動物行為在環境毒理學領域中的應用
Guangying Luo （SXAU）
Application of Animal Behavior in the Field of Environmental Toxicology
摘要：近年來，隨著人類健康理念的不斷提高，環境毒理學研究越來越引起人們的重視。古老的動物行為學研究與環境毒理學的交叉，為毒理學研究指明了新的道路。本文綜述了動物行為在環境毒理學的應用，對環境毒理學領域的研究具有一定的指導意義。
Abstract: With the raise of human health awareness, environmental toxicology research has been attached more and more important in recent years. Ancient animal behavioral research is applied in toxicology filed, which opens up a whole new way. This paper summarize the application of animal behavioral study in environmental toxicology field, which affords benefit for environmental toxicology research.
關鍵詞：動物行為；環境毒理；學習記憶；情緒行為；社會行為
Keywords: animal behavior; environmental toxicity; learning and memory; emotional behavior; social behavior
1．動物行為的概念
什么是動物行為？到目前為止，對于動物行為，沒有一個普遍的定義。動物為了自身眼前的存活和未來基因的存活所作的任何事情，這是行為的一個zui簡單定義。為什么說是為了自身眼前存活和未來基因存活的呢?因為有些行為對自身的眼前存活是不利的，甚至因為這種行為它自己會死亡，但是如果不是為了自身存活，也是為了未來基因存活，只不過親代為了子代犧牲了，這種行為對他自身存活不利，但是對他未來的后代存活有利，也就是說對未來的基因的存活有利。所作的任何事情一定是動物的一個個體、一個整體所干的一件事，而不是指它體內的生理活動。另外一個定義，行為是動物在個體層次上（不是在體內的某個器官，或組織細胞的層次上，而是特別強調在個體層次上），對外界環境的變化和內在生理狀況的改變所作出的整體性的反應，并具有一定的生物學意義，這是行為的第二個定義。這個定義首先強調在個體層次上而不是以一個器官、組織、細胞為單位，更不是以基因為單位，在個體層次上對外界環境的變化和內在生理狀況的改變所作出的整體性的反應，具有一定的生物學意義[1,2]。
目前，環境問題，包括環境污染、社會壓力、不良的生活方式，日益成為影響生物生存的關鍵因素[3,4]。為了從宏觀上更直觀的去觀察風險因子對生物機體，特別是人類造成的損傷，從而為分子生物學水平的分析奠定基礎，我們將動物行為的研究與毒理學的研究進行交叉，更系統、更為全面的來分析、闡明影響人類健康的風險機理。
2．實驗室動物行為學研究的*性
動物行為學操作簡單易行，特別是針對實驗室的行為學研究。觀察評價，通常指籠子的旁側觀察已經被廣泛的應用于環境獸醫學領域。通過對動物行為學的觀察，我們可以很直接的看到環境風險因子對機體造成的損傷，其具體的*性主要突出在以下兩個方面[2]：一、在環境毒理學領域，一些典型、具有代表性的行為學，可以作為動物毒理學研究的指示信號；二、 環境風險因子對機體的自然發生的一些行為學變化，可以很容易的觀察到。而且，隨著科技的不斷發展，行為學研究成為組學研究篩選功能性基因的一種手段。通過行為學篩選，越來越多的新的功能基因被發現，從而為生物學的發展發揮了重要的作用。

3. 實驗室動物行為學研究技術在環境毒理學領域中的應用
動物行為學研究越來越呈現整合的研究趨勢，除了動物學家和生態學家之外，吸引了神經生物學、心理疾病學、分子生物學、功能基因組學和遺傳學等不同領域的科學家。zui近若干年以來，我國生命科學研究發展迅猛，神經生物學、分子生物學、遺傳學、基因組學和蛋白質組學等技術平臺已經建立得比較完善，但由于我國缺乏動物行為學基礎研究的系統積累，這些前沿學科與重要動物行為學有機結合的研究還很有限。
然而，行為學研究技術在藥理和毒理學研究領域，尤其是環境毒理學研究領域得到了廣泛的應用[5-8]。目前，動物行為學的應用到環境毒理學的應用主要體現在以下幾個方面：
3.1 學習和記憶行為
學習和記憶是兩個相的神經過程。學習指人和運動依賴于經驗來改變自身行為以適應環境的神經活動過程。記憶則是學習到的信息貯存和“讀出”的神經活動過程。大腦在人的一生中一直處于發育的過程，而且大腦的發育很容易受到外界風險因子的攻擊，特別是胚胎、嬰幼兒和青少年以及老年階段。大腦發育障礙勢必會引起學習和記憶的功能障礙。Yinyin Xia （2011） 等通過水迷宮檢測了亞慢性暴露于環境致癌物苯并芘大鼠的學習與記憶水平，結果發現2.5mg/kg和6.5mg/kg處理組的大鼠的學習和記憶水平明顯降低[9]。Chris等（2010）通過T型迷宮和水迷宮檢測了孕期暴露羥考酮30天（15mg/kg/day）對后代大鼠空間學習記憶能力的影響，結果發現羥考酮嚴重損傷了后代大鼠的學習記憶水平[10]。

