能。

2.3 负重负荷

经过实验观察、对比，在负重负荷的选择上利用质量、大小一致的钢珠作为负重装置的负重负荷，便于在最大负重质量的测定及负重跑训练的负重质量上的调整。

3 讨论

实验大鼠负重装置克服了原有负重形式不符合躯干结构和可能存在影响大鼠心肺功能的弊端，设计符合大鼠的躯干结构，且不影响大鼠的心肺功能的负重装置，使得更加适合大鼠负重跑训练的研究，将为研究负重的质量不同与骨骼肌损伤程度的关系，及为确定最佳的负重质量提供一个简便、实用的负重装置。同时也为骨骼肌损伤研究增加一个可探索研究的负重变量因素。并且能通过负重装置上的立体袋，在最大负重质量的测定及负重跑训练的负重质量上的调整更加简便。为设计符合大鼠躯干结构的负重跑训练的负重装置，需对大鼠进行全身各部位周径的测量，测量过程中需做到细心、耐心，并适时的安抚大鼠，以防大鼠受刺激挠伤、咬伤测量者或因大鼠身体的扭曲等而影响测量数据。理论而言，两组大鼠的呼吸速率（以耗氧量计算）应一致。而本次呼吸速率测定两者存在一定的数据差异，经分析原因可能为：其一，可能是将容器中液体倒出过滤时由于沉淀并未完全洗干净而造成的误差；其二，干燥后将粘在滤纸上的沉淀刮下时造成的损耗也可能导致实验结果有偏差。在实际应用观察中负重装置的穿戴较实验预期结果繁杂，大鼠对负重装置适应时间较长，初期会极力挣脱出来，但是如果能细心、耐心地进行适应性诱导训练，可以利用跑台适应性训练的时间使其适应并能在跑台上进行负重跑训练的实验研究。

大鼠负重跑是在原有实验性动物模型制作的基础上增加大鼠负重这一变量。负重是通过负重装置装载负重负荷，将其背在大鼠背上进行大鼠跑台训练。负重跑加快骨骼肌损伤，缩短动物模型的制作时间，从而也缩短了大鼠的喂养时间，避免实验动物房资源的浪费，节省动物房喂养的开支，节省实验经费，并提高模型制作的效率。同时这种模型更符合负重训练造成骨骼肌损伤的机制。

[参考文献]

[1] 闫万军.负重跑训练改善老龄大鼠肌肉丢失的效果与机理[D].石家庄：河北师范大学，2008：40-44.

[2] 闫万军，赵斌，刘丰彬，等.负重跑训练对老龄大鼠肌肉丢失的影响[J].中国体育科技，2009，45（4）：120-124.

[3] 张胜年，陆爱云.骨骼肌运动损伤实验研究中的动物模刑[J].中国运动学杂志，2000，19（2）：185-188.

[4] 刘迅雷.6周递增负荷训练大鼠骨骼肌IGF-I及血清GH，IGF-I水平影响的研究[J].山西师大体育学院学报，2003，18（1）：75-76.

[5] 朱晓兰，杨辉.我国青年田径运动员不同载荷下足部三维特征的研究[J].北京体育大学学报，2008，31（12）：1649-1650.

[6] Kraemer WJ，Ratamess NA，French DN.Resistance training for health and performance[J].Curr Sports Med Rep，2002，1（3）：165-171.

[7] 王峰，王彦伟，赵斌，等.负重训练对老龄大鼠骨生物力学性能的影响[J].天津体育学院学报，2011，26（5）：440-443.

[8] 黄诚胤，李国泰.不同负重强度运动对去势大鼠股骨生物学指标的影响[J].武汉体育学院学报，2011，45（9）：46-49.

[9] 赵晓明，王航平，王廷华.不同负重游泳训练对大鼠肾上腺BDNF和trkB表达的影响[J].四川解剖学杂志，2011，19（4）：17-19.

[10] 王静，苏有存，卢健.负重爬梯训练对大鼠胖肠肌IGF-Ⅰ、IGF-IEa、MGF和MSTN基因表达的影响[J].山东体育学院学报，2011，27（5）：55-58.

[11] 李海鹏，卢健，陈彩珍.SARCOYENIA 机制研究进展[J].体育科学，2007，27（11）：66-69.

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