3.2 情緒行為
情緒是生理上一種體驗，包括喜、怒、憂、思、悲、恐、驚7種，而行為可以說是情緒的*體現。行為表現的越強說明其行為越強。如果情緒行為障礙，直接影響到人們之間的社會關系交流以及學習。Yale Abreu-Villaca, et al （2008）通過高架迷宮檢測了聯合暴露于乙醇 （2g/kg）和尼古丁（50ug/ml）C57B/L6小鼠的焦慮水平的改變，結果發現青少年時期長期吸煙和酗酒會引起成年的焦慮行為的增強[11]。另外，Aldina Venerosi, et al （2010） 通過Light-dark，Forced-Swimming檢測了孕期暴露于有機磷農藥毒死蜱的后代小鼠的情緒行為的改變，結果發現孕期暴露于有機磷農藥毒死蜱只是增加了后代雌鼠的焦慮行為，未發現雄鼠有明顯改變[12]。

3.3 社會行為
動物的社會行為就是指群居在一起的動物，相互影響，相互作用的表現形式。社會行為的表現直接受大腦的控制，大腦的發育受到影響，直接影響動物正常的社會行為的體現。Banafsheh, et al （2010） 通過Social recognition test 和 Social investigation test 檢測了孕期暴露于多聚聯苯（PCB）的后代大鼠的社會行為學的變化，結果發現嚴重損傷了后代大鼠的社會行為，而且發現這些行為學障礙缺陷與自閉癥的典型特征相似。因此，PCB有可能是自閉癥的風險因子[13]。

4. 行為學研究在環境毒理學研究領域的應用前景

以美國為首的“人類基因組計劃”的DNA序列測定部分即將完成。而基因的DNA序列信息僅是基因資源開發的*步, 更重要的是基因的功能信息, 特別是與人類重大疾病和重要生理功能有關的基因信息, 有著巨大的應用與開發價值。一個以基因組功能研究為主要內容的功能基因組學 （Functional genomics） 時代即將到來。我國人類基因組研究近年來已取得重大的進展, 隨著研究的深入, 建立大規模功能基因篩選系統已成為亟待解決的問題, 這對于使我國的人類基因組研究及時轉入功能基因組研究階段將發揮重要的作用。另一方面, 隨著人類疾病基因的定位克隆, 也需要功能研究來驗證。而基因功能方面的研究在國內開展還不多, 大部分是在細胞水平上的研究, 在動物整體和活體水平上開展這方面的研究工作就更為罕見[14]。
建立功能模型篩選基因功能用動物行為學作起點, 能從整體和活體動物的水平上全面觀察基因的功能; 一旦發現行為學變化, 能比較有意義地指導進一步的機制研究。雖然其本身不是直接研究分子機制, 但能為將來的科學研究工作提出因果關系的基礎。 實驗動物學是動物學中的一個重要分支學科, 如能在基因功能研究方面發揮作用, 將成為連接動物學和遺傳學、 神經生物學的橋梁。這種交叉又以動物行為學作為主要的研究方式, 將使古老的動物行為學研究方法加入嶄新的內涵, 其研究方式也將增添大量現代化的內容, 不僅為神經系統新基因的功能研究提供了一個向縱深發展的新起點, 而且無疑對動物學的進一步發展也具有相當重大的意義[15]。
因此，行為學研究與毒理學結合的同時，再與功能基因篩選平臺相交叉，會為我們毒理學研究的靶標尋找奠定堅實的基礎